品牌：和晟【HESON】

型號(hào)：HS-2P-ZQ

品名：熱真空試驗(yàn)箱

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浩瀚無垠的太空對(duì)人類來說既熟悉又陌生。熟悉，是因?yàn)檩d人航天活動(dòng)已經(jīng)開展了幾十年，人進(jìn)入太空已有數(shù)百次了；陌生，是因?yàn)樘窄h(huán)境如此復(fù)雜，以至于每次載人航天活動(dòng)，仍充滿著無數(shù)變數(shù)和巨大風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)復(fù)雜多變的載人航天環(huán)境，航天員只有在地面作好充分試驗(yàn)和訓(xùn)練準(zhǔn)備，才能圓滿完成載人航天飛行任務(wù)。

地面試驗(yàn)和訓(xùn)練離不開模擬技術(shù)、模擬設(shè)備。要了解模擬技術(shù)和模擬設(shè)備，首先要認(rèn)識(shí)載人航天環(huán)境。

（1）真空環(huán)境及模擬

在載人航天器所處的500千米軌道高度上，空間真空度為10-6帕左右；在1 000千米的軌道高度上，空間真空度為10-8帕左右。

在進(jìn)行航天器和艙外航天服空間環(huán)境熱模擬試驗(yàn)（主要是熱真空試驗(yàn)和熱平衡試驗(yàn)）時(shí)，關(guān)注的問題主要是真空環(huán)境對(duì)試件熱特性的影響。真空度達(dá)到10-2帕以上時(shí)，輻射傳熱已經(jīng)成為主要的傳熱形式，對(duì)流和傳導(dǎo)傳熱的效應(yīng)已經(jīng)可以忽略。因此，空間模擬設(shè)備模擬的真空度達(dá)到10-3帕數(shù)量級(jí)，已經(jīng)能夠較為真實(shí)地模擬航天器飛行軌道真空環(huán)境的熱交換效應(yīng)，不必追求更高的真空度。只有一些特殊的試驗(yàn)，如真空干摩擦和冷焊試驗(yàn)等，才需要提供更高真空度的試驗(yàn)設(shè)備。

（2）太陽輻照環(huán)境及模擬

太陽每時(shí)每刻都在向宇宙空間輻射巨大的能量，太陽光的波長覆蓋從10-14米（γ射線）到104米（無線電波）的寬闊區(qū)域，不同波長的太陽光，輻射的能量也不同?？梢姽廨椛涞哪芰縵ui大，可見光和紅外光的輻射能量占太陽總輻射能量的90%以上。

在軌道飛行中，航天器和艙外航天服主要接受三部分輻射能量：來自太陽可見光和紅外輻射的能量、地球反射太陽輻射的能量和地球大氣的熱輻射能量。航天器和艙外航天服吸收的這些能量影響其溫度及分布，吸收能量的大小取決于其結(jié)構(gòu)外形、表面材料特性和飛行軌道。波長小于300納米的紫外線，輻射能量雖然只占太陽總輻射能量的極小部分，但會(huì)使材料表面的光學(xué)性能發(fā)生很大的變化。紫外輻射效應(yīng)主要表現(xiàn)為光化學(xué)效應(yīng)和光量子作用。

太陽輻射模擬試驗(yàn)可以模擬太陽輻射環(huán)境對(duì)航天器和艙外航天服產(chǎn)生的太陽光譜熱效應(yīng)和太陽光譜光化學(xué)效應(yīng)。如果僅模擬熱效應(yīng)，則稱為空間外熱流模擬。模擬空間外熱流有兩種方法，一類是入射流模擬法,也稱為太陽模擬法；另一類是吸收熱流模擬法，又稱紅外模擬法。一般外形和表面材料形狀復(fù)雜的試件，宜采用太陽模擬法；外形規(guī)則，表面材料形狀單一的試件，則可采用紅外模擬法。如果需要模擬紫外輻照環(huán)境的光化學(xué)效應(yīng)，可利用紫外輻照模擬器進(jìn)行。

