大型航天器漏率检测系统设计与性能分析

doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.06.02

真空 ›› 2022, Vol. 59 ›› Issue (6): 10-16.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2022.06.02

大型航天器漏率检测系统设计与性能分析

李宏宇¹, 苏东平¹, 代明桥¹, 孙立志², 窦威², 彭光东¹

1.上海卫星装备研究所,上海 200240;
2.北京卫星环境工程研究所,北京 100094

收稿日期:2022-06-20 出版日期:2022-11-25 发布日期:2022-12-05
作者简介:李宏宇（1988-）,男,辽宁省葫芦岛市人,硕士,高级工程师。

Design, Performance Analysis of Leak Rate Testing System for Large Spacecraft

LI Hong-yu¹, SU Dong-ping¹, DAI Ming-qiao¹, SUN Li-zhi², DOU Wei², PENG Guang-dong¹

1. Shanghai Institute of Spacecraft Equipment, Shanghai 200240, China;
2. Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering, Beijing 100094, China

Received:2022-06-20 Online:2022-11-25 Published:2022-12-05

摘要/Abstract

摘要： 为满足在轨航天器推进系统密封性能检测需求,本文基于氦质谱检漏法介绍了大型航天器漏率检测系统的组成和设计方案。系统采用组合设计,嵌入式盖板结构,远程集控等方式,提高了航天器漏率检测效率和自动化水平;通过真空、常压氦质谱检漏试验验证了系统的漏率检测性能,真空检漏法最小可检漏率为7.5×10^-10Pa·m³/s,常压累积检漏法最小可检漏率为2.0×10^-6Pa·m³/s（周期2天）;研究了检漏容器环境参数变化规律和微正压条件下的气密性,发现随着容器内温度增加,相对湿度呈降低趋势,容器充入表压1500Pa以上的压缩空气后24h压降小于80Pa,气密性满足航天器检漏测试要求。

关键词: 氦质谱检漏, 检漏容器, 气密性, 航天器推进系统

Abstract: This work introduces the system composition and design scheme of a large spacecraft leak rate testing for in-orbit spacecraft sealing performance requirement based on leak detection with helium mass spectrometer. The testing efficiency and automation level during spacecraft leak rate testing are improved because of the integrated optimization design, embedded plate construction and remote centralized control. Experimental verification of system leakage detection performance via atmospheric and vacuum helium mass spectrum leak detection shows that, the minimum detectable leakage rate are 7.5×10^-10Pa·m³/s with vacuum leak detection method and 2.0×10^-6Pa·m³/s with atmospheric accumulation leak detection method for two days. Variation rule of environmental parameters in collection chamber and air tightness under micro-positive pressure are studied, the results indicate that the relative humidity declines with the increasing temperature influenced by external environmental factors. The pressure drop is less than 80Pa within 24h after filling compressed air in the collection chamber with gauge pressure above 1500Pa, and the air tightness meets the requirements of the spacecraft leak rate detection.

Key words: helium mass spectrometer leak detection, leak detection chamber, air tightness, spacecraft propulsion system

中图分类号:

TB774

李宏宇, 苏东平, 代明桥, 孙立志, 窦威, 彭光东. 大型航天器漏率检测系统设计与性能分析[J]. 真空, 2022, 59(6): 10-16.

LI Hong-yu, SU Dong-ping, DAI Ming-qiao, SUN Li-zhi, DOU Wei, PENG Guang-dong. Design, Performance Analysis of Leak Rate Testing System for Large Spacecraft[J]. VACUUM, 2022, 59(6): 10-16.

