人-船-服热真空联合试验技术

人-船-服热真空联合试验对于保证航天员的安全和飞行任务的成功非常重要.航天员可通过试验熟悉空间环境、增强心理承受力,通过试验还可暴露出载人飞船在设计、研制和制造过程中的缺陷.而试验的成功则与完善的地面试验设施、正确的试验技术、详细的试验大纲、合理的技术规范和试验程序密切相关.文章主要介绍了在KM6大型空间环境模拟设备中进行的人-船-服热真空联合试验,包括3个试验方案、潜在的安全问题的分析及相关对策、安全系统的介绍,详细介绍了设备的主要技术规范和10个主要的分系统:真空容器、液氮分系统、气氮分系统、复压分系统、环境控制分系统、热流模拟分系统、通讯控制分系统和消防分系统等.     

基于真空自位密封的KM6水平舱舱门系统研制

KM6水平舱舱门是为“人-船-服”热真空联合试验的任务要求而定的,是KM6水平舱人员进出舱内的重要通道。在KM6水平舱各舱体上设置相应的气压平衡装置,以使方形舱门能在真空条件下转动或平动开闭。舱门为方形转动或平动舱门,门轴装置采用双轴铰链机构,开启灵活,联动锁紧机构可靠,使得舱门法兰结构形成可靠的真空自位密封。结果表明:该舱门系统经受了KM6水平舱联合调试和“SZ-6神舟六号”飞船轨道舱泄复压试验的考验,各项技术指标均满足要求,实现了真空条件下的快速开启和有效的自位密封,达到了研制目的。     

KM6水平舱方舱门改造

本文章介绍了KM6水平舱方舱门改造的设计方案,、实施过程及改造后的真空检漏和调试结果,给出了舱门预紧力计算方法。通过KM6水平舱联合调试和飞船轨道舱泄复压试验,认为改造达到了设计要求。     

大型航天器真空热试验过程管理系统设计与实现

针对大型航天器真空热试验过程中由于试验工序复杂、参试单位接口众多、大量过程表单纸质化等原因造成试验管控难度大、试验过程数据可追溯性差的问题,基于面向服务架构(SOA),采用业务流程管理的系统化方法,通过柔性化流程引擎,设计并建立了大型航天器真空热试验过程管理系统。该系统已在我国最大的空间环境模拟器KM8完成部署,并成功应用于某重点型号热试验。运行结果表明,该系统有效提高了试验效率,实现了大型航天器真空热试验的数字化、可视化、精细化动态管控。     

KM2空间环模设备大门热沉结构的改进设计与调试

针对KM2大门热沉在真空热环境试验中的冷漏现象,提出了对原大门热沉结构改进的几种设计方案,并优选出最佳方案进行实施。对内置式波纹管的补偿量、疲劳寿命等作了理论计算。经调试,KM2设备在通入液氮三小时后,空载真空度达到4.5×10~(-5)Pa;稳定后,空载极限真空度达到2.6×10~(-5)Pa的该设备历史最高真空度水平。KM2设备经技术改造后,满足了卫星零部件产品的高真空环境模拟试验的要求。     

KM5B空间环境模拟试验设备研制

为满足SAST5000平台卫星及SAR系列卫星整星真空热试验需求,研制成一套大型空间环境模拟试验设备KM5B。该设备采用整体设计、分步实施理念,现已完成立式主容器和右侧卧式容器的建设,后续还可根据需要对其进行扩展。文章概要介绍了该试验设备的技术指标、系统组成、研制特点等。KM5B是我国已建成投入使用的第二大空间环境模拟试验设备。     

KM8不锈钢板式热沉激光焊接工艺研究

热沉是空间环境模拟器的重要组成部分之一,用于在真空热试验中产生冷黑环境。我国目前正在研制的KM8空间环境模拟器和KM7A空间环境模拟器的热沉均采用不锈钢板式结构,而不锈钢板式热沉的焊接加工工艺是亟需解决的技术问题。文章介绍了在KM8不锈钢板式热沉激光焊接工艺研究中,采用不同的工艺参数焊接了不同厚度的搭接组合板试件后,对这些试件进行了力学拉伸试验和焊缝分析与检测,并根据检测结果确定了不同厚度板材组合的最佳搭接焊接工艺参数。这些工艺参数在后续的生产实践得到了有效验证。     

KM6活动门制造与组装工艺

KM6活动门是参试设备、航天员、救生员及试验辅助人员的重要通道 ,其结构有特殊性 ,在 KM6真空容器制造中比较关键而且难度较大。文中对活动门加工制造中所采取的一些特殊工艺措施、施工技术及结果作了介绍     