（3）空間冷黑環(huán)境及模擬

宇宙空間冷黑環(huán)境的等效溫度約為3K，熱吸收率為1，可以看作是沒有熱輻射和熱反射的理想黑體。當(dāng)沒有太陽輻照時(shí)，宇宙空間是一個(gè)*“冷”和“黑”的空間。在這個(gè)冷黑環(huán)境中，物體發(fā)出的所有熱能被*吸收，因此也被稱為熱沉環(huán)境。冷黑環(huán)境對(duì)航天器和艙外航天服的熱性能有極大的影響，研制航天器和艙外航天服，必須在模擬的冷黑環(huán)境中進(jìn)行充分的熱真空和熱平衡試驗(yàn)，驗(yàn)證其熱設(shè)計(jì)和熱性能是否滿足要求。

為了模擬空間冷黑環(huán)境，通常使用鋁、銅或不銹鋼材料制成的構(gòu)件，將其內(nèi)表面涂上高吸收率的特制黑漆，并將液氮通入構(gòu)件內(nèi)部，這種裝置稱為熱沉。目前，世界各航天國家均采用這種以液氮作冷源的熱沉來模擬空間冷黑環(huán)境，因?yàn)闊岱治隼碚撚?jì)算和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明，用77K液氮溫度和吸收率為0.9以上的熱沉來模擬空間冷黑環(huán)境，模擬誤差僅為1%左右，完夠滿足冷黑環(huán)境模擬試驗(yàn)的要求。另外，追求更低的溫度是不必要的，而且會(huì)大大增加技術(shù)難度和模擬設(shè)備的投資。

一、設(shè)備組成及技術(shù)指標(biāo)

1、設(shè)備名稱

真空環(huán)境試驗(yàn)箱     一套。

2、 設(shè)備用途

      真空環(huán)境試驗(yàn)箱【Thermal-vacuum test chamber】主要用對(duì)空間飛行器的組件、單機(jī)等產(chǎn)品，在熱真空環(huán)境模擬設(shè)備內(nèi)進(jìn)行熱真空（高溫和低溫）環(huán)境聯(lián)合作用下, 作性能檢驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)。符合GJB 3758-1999衛(wèi)星真空熱試驗(yàn)熱模擬方法

3、設(shè)備組成

真空環(huán)境試驗(yàn)箱備由真空容器、真空抽氣系統(tǒng)、熱沉、紅外加熱籠、電氣控制及環(huán)境參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)等組成。

4．主要技術(shù)參數(shù)

4.1、真空容器

真空容器為臥式圓筒結(jié)構(gòu)，一端為開啟大門。容器有效尺寸：φ800×1200mm。(直邊長度為1200mm)，

4.1.1、真空抽氣系統(tǒng)：

真空抽氣系統(tǒng)分為分子泵機(jī)組、粗抽泵為油泵以及閥門、管道等配套件組成。

4.1.2、常溫時(shí)空載極限壓力: ≤6.7×10-5Pa(需烘烤)

4.1.3、低溫空載極限壓力（≤100K時(shí)）: ≤2.0×10-5Pa。(需烘烤)

4.1.4、工作真空度: （產(chǎn)品為航空插件） ≤5.0×10-5Pa; (需烘烤)

