[發明專利]宇航光纖穿艙組件的溫度梯度模擬試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202011124228.3
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112284783B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 周月閣;胡芳;劉守文;葉田園;李斌;路彤;賈瑞金;龐博;馬楷鑌;臧建伯
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理有限公司 11435
• 代理人: 郭棟梁

本發明提供了一種宇航光纖穿艙組件溫度梯度模擬試驗裝置和方法，用于解決現有技術中無法提供可控的穿艙組件溫度梯度模擬試驗專用設備的問題。所述溫度梯度模擬試驗裝置，基于熱真空試驗系統，在熱真空容器內安裝模擬艙板，將熱真空容器分為艙內模擬空間和艙外模擬空間，通過設置于艙內模擬空間內的加熱溫控模塊模擬太陽照射時的紅外輻射對連接組件進行加熱，通過真空低溫模塊模擬太空中真空冷背景，通過設置于熱真空容器外的組件性能測試模塊在熱真空容器內設置測試接口，測試穿艙組件的溫度梯度效應。本發明實現了穿艙組件在寬溫范圍內的溫度梯度效應的模擬，配置靈活，實現成本低，方法易于操作和控制，試驗效果可靠性高。

技術領域

本發明屬于宇航設備環境可靠性試驗領域，具體涉及一種宇航光纖穿艙組件的溫度梯度模擬試驗裝置及方法。

背景技術

隨著航天器信息傳輸及處理速率要求不斷提高，航天器傳輸總線逐漸由電纜網向光纜網發展，同時，光纜穿過安裝在航天器艙壁上的宇航光纖穿艙組件，從艙內延伸到艙外，在艙外進行信息傳輸和處理。作為光纜通道的宇航光纖穿艙組件，一端處于宇航器艙內，一端處于艙外，是聯通航天器艙內和艙外的重要信息通道，需要同時耐受艙內外環境的影響。

通常，航天器艙內溫度環境較為適中，但艙外受太陽不同照射條件的影響，會存在較大變化，高低溫差一般會超過200℃，甚至會達到300℃。這就會導致固定于航天器艙壁上的穿艙組件承受較高的溫度梯度，影響產品的工作可靠性和使用壽命。例如，對于某低軌航天器，向陽面最高會達到150℃，處于陰面時最低會達到-150℃，而且一直處于動態交變中，進而導致宇航光纖穿艙組件不斷經受高低溫變化的影響，長期運行下會導致穿艙組件溫度疲勞影響使用壽命。因此，需要對宇航光纖穿艙組件在地面階段進行溫度梯度試驗，保證穿艙組件在軌長期運行時的穩定性和可靠性。

現有技術中，通常采用高低溫快速變化或溫度沖擊試驗方法進行宇航光纖穿艙組件的地面溫度梯度模擬試驗，利用溫度的快速變化過程在試驗件中形成瞬態溫度梯度。但是，上述方法形成的溫度梯度不可控。此外，對于簡單的部件，當采用激光、紅外燈照射等方法模擬輻射進行加熱時，雖然對試件某一段快速加熱可以形成溫度梯度，但無法提供冷背景，難以考核低溫情況。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，本發明旨在提供一種宇航光纖穿艙組件的溫度梯度模擬試驗裝置及方法，基于熱真空試驗系統，在熱真空容器中加裝模擬艙板，從而實現穿艙組件在地面的溫度梯度模擬試驗，試驗裝置結構簡單，易于操作，模擬效果可靠。

為了實現上述目的，本發明實施例采用如下技術方案：

第一方面，本發明實施例提供了一種宇航光纖穿艙組件溫度梯度模擬試驗裝置，包括熱真空試驗系統的熱真空容器，所述溫度梯度模擬試驗裝置還包括：具有制冷裝置和熱沉的真空低溫模塊、加熱溫控模塊、具有穿艙組件安裝接口的模擬艙板和組件性能測試模塊；其中，

所述模擬艙板安裝于所述熱真空試驗系統的熱真空容器內，將熱真空容器分為航天器艙內模擬空間和航天器艙外模擬空間；所述穿艙組件安裝接口用于固定安裝宇航光纖穿艙組件；

所述加熱溫控模塊設置于所述艙內模擬空間內，用于模擬太陽照射時的紅外輻射對連接組件進行加熱；

所述真空低溫模塊的制冷裝置設置于整個熱真空容器內，用于模擬太空中真空冷背景；所述真空低溫模塊的熱沉與所述制冷裝置相連，且設置于所述艙外模擬空間內，用于模擬宇航光纖穿艙組件在軌時從艙內延伸至艙外時所處的真空冷環境；

組件性能測試模塊設置于所述熱真空容器外且具有設置在熱真空容器內的測試接口，用于通過所述測試接口與所述穿艙組件相連并測試穿艙組件的溫度梯度效應。

作為本發明的一個優選實施例，所述熱真空容器內部具有一個安裝平臺，側面具有一個法蘭接頭組件；所述加熱溫控模塊包括加熱器件固定工裝、溫度傳感器、加熱器件、電源線纜、測試線纜、直流電源和溫控儀；