航天器热平衡试验技术评述

航天器热平衡试验是航天器研制过程中的一项重要试验。随着航天技术的发展,以及设计验证方法的改进,对航天器热平衡试验提出了新的要求。在总结以往实践的基础上,结合航天器的热控设计,根据既能满足设计验证的要求、又可以简化研制流程的原则,提出了存在的问题和研究重点。     

航天器热平衡试验及其虚拟试验技术

文章从热平衡试验的目的出发,讨论了热平衡试验的平衡判据、航天器热数学模型和试验验证;展望了将真实试验与虚拟试验相结合的航天器热平衡试验的发展趋势:不仅热平衡试验的工况大为减少,每个工况的时间大为缩短,而且试验方法将会发生根本变化。     

航天器热平衡试验故障诊断的模型与方法

航天器在热平衡试验中经常会暴露设计制造上的缺陷,因此有必要对它进行实时的故障诊断。同时热平衡试验经验较少,所以采用了一种基于模型的故障诊断方法。应用了一种新的热平衡试验温度预测的数学模型,与试验数据相比较,结果令人满意;在此基础上,模拟了热平衡试验中由于太阳电池翼故障而出现的温度场异常情况,并且和正常情况比较,给出了故障诊断的方法。     

国外航天器环境试验标准简介

文章着重介绍了国外现行的几种环境试验标准,包括美国NASA哥达德航天中心的GEVS-SE系列、美国军用标准MIL-STD-1540系列和欧洲空间标准化公司ECSS系列。     

航天器热平衡试验中的热流测量技术

文章介绍了在航天器热平衡试验中到达航天器表面或被其吸收的红外辐射热流密度的测量技术。     

国外航天器试验标准发展现状及其应用

文章介绍了国外的航天器试验标准发展现状,同时讨论了在航天器研制中环境试验和可靠性试验的关系.对于这些标准,只要应用得当,将能保证航天器的性能要求和在轨可靠性.     

航天器充气密封舱热平衡试验方法

在航天器充气密封舱地面热平衡试验中,由于地面重力的存在,舱内温差产生自然对流换热。本文对舱内静止气体与运动气体密封舱的地面热平衡试验依照相似定律进行了模化分析;着重分析了运动气体密封舱在地面热平衡试验中自然对流换热的影响;提出了在热平衡试验中如何减小或消除自然对流换热影响的试验方法与实施方案。     

航天器瞬态热平衡试验技术的新探索

文章以某型号航天器热平衡试验为工程应用背景,在正样星中用星内仪器按在轨飞行状态工作的方法实现仪器的内热源,用表面薄膜加热器模拟航天器表面多层部分的外热流,用红外加热笼模拟散热面的外热流,藉此实现了瞬态热平衡试验.     

航天器热平衡温度预测的粒子群算法

为解决航天器热平衡试验温度外推预测方法中存在的问题,提出了热平衡温度预测的粒子群优化算法。根据热平衡温度模型,建立待优化的目标函数以及热平衡温度粒子群算法的计算流程。依据某型号卫星热平衡试验的前期温度数据,对热平衡极限温度以及瞬时温度进行预测,并与实测数据进行了比对。计算结果与实测数据相比具有较好的一致性,所提出的方法可有效地应用于航天器热平衡试验温度预测。     

JAXA航天器试验标准基线和量级研究

航天器在发射前需要在地面进行以力、热试验为代表的多项大型试验,以达到模型修正、性能验证、早期故障筛除等目的。各个宇航机构均根据自身航天器验证需求和实际设备能力,编制了诸多航天器试验、验证标准。日本航天器试验标准由NASDA在1979年参照MILSTD-1540系列标准制定,在NASDA改组后,由JAXA负责标准的修订,现行版本为修订于2017年的JERG-2-130A。本文对日本航天器试验标准的发展进行系统的调研,开展与美国、欧洲航天器试验标准的对标研究,以热试验为对象,对比试验基线、试验量级、试验方法上的异同。对标表明:JAXA试验标准更侧重于系统级试验,而在组件级试验上,则对试验基线、试验量级做出了较多裁剪,提供了更强的可选择性。     

航天器真空热试验污染物成分分析

航天器真空热试验的污染物成分分析是识别污染源、进行有效污染控制的基础。文章采用擦拭等方法收集敏感表面污染物;丙酮溶液洗脱污染物;气相色谱-质谱联用方法对污染物进行成分分析。文章对某星太阳电池板真空热试验中出现的污染物进行了定性分析,发现该类污染物为甲基苯基硅氧烷,来源于太阳电池组件所用粘结剂。文章还对卫星OSR表面和太阳电池板表面真空热试验后的残留邻苯二甲酸酯类残留污染物进行了定量分析。     