参考文献

[1] 范晖. 俄罗斯载人航天器的检漏技术[J]. 环模技术, 1995, 44(3): 62-66.
[2] 喻新发, 闫荣鑫, 邵容平, 等. 空间站在轨密封检漏技术研究[J]. 航天器环境工程, 2008, 25(2): 177-182.
[3] 王勇, 孙立臣, 闫荣鑫, 等. 测试氦质谱检漏仪线性的一种新方法[J]. 中国空间科学技术, 2011, 31(2): 39-42.
[4] 孙伟, 孙立臣, 闫荣鑫, 等. 基于温/压传感器的航天器在轨检漏方法研究[J]. 真空, 2016, 53(5): 45-50.
[5] 李宏宇, 张静, 彭光东, 等. 航天器推进系统漏率测试不确定度评定[J]. 真空科学与技术学报, 2020, 40(7): 625-629.
[6] UNDERWOOD S, LVOVSKY O.Implementation of leak test methods for the international space station(ISS) elements, system and components[R]. Washington D.C: NASA, 2007.
[7] 李宏宇, 彭光东, 韩洋, 等. 基于常压氦质谱累积检漏的定/变容漏率标定技术研究[J]. 真空科学与技术学报, 2018, 38(12): 1033-1038.
[8] 阎治平, 黄淑英. 非真空收集器质谱检漏的研究[J]. 真空科学与技术学报, 1997, 17(1): 69-72.
[9] 杨智涵, 霍晓虹, 吴孝俭, 等. 基于比对定量的氦质谱正压检漏方法[J]. 军民两用技术与产品, 2010(8): 42-44.
[10] 黄文平, 朱长平. 基于氦质谱检漏的吸枪检漏技术研究[J]. 中国仪器仪表, 2016(10): 55-59.
[11] 黄本诚. 神州飞船特大型空间环境模拟器[J]. 航空制造技术, 2005(11): 34-37.
[12] 张世一, 陈丽, 齐晓军, 等. KM5B空间环境模拟试验设备研制[J]. 航天器环境工程, 2016, 33(4): 434-438.
[13] 肖祥正. 质谱检漏技术在我国航天工业领域中的应用(二)[J]. 真空与低温, 2002, 8(1): 8-11.
[14] YOSHITSUGU M, HIROYASU M, KENSHIU W, et al.Development of leak detection system using high temperature -resistant microphones[J]. Journal of Nuclear Science and Technology, 2012, 32(3): 237-244.
[15] GEOFF H.Helium leak detection[J]. Industrial Heating, 2012, 80(3): 43-45.
[16] 中国航天标准化研究所. 氦质谱真空检漏方法: QJ 3123-2000[S]. 北京: 中国航天标准化研究所, 2000.
[17] 喻新发, 周雪茜, 冯琪, 等. 基于质谱分析的航天器工质原位检漏技术研究[J]. 真空科学与技术学报, 2019, 39(11): 958-963.
[18] 全国真空技术标准化技术委员会. 真空技术氦质谱真空检漏方法: GB/T 36176-2018[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.
[19] 冯琪, 窦仁超, 刘一欢. 检漏容器的密封性能对航天器总漏率测试的影响研究[J]. 真空, 2014, 51(6): 52-55.
[20] 武越, 刘金龙. 航天器对接通道泄复压和保压检漏试验方法研究[J]. 真空科学与技术学报, 2016, 36(6): 630-633.
[21] 闫荣鑫, 刘平, 冯琪, 等. 质谱分析多系统航天器检漏研究[J]. 真空科学与技术学报, 2001, 21(4): 42-49.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed

大型航天器漏率检测系统设计与性能分析

Design, Performance Analysis of Leak Rate Testing System for Large Spacecraft

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 10

Metrics

本文评价

推荐阅读 10

[1]	李博, 侯德峰, 王晓冬, 巴德纯. 复合分子泵涡轮级参数对氦质谱检漏仪性能的影响研究^*[J]. 真空, 2022, 59(4): 1-7.
[2]	孙鹏远, 荀华宝, 付文, 董升朝, 徐哲. 氦质谱检漏在印刷板式换热器中的应用[J]. 真空, 2022, 59(2): 21-25.
[3]	李博, 侯德峰, 王晓冬, 巴德纯. 多口分子泵中检口位置对氦质谱检漏仪性能的影响研究[J]. 真空, 2021, 58(6): 1-7.
[4]	贺平. 复合材料筒体泄漏率测试方法研究[J]. 真空, 2020, 57(6): 54-58.
[5]	靳朋礼, 巩春志, 孔营, 张鑫, 马玉山, 刘海波, 何涛, 岳玲, 田修波. 真空镀膜设备的简易快捷酒精检漏的有效性研究^*[J]. 真空, 2019, 56(5): 69-73.
[6]	邢银龙, 李波, 吴杰峰, 刘志宏, 周能涛. ITER绝缘线圈氦质谱压力检测优化分析[J]. 真空, 2019, 56(4): 15-18.
[7]	王凯, 崔寓淏, 刘胜. 基于FMECA的ZQJ-291H型氦质谱检漏仪可靠性分析[J]. 真空, 2019, 56(3): 48-51.
[8]	王春明, 张明达, 苏玉萍. 真空应用设备检漏方法的探讨[J]. 真空, 2019, 56(1): 52-55.
[9]	刘顺明, 宋洪, 董海义, 关玉慧, 刘盛画. 四极质谱在漂移管直线加速器上的应用[J]. 真空, 2018, 55(6): 5-9.
[10]	韦俊 , 刘志宏 , 李波 , 陈晓莉 . 大口径氧化铝陶瓷与不锈钢材料的封接及其真空检漏[J]. 真空, 2018, 55(5): 62-65.