[发明专利]一种火星尘暴环境模拟装置

说明书

一种火星尘暴环境模拟装置，它涉及一种环境模拟装置，具体涉及一种火星尘暴环境模拟装置。本发明为了解决现有环境模拟装置难以模拟低气压下、大风速范围跨度的风沙及砂尘环境的问题。本发明包括容器舱体和舱体大门，舱体大门安装在容器舱体一端的开口处；本发明还包括火星风洞、支撑组件、抽真空组件、砂尘喷嘴、砂尘喷射组件和引射器；所述支撑组件设置在容器舱体内，火星风洞安装在所述支撑组件上，砂尘喷嘴设置在火星风洞的一端内，引射器设置在火星风洞的另一端内，所述抽真空组件与容器舱体上表面的抽气法兰连接，砂尘喷嘴和引射器均与所述砂尘喷射组件连接。本发明属于航空航天领域。

技术领域

本发明涉及一种环境模拟装置，具体涉及一种火星尘暴环境模拟装置，属于航空航天领域。

背景技术

深空探测是人类未来航天活动的热点发展发向之一。火星是太阳系中与地球性质最为接近的行星，被认为是太阳系八大行星中唯一可能存在生命的星球，也是除月球之外载人深空探测的首选目标，人类对于火星的探索从未停止。从上世纪60年代起，美国、俄罗斯、欧洲、日本及印度先后展开了火星探测任务。2019年10月，中国火星探测器首次公开亮相，命名为“火星一号”，并计划于2020年发射。

为了满足火星环境的实验研究、验证理论分析和数值预测方法，20世纪80年代以来，美国、欧洲、日本相继建设了火星风洞，模拟火星表面大气环境，开展火星风和风蚀过程等研究工作。国内在亚声速低密度风洞领域尚属空白状态，火星尘暴环境模拟装置的研究和建设对于中国火星探测任务具有重要意义。

火星大气成分95.3％二氧化碳、2.7％氮气、1.6％氩气及少量其它气体成分。表面平均气压仅为700Pa，重力值为地球的40％。火星地表非常粗糙，在火星昼夜交替的过程中，由于温度的升降变化而导致火星风的发生。当风速超过一定规模并保持一定的时间时，就形成了火星尘暴。不同区域的风速存在较大差异，白天平均风速为6-8m/s，尘暴时风速可以达到100m/s。因此火星环境模拟的关键技术参数有：(1)CO₂气氛；(2)低气压；(3)风速；(4)沙尘环境。

发明内容

本发明为解决现有环境模拟装置难以模拟低气压下、大风速范围跨度的风沙及砂尘环境的问题，进而提出一种火星尘暴环境模拟装置。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括容器舱体和舱体大门，舱体大门安装在容器舱体一端的开口处；本发明还包括火星风洞、支撑组件、抽真空组件、砂尘喷嘴、砂尘喷射组件和引射器；所述支撑组件设置在容器舱体内，火星风洞安装在所述支撑组件上，砂尘喷嘴设置在火星风洞的一端内，引射器设置在火星风洞的另一端内，所述抽真空组件与容器舱体上表面的抽气法兰连接，砂尘喷嘴和引射器均与所述砂尘喷射组件连接。

进一步的，所述支撑组件包括舱内支撑导轨和带小轮的风洞支撑架，舱内支撑导轨水平铺设在容器舱体内，带小轮的风洞支撑架设置在舱内支撑导轨上，火星风洞安装在带小轮的风洞支撑架上。

进一步的，所述抽真空组件包括由多个真空泵组成的真空泵组、调节阀、主抽气管道和抽气管路调节阀，所述真空泵组的出气口与室外大气接通，所述真空泵组通过主抽气管道与容器舱体上表面的抽气法兰连接，主抽气管道上设有主抽气管路调节阀，所述真空泵组还与室内空气接通，且所述真空泵组与室内空气接通的管路上设有调节阀。

进一步的，每个真空泵上均设有独立的开关阀。

进一步的，所述抽真空组件还包括抽气管路过滤器，抽气管路过滤器安装在主抽气管道上，且抽气管路过滤器位于抽气管路调节阀与抽气法兰之间。

进一步的，所述砂尘喷射组件包括液态二氧化碳储罐、加热器、气态二氧化碳缓冲罐、电子流量秤和管道加热器，液态二氧化碳储罐与加热器连接，加热器与气态二氧化碳缓冲罐连接，引射器通过管道加热器与气态二氧化碳缓冲罐连接，砂尘喷嘴通过电子流量秤与气态二氧化碳缓冲罐连接。