4.1.5、抽氣時(shí)間：30min~1h

4.1.5.1、常溫空載；熱沉表面溫度:5.0×10-3Pa，從預(yù)抽開始≤20min；

4.1.5.2、常溫空載；熱沉表面溫度:5.0×10-4Pa，從預(yù)抽開始≤30min；

4.2、熱沉：

4.2.1、有效尺寸φ450×900mm(直邊長度)，

4.2.2、熱沉表面溫度: ≤200K

4.2.3、均勻性：±5℃

4.3.1、表面溫度≤+130℃，控溫精度，±3℃

4.4 、試件溫度范圍；極限溫度-70℃～+130℃。

4.4.1、控制精度；誤差≤±1℃，

4.4.2、升溫速率；≥2℃/min，

4.4.3、降溫速率；≥2℃/min；

4.6、低溫系統(tǒng):機(jī)械制冷。

4.7、設(shè)備無間斷工作時(shí)間；20天以上。

4.8、設(shè)備單獨(dú)接地；接地電阻不大于2Ω。 

4.9、試驗(yàn)箱側(cè)面留有電源法蘭，針數(shù)≥55芯，滿足1000V耐壓5mA漏電流要求。

5.、系統(tǒng)配置與方案說明；

5.1、真空容器  

真空容器為臥式圓筒結(jié)構(gòu)，一端為開啟大門，一端為蝶形封頭，真空容器和封頭采用0Cr18Ni9(304)不銹鋼制作,底座采用碳鋼制作,焊接采用內(nèi)環(huán)縫氬弧焊。主罐體內(nèi)做高低溫真空環(huán)境模擬0罐體制作關(guān)鍵工序控制：

a．門法蘭整體熱處理，消除應(yīng)力；

b．制造現(xiàn)場(chǎng)焊縫著色探傷，再氦質(zhì)譜檢漏，總體漏率為≤1×10-6Pa.L/S；

c．罐體內(nèi)壁拋光，粗糙度為0.8~1.6。發(fā)黑處理。

d.漏率≤1×10-6PaL/S。檢漏設(shè)備；氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏。

5.1.1、真空室材料規(guī)定

a. 材料：采用0Cr18Ni9不銹鋼板圈制，采用0Cr18Ni9不銹鋼碟形封頭

b. 參考文件：

     GB150-1988《鋼制壓力容器》、《真空設(shè)計(jì)手冊(cè)》。

5.1.2、主罐體內(nèi)部；

容器內(nèi)部下半部約45°位置，焊有主熱沉安裝導(dǎo)軌。

主熱沉內(nèi)部下半部約45°位置，安裝有紅外加熱籠安裝導(dǎo)軌。

容器大門封頭和底部封頭上下，焊有安裝大門和底部熱沉的安裝吊塊。

容器設(shè)照明燈一個(gè)。

熱沉系統(tǒng)

熱沉制作關(guān)鍵工序的控制：

a．紫銅管在焊接前進(jìn)行20kg耐壓強(qiáng)度測(cè)試保壓10分鐘及退火處理。

b．所有不銹鋼管材100%進(jìn)行探傷篩選。對(duì)支管與翅片焊接后每一根進(jìn)行100%氦法質(zhì)譜檢漏，漏率≤5×10-7Pa.L/S，滿足漏率后再進(jìn)行總裝（焊接），

c. 焊接完成后將藥粉清洗表面再進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏，漏率≤5×10-7Pa.L/S。

d. 漏率合格后再進(jìn)行高低溫沖擊試驗(yàn)三次（高溫150℃。低溫200K），再次進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏，漏率≤5×10-6Pa.L/S。

主熱沉

主熱沉是該設(shè)備提供低溫環(huán)境的主要部件?？商峁?le;200K的低溫。

主熱沉為筒式盤管結(jié)構(gòu)。為滿足溫度均勻度內(nèi)管管路分二路進(jìn)出液。

主熱沉由2mm厚紫銅板為主體材料，有效尺寸為φ450×900mm(直邊長度)。主熱沉外側(cè)焊有φ14×1.5mm的紫銅管。連接方式為銀焊焊接。

主熱沉固定在外部的不銹鋼框架上，框架外還包裹著0.5mm厚的不銹鋼鏡面板進(jìn)行隔熱屏蔽。可防止在長時(shí)間低溫情況下容器外壁凝水或凝露發(fā)生。

主熱沉與框架間用聚四氟乙烯進(jìn)行隔熱，以減少主熱沉的冷量的損失。

熱沉內(nèi)側(cè)安裝有紅外加熱籠的安裝導(dǎo)軌。外出側(cè)安裝有固定腳，用于進(jìn)入真空容器后固定