[发明专利]火箭发射段整流罩内压力模拟试验系统

说明书

技术领域

本发明属于航天器地面环境试验技术领域，具体用于航天器用压力敏感材料在火箭发射阶段的压力模拟试验。通过此系统，可实现在地面环境下标准大气压-10Pa高精度模拟火箭发射段整流罩内压力变化情况，用以验证某些压力敏感材料和元器件在发射段的变化状态。

背景技术

随着火星探测技术的不断发展，采用了大量的新材料，其中不乏压力敏感材料。大量新材料的采用，为保证探测任务的成功，需对其性能进行验证。在火箭发射阶段，由于整流罩内压力急剧变化，为了验证压力敏感材料在急剧变化压力下的性能改变状态，故要求对整流罩内的压力环境状态进行全程高精度模拟。由于发射段整流罩内压力急剧变化，几分钟内就可达到高真空，对目前地面抽气设备来说，需要直接对试验环境进行抽气，并在短时间内达到所需环境难度大，且机组抽气能力随时间增加需数十倍的增长，该方法耗资大，效果不理想。因此，针对该情况，本发明构思了一种火箭发射段整流罩内压力模拟试验系统，来解决发射段整流罩内压力急剧变化状态，为相关材料、元器件提供试验支撑。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种火箭发射段整流罩内压力模拟试验系统，以满足航天器压力敏感材料及产品的试验测试需求。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

火箭发射段整流罩内压力模拟试验系统，包括用于放置试件的试验容器和辅助抽气容器，试验容器内部进行全程的压力模拟试验；辅助抽气容器主要在试验容器的抽气后期(2KPa之后)提供近4000m³/h的抽气速度，两者通过挡板阀二进行连接，试验容器依次通过挡板阀一、蝶阀、手动阀与SP630真空泵连通，其中采用DN40真空管路；试验容器、挡板阀二、辅助抽气容器一路采用DN160真空管路；其特征在于，试验容器还并列设置有内薄膜真空规管P1和改进型薄膜真空规管P2，压力模拟试验系统还包括有真空测量系统和控制系统，分别对试验容器和辅助抽气容器的真空度进行测量和控制。

其中，全程的压力模拟试验的抽气过程为将先辅助抽气容器抽气至1Pa以下，依次开启真空机组，开启手动阀门和挡板阀1，关闭挡板阀门2，通过真空度判读来调节蝶阀开度，进而对抽气速率进行控制，得到所需压力曲线，当真空度小于2KPa后，关闭挡板阀1，开启挡板阀2，用辅助抽气容器进行抽气至试验结束。

其中，真空规管P1为常规真空规管，真空规管P2为放置在试验容器内部测量内部真空度的具有密闭罩的真空规管。

进一步地，真空规管P2包括外壳、屏蔽罩、设置在外壳内部的真空规管电路部分、密封罩上罩、密封罩下罩、被测腔等，其中电路部分放置在外壳和屏蔽罩之间，将测量信号转换成电信号向外传输；屏蔽罩将真空规测量部分罩住，目的是防止真空规测量的信号受到电磁干扰而影响测量精度；屏蔽罩内由密闭罩上罩和密闭罩下罩两部分组成，对整个测量部分进行密封，保证测量部分与密闭罩之间是一个标准大气压，因此使用环境与大气下使用一致，故而保证了改进型真空规可以在真空环境下使用，并且能够保证和常规真空规相同的精度，因此可以用来测量试件附近的真空度状态。

进一步地，密闭罩上设置有真空引线接头，真空引线接头连接规管电路部分，将薄膜传感器的测量信号转换成电信号，转换后的电信号通过线缆，依次经过真空规外壳接头与穿墙插头，将真空规的数据信号传送至容器外。

其中，试验容器的容积为1000L。

其中，辅助抽气容器的容积至少为200000L。

其中，系统通过结合试验容器内真空度调节蝶阀开度，进而调节系统抽速，实现全程高精度对发射段压力的模拟。

其中，整个控制系统根据试验容器的内真空度来自动调节挡板阀一开关、挡板阀二开关、蝶阀开度，来实现全程的高精度模拟。

本发明的火箭发射段整流罩内压力模拟试验系统，具有结构简单、实施便捷、模拟精度高等特点和优势，解决了快速抽气问题、压力高精度模拟等难题，同时可以对容器内试件附近真空度进行测量。火箭发射段整流罩内压力模拟试验，获得了令人满意的试验系统和试验结果。

附图说明

图1是本发明的火箭发射段整流罩内压力模拟试验系统的结构示意图。

图2为现有技术中薄膜真空规在大气环境下工作的示意图，包含规管工作时各部分压力状态，电路部分、薄膜状态等。

图3为现有技术中薄膜真空规在真空环境下工作的示意图，类似图2，区别在于真空状态下各部分压力状态情况。