组合热流模拟方法在某型号载荷真空热试验中的应用

文章针对某载荷热试验提出入射热流模拟与吸收热流模拟相结合的组合热流模拟方法,利用红外灯阵配合太阳模拟器,可有效减小热试验模拟所需太阳模拟器光斑直径,降低试验成本。为保证模拟热流的精确施加,进行了组合热流模拟施加的热流重叠分析,并提出了增加遮光挡板的干扰抑制方法。试验结果显示,北冷板和散热北板同一位置在1个轨道周期内的最大温差在增加遮光挡板后降低为无遮光挡板时的5.93%和9.58%,表明干扰抑制措施有效,组合热流模拟方法可行。     

大型载人航天器试验覆盖性分析方法

航天器试验覆盖性分析,即开展试验项目对航天器设计的覆盖程度的分析,是航天器研制阶段至关重要的环节。文章提出了一种针对大型载人航天器的试验覆盖性分析方法,从分析层级、特性分析、工作模式、任务阶段4个维度,以及工程总体对大型载人航天器的技术要求、大系统接口控制要求、大型载人航天器各舱段的功能要求、飞行事件规划等多层次,开展大型载人航天器的试验覆盖性分析工作,通过逐条分解细化各项技术要求,最终得出系统验证规划矩阵。通过应用多维度多层次的试验覆盖性分析方法,不仅可以实现试验验证项目对大型载人航天器设计的全面覆盖,也可以对现阶段设计工作的全面性进行复核复查。     

航天器真空热试验人员窒息预想事故的事故树分析

事故树分析法具有逻辑性强、形象化的特点,将安全事故与原因用逻辑树图的方式表现出来,能够系统分析安全事故产生的原因,明确安全管理工作的重点。文章对航天器真空热试验人员窒息预想事故进行了事故树分析,分析了导致事故发生的基本事件,求取了最小割集、最小径集,并对基本事件进行了结构重要度分析,根据分析结果提出了安全预防措施的建议。     

航天器热平衡试验用大面阵外热流动态模拟系统设计及应用验证

针对航天器热平衡试验时采用固定式红外加热笼无法模拟超低热流的问题,文章研制了一种可在真空低温环境下长时间连续可靠运行的大面阵外热流动态模拟系统。该系统能够在不打开真空容器的情况下,通过动态调整红外加热笼与航天器表面之间的相对位置,同时实现航天器表面的高热流和超低热流模拟,高、低热流模拟的转换时间最短仅需3 min,所模拟的最低热流不大于20 W/m2。将该系统应用于某航天器热平衡试验,能够在低温工况有效降低航天器表面接收的外热流,使航天器表面温度和该表面上的单机温度降低3.5～10 ℃。     

基于FTA的航天器热试验技术风险分析方法

文章针对航天器热环境试验技术风险,研究航天器热环境试验技术风险识别、评价、分析、控制的方法。应用FTA方法分析质量不合格,图形化分析底层作业动作与质量不合格的内在联系;基于研制流程将热试验过程展开,对底层动作的风险严酷度开展评价;应用风险控制理论,针对底层作业动作风险制定控制矩阵。实践证明以上方法使航天器热试验过程的技术风险得到有效控制,提升了航天器热试验业务能力。     

可重复使用航天器力学试验方法及试验条件设计综述

针对可重复使用航天器的力学环境试验方法及试验条件设计,系统调研了当前最具代表性的2种国外可重复使用航天器的力学试验方法及其设计方法,包括航天飞机耐久性试验、损伤容限试验、无损检测方法,并将该方法的参照标准MIL-STD-1530D《飞机结构完整性计划（ASIP）》与我国GJB 67.6A—2008《军用飞机结构强度规范 第6部分：重复载荷、耐久性和损伤容限》进行对比分析,以及将“猎鹰9号”火箭基于Miner准则设计的部组件随机振动试验量级与试验时间与NASA-HDBK-7005、MIL-STD-1540E的计算结果进行对比分析,最后给出对我国开展可重复使用航天器力学试验方法和试验条件设计方法研究的建议。     

航天器交会对接地面综合验证技术研究进展

为短时间内在有限的几次飞行试验中突破并掌握交会对接技术,通过对地面验证试验的需求分析与整合,规划和设计了一系列系统级综合试验;采用局部模拟与整体模拟相结合、单一环境与综合环境相结合、试验与仿真相结合等方法开展了系统级验证试验,获得了大量的试验数据;并应用多种数据评估技术对试验数据进行了统计分析,提高了试验数据的有效性。这些工作的开展为交会对接的地面验证试验技术进一步发展打下了坚实的基础。     

“希望一号”卫星热平衡试验的误差分析

为研究卫星热平衡试验误差,建立“希望一号”卫星热试验的联合热数学模型,对热平衡试验进行模拟,并与理想状态进行比较,发现仪器试验温度值在低温工况中偏低13～20 ℃,高温工况中偏低11～17 ℃;高温工况中-Y舱板表面到达热流不均匀度高达27.3%。此外,分析了热试验中热沉的温度、表面发射率、与卫星的表面积比,支架的导热、辐射漏热,电缆的导热、辐射漏热,以及热流计温度测量误差对卫星温度场的影响。