[发明专利]大型步入式载人航天器的常压热试验系统

说明书

本发明公开了一种大型步入式载人航天器常压热试验系统，主要包括模拟室、气体处理分系统、加热分系统、制冷分系统、除湿与换气分系统以及参数测量与设备控制分系统，该试验系统可将大型载人航天器水平推入模拟室内，通过气体处理单元将加热或制冷后的气体进行温度循环与控制，达到航天器需要的温度范围以及升降温速率，并保持一定的均匀性和稳定性。本发明实现了大型载人航天器热循环测试，利用本系统比利用真空容器开展热真空循环试验更便利，升降温过程可控，试验开机停机相对灵活，连续运行能力更强，且成本更低，特别适合装备载人航天器进行热试验。

技术领域

本发明属于载人航天器地面试验技术领域，具体涉及一种用于载人航天器地面热循环试验的大型步入式常压热试验系统。

背景技术

在航天器的研制过程中，对航天器进行整星级地面试验考核是一个非常重要的环节．这些系统级地面试验一般包括力学试验、热试验、电性试验等。它们不仅能够考核设计，还可以消除元器件的早期失效．提高航天器的可靠性，而其中的热试验则是进行可靠性筛选最为重要的试验。如GJBl027A《运载器、上面级和航天器试验要求》中说明的，“含有电工、电子元器件的电工和电子组件要经过热真空和热循环试验的多次热循环应力，目的是通过环境应力筛选来发现可能导致产品早期失效的潜在质量缺陷。”

目前我国研制的载人航天器尺寸越来越大，尤其是空间站项目，单体舱段的高度超过了16m，直径达到4.8m，发射前需要开展热试验进行考核和验证。由于大型航天器热真空试验系统庞大复杂，建立空间环境的过程十分缓慢，维持模拟空间环境各项指标需要多项保障条件的不间断支持，资源耗费量巨大。同时，热真空试验需要相当高的真空度要求，真空度一旦变坏特别是进入放电区，往往会造成测试加电设备真空放电，使电子元器件损坏，因此热真空试验相当风险较大。

与热真空热试验相比，采用常压热试验系统开展的热循环试验更经济、安全，同样能实现对航天器进行热环境应力筛选的目的。但是，常规的常压热试验系统尺寸小，仅适合开展单机或小型部组件的热循环试验。大尺寸空间的常压热试验系统的环境控制存在空间温度均匀性差、控制温区窄的问题。

行业一般采取模拟室外部配备大型加热和制冷系统，通过复杂的风道和保温措施将气体引入/导出模拟室内，解决大尺寸空间温度均匀性和极限低温控制的问题，这导致系统过于复杂，且大量风道占用模拟室内部空间，增加建设和后期维护成本。本发明采用嵌装在模拟室顶部的10组集成化气体处理单元实现空间内的断面循环流场，模拟室内气体工质自循环，解决了21m（长）×8m（宽）×7m（高）大尺寸空间内低于-160℃和优于2℃的温度均匀性控制问题，系统简单，空间占比小。气体处理单元内集成电加热器、液氮喷淋单元和风机，可实现-160℃至120℃的宽温区调节；气体处理单元采取模块化设计，每组可独立工作，之间互不影响，单组故障时对模拟室内的工作温度和影响小，保证了整套系统的连续可靠运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种空间合理、温区宽泛、功能完善、指标优良的大型步入式常压热试验系统，不仅能够精确控制试验空间温度场，还能够解决常规常压热试验设备存在的结霜结露问题，为航天器能够开展长期有效的热性能指标考核验证提供手段。本发明能够填补国内对大型载人航天器底面进行常压热循环试验所需的大型常压热环境模拟系统的空白，为大型载人航天器进行地面常压热循环试验提供了技术保障。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：