KM5A空间环模试验设备研制

KM5A空间环模试验设备主要用于为航天器进行地面模拟试验提供真空、冷黑及太阳辐射等空间环境。设备主要包括真空容器、真空抽气系统、热沉、氮系统、测量及数据采集系统、外热流模拟系统等。文章概要介绍了该试验设备的系统组成、主要性能指标及关键技术。     

卫星真空热试验数据库的设计与实现

真空热试验数据库是卫星环境工程数据库的一个重要组成部分。文章介绍了卫星真空热试验数据库的设计方法,首次实现了环境试验数据的实时在线录入和响应。文中给出了卫星真空热试验数据库的需求分析、总体设计框架和模块结构设计,以及多元化分析整体设计过程。该数据库现已应用于卫星真空热试验中,使得实时在线访问远程数据得以实现,同时为虚拟试验研究工作提供数据基础平台。     

遥控指令锁定电路的安全裕度分析

为提高遥控指令锁定电路的可靠性与安全性,结合卫星产品的研制流程与技术特性,提出一种卫星关键电路的可靠性分析流程。针对某型号遥控指令锁定电路在温度环境试验中的不稳定问题,定量分析了不同参数条件下的电路稳定性,利用电路重要参数的设计裕度范围确定了最佳的电路设计参数,保证了电路在可接受的最差应用条件下至少有67%的安全裕度。实际最坏情况下的试验表明,电路的各项参数与设计的容差范围一致,可靠性和安全性得到充分保证。     

旋转受照状态下天线温度场仿真分析

在进行星表天线地面真空热环境试验过程中,传统的红外加热设备会造成测量光路遮挡、降温速率减慢等影响。为提高试验准确性,提出了基于天线旋转受照的真空热试验方法。利用虚拟热试验平台对旋转受照状态下天线温度场进行仿真分析,得到天线温度场的分布与变化,并与试验数据对比,验证了仿真建模的准确性和试验方法的可行性。     

某目标飞行器真空热试验操作平台设计

为了保证某目标飞行器在真空模拟设备顺利进行各种附件的装配、线路的连接以及吊装等操作,需要设计操作平台。文章详细介绍了该操作平台的设计。与技术要求的对比结果表明,该平台的主体结构合理,满足某目标飞行器热平衡试验要求。     

使用太阳模拟器进行热平衡试验的附加外热流影响分析

航天器的结构复杂化与表面热光学性能差异,使得航天器热平衡试验中对大型太阳模拟器的需求越来越大。文章根据离轴式太阳模拟器的结构,分析了使用太阳模拟器进行热平衡试验时,真空容器中附加外热流的来源及其对试验的影响,并通过建立热控星模型和容器与热控星的联合模型进行仿真计算,给出温度分布结果,进而提出相应的试验设计改进建议。     

火箭发动机涡轮盘模态影响因素与振动安全性分析

涡轮盘结构模态特性及振动安全性是对其进行动力学设计的基础。首先,在模态试验的基础上,建立了准确的涡轮盘结构动力学模型;其次,开展多物理场作用下涡轮盘结构模态分析,研究轮盘工作时温度场、应力场及其耦合效应对模态特性的影响规律;最后,对轮盘振动安全性进行评价,给出其振动安全裕度。研究表明,离心力的旋转“刚化”作用使得模态频率升高,温度效应引起结构刚度减小使得频率降低,气动力引起结构“软化”使得频率下降;在力热综合作用下,对前6阶模态频率影响程度的大小顺序依次是转速、与温度相关的弹性模量、热应力及气动力,且气动力的影响可以忽略不计;力热载荷影响模态频率,但不影响模态振型;涡轮燃气激励起轮盘结构低阶节径模态行波耦合共振的可能性较小。     

小卫星空间模拟器KM3B的研制

空间模拟器是用来模拟空间的真空、冷黑及太阳辐照环境,完成卫星的热平衡、热真空试验,满足卫星研制需要的关键地面大型试验设备。文章概要介绍了研制的一台有效试验空间为φ3 800 mm×4 800 mm的空间模拟器的组成、采用的模拟技术、调试及使用情况。使用结果表明:该设备的各系统运行稳定、可靠,模拟室的真空度、污染量、热沉温度、红外热流模拟系统、温度测量系统等均能满足卫星整星热平衡、热真空试验的要求。     

整星热试验容器强度及稳定性分析设计

空间环境模拟器真空容器结构设计必须考虑外压载荷和设备载荷,进行详细的结构力学分析计算,使其结构安全可靠。文章采用有限元方法计算分析了容器的强度和稳定性,获得了复杂结构载荷下的应力和临界屈曲压力,在此基础上对容器进行了强度和稳定性评价,所得结果可为容器结构设计提供可靠的依据。