Camera termica per test sottovuoto

Camera termica per test sottovuoto

Quando i satelliti, le sonde spaziali e altri veicoli spaziali operano nello spazio, si trovano in un ambiente di vuoto termico di alto vuoto, nero freddo e radiazione solare. Il test di simulazione dell'ambiente termico del vuoto è un metodo di prova a terra molto efficace per simulare l'ambiente termico del vuoto (alto vuoto, nero freddo, radiazione solare, alta temperatura e altri ambienti) dello spazio.

Il test termico del vuoto è il termine generale del test di equilibrio termico del veicolo spaziale e del test del vuoto termico. Il test di simulazione dell'ambiente termico sottovuoto del veicolo spaziale è diventato uno dei collegamenti più importanti nella fase di sviluppo del veicolo spaziale. Può testare la razionalità del progetto di controllo termico di veicoli spaziali come i satelliti, modificare il modello di progetto, verificare lo stato di funzionamento degli strumenti e delle apparecchiature all'interno del veicolo spaziale, nonché l'abbinamento e le prestazioni di funzionamento tra i sottosistemi. Allo stesso tempo, può anche essere utilizzato per verificare la funzione e il processo di fabbricazione del veicolo spaziale, esporre i potenziali difetti di progettazione che possono esistere nel veicolo spaziale e trovare il guasto precoce del veicolo spaziale.

Nella fase di sviluppo, tutti i veicoli spaziali devono essere sottoposti a test di simulazione dell'ambiente termico sotto vuoto. Per il veicolo spaziale nella fase iniziale di sviluppo del campione, è necessario eseguire il test termico sotto vuoto del livello di qualificazione. Per la navicella lanciata, sia che si tratti del primo lancio o di un lancio ripetuto, è necessario effettuare il test termico sottovuoto del livello di accettazione.

1. Test del vuoto termico

Il test del vuoto termico del veicolo spaziale può essere suddiviso in test del vuoto termico a livello di identificazione e test del vuoto termico a livello di accettazione.

Il test di vuoto termico del livello di qualificazione è principalmente rivolto al veicolo spaziale in fase di sviluppo e ha lo scopo di valutare la struttura e le prestazioni operative del veicolo spaziale e la sua capacità di resistere a stress ambientali e verificare la razionalità della sua progettazione. Il test dello spazio diretto termico a livello di accettazione è principalmente rivolto al veicolo spaziale normale o lanciato e lo scopo è quello di esporre i potenziali difetti nella qualità di fabbricazione del materiale e del processo del veicolo spaziale, in modo da migliorare l'affidabilità del volo del veicolo spaziale.

Gli standard stranieri spesso utilizzati nei test del vuoto termico dei veicoli spaziali includono lo standard militare statunitense mil-std-1540 (versioni B, C, D, E) e lo standard dell'Organizzazione europea per la standardizzazione spaziale ECSS-E-10-03A.

Esistono alcune differenze nei metodi di test del test del vuoto termico specificati nelle varie versioni dello standard militare statunitense mil-std-1540. Tra questi, MIL-STD-1540C-1994 stabilisce che il numero di cicli del test è 25 e il tempo totale del test è di 300 ore, che è il metodo di test più severo specificato in diverse versioni. Rispetto al metodo di prova specificato nell'ultima versione di MIL-STD-1540E-2002, è stato notevolmente ridotto e il numero di cicli è specificato come almeno 3 e il tempo totale di prova è di almeno 28 ore.

2. Stato di sviluppo dell'apparecchiatura di prova termica sottovuoto

L'apparecchiatura di test termico sottovuoto viene utilizzata principalmente per simulare l'alto vuoto, l'ambiente nero freddo e l'ambiente di flusso di calore esterno dello spazio e per simulare l'ambiente di test termico sottovuoto come il test di equilibrio termico e il test di vuoto termico di componenti di veicoli spaziali, sottosistemi e il intero sistema.

2.1 Composizione dell'attrezzatura

L'apparecchiatura di prova termica sottovuoto è composta principalmente da recipiente sottovuoto, sistema di pompaggio del vuoto, dissipatore di calore, sistema di azoto, dispositivo esterno di simulazione del flusso di calore (o fonte di calore ad alta temperatura), sistema di controllo della temperatura, sistema di misurazione e controllo e sistema ausiliario (sistema dell'acqua di raffreddamento , impianto di alimentazione del gas, ecc.). A seconda dell'uso specifico, anche le dimensioni e la composizione dell'attrezzatura sono diverse.

2.2 Tecnologia di simulazione del vuoto

L'apparecchiatura di prova termica del vuoto raggiunge il grado di vuoto specificato, che viene realizzato dal sistema di pompaggio del vuoto. Il sistema di pompaggio del vuoto è generalmente composto da pompe meccaniche, pompe molecolari, pompe criogeniche, valvole e altri dispositivi ausiliari. Pompa meccanica come sgrossatura del sistema

Unità, utilizzata per il prepompaggio del vuoto; La pompa molecolare è la pompa ausiliaria ad alto vuoto del sistema. Quando il grado di vuoto del contenitore è inferiore a 10 Pa, avviare la pompa molecolare; Come pompa del vuoto principale del sistema, la pompa criogenica esegue il pompaggio ad alto vuoto per portare il grado di vuoto nel contenitore al livello richiesto dal test.

2.3 Tecnologia di simulazione del nero freddo

L'ambiente spaziale infinito è equivalente a un corpo nero assoluto in grado di assorbire qualsiasi radiazione. Lo spazio è un ambiente nero freddo con una temperatura di 3 K e un coefficiente di assorbimento di 1. Nell'apparecchiatura di prova termica sottovuoto, viene utilizzato per simulare l'ambiente freddo e nero nello spazio

Il dispositivo di si chiama dissipatore di calore.

Allo stato attuale, il dissipatore di calore adotta solitamente la struttura della piastra tubiera composta da alluminio, rame rosso o acciaio inossidabile e la sua superficie è rivestita con vernice epossidica opaca nera ad alta capacità di assorbimento per ottenere l'efficienza ottimale di trasferimento del calore. Allo stesso tempo, il cloro liquido 77 K viene utilizzato come sorgente fredda, in modo che il dissipatore di calore possa soddisfare i requisiti specificati nello standard che la temperatura del dissipatore di calore non sia superiore a 100 k e il coefficiente di assorbimento della superficie interna sia maggiore di 0.9. A seconda delle dimensioni del carico termico del veicolo spaziale, l'elio liquido può anche essere utilizzato come fonte fredda per ottenere una temperatura del dissipatore di calore inferiore. Se è richiesto solo il test termico sottovuoto ciclico ad alta e bassa temperatura, è possibile utilizzare anche la refrigerazione meccanica quando la bassa temperatura del test non è inferiore a -70 ℃.

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