一种空间光学载荷出气试验装置及试验方法
技术领域
本发明属于航空航天
技术领域
,具体涉及一种空间光学载荷出气试验装置及试验方法。背景技术
在空间光学载荷的研制过程中,污染控制和去除是高精度空间光学仪器,特别是空间紫外仪器和制冷红外探测器面临的重要问题。资料显示,美国航空航天局在二十世纪末的一个财年中,超过半数的真空试验用于空间载荷烘烤出气。这是因为在地面,对空间载荷进行污染控制的最有效和关键的技术即是出气试验。
目前国内缺少专门用于出气试验的资料。相关的资料包括:资料1,《GJB1027A-2005运载器、上面级和航天器试验要求》为航天产品热试验的总体标准,未对出气试验方法提出具体要求。资料2,《QJ 2321-1992卫星真空热试验污染控制方法》是卫星污染控制的行业标准文件,其中提到了采用高真空烘烤除气的污染控制方法,仅对热沉除气温度进行了一般性要求,未提出其他具体要求。资料3,《GJB 2203A-2005卫星产品洁净度及污染控制要求》是关于航天产品污染控制的国家级标准文件,其中对出气温度和时间进行了一般性要求,未提出明确具体的试验方法。资料4,专利《CN201218000627.9一种导航卫星热真空试验方法》提出了一种导航卫星热真空试验方法,明确了导航卫星的热真空试验时间长度、真空度和温度要求,但对空间光学载荷出气试验时间、温度、真空度、结果评价及其他方面的要求并未涉及。
发明内容
鉴于此,有必要提供一种专门用于空间光学载荷出气的空间光学载荷出气试验装置及试验方法。
为解决上述问题,本发明采用下述技术方案:
第一方面,本发明提供了一种空间光学载荷出气试验装置,包括试验罐及辅助设备,所述辅助设备包括热沉、加热箱、光学试片、温度及气压测控单元,待出气试验的空间光学载荷设置于所述试验罐内,所述试验罐用于提供真空环境,所述热沉位用于提供低温背景,并吸收放气产生的部分可凝挥发物,所述加热箱用于提高所述空间光学载荷或其他出气对象的温度及增加放气速率和总放气量,所述光学试片用于收集待出气试验的空间光学载荷完成出气后释放的可凝挥发物,所述温度及气压测控单元设置于所述试验罐外,所述温度及气压测控单元连接所述加热箱,用于测试所述加热箱的温度和压力。
在其中一些实施例中,所述加热箱上还设置有若干个出气通道。
第二方面,本发明还提供了一种所述的空间光学载荷出气试验装置的试验方法,包括下述步骤:
所述试验罐内真空度达到P1后,对所述试验罐及所述试验罐的罐内设备加热至温度T1,持续时间满足要求R1时,恢复常温常压,所述试验罐和所述试验罐内设备出气完成;
将待出气试验的空间光学载荷放入所述试验罐,所述试验罐内真空度达到P1后,将所述光学试片升温至T2,所述空间光学载荷升温至T3,保持时间满足要求R2时,所述光学试片降温至T4,同时保持所述空间光学载荷温度不变,所述光学试片开始收集可凝挥发物,收集时长达到要求R3时,准备结束试验;
恢复所述试验罐的环境至常温常压;
根据参加试验的所述光学试片的性能测试结果,判断出气结果是否满足要求R5。
在其中一些实施例中,所述真空度P1为小于1.33×10-3Pa。
在其中一些实施例中,所述温度T1为90℃。
在其中一些实施例中,所述温度T2为至少比试验罐内其他物体表面温度高10℃。
在其中一些实施例中,所述温度T3为不损坏载荷的最高温度,但至少应比在轨最高工作温度高10℃。
在其中一些实施例中,所述温度T4为至少比载荷污染敏感部位的在轨最低工作温度低10℃。
在其中一些实施例中,所述要求R1为至少36小时。
在其中一些实施例中,所述要求R2为至少96小时。
在其中一些实施例中,所述要求R3为24小时。
在其中一些实施例中,所述要求R4为洁净氮气中碳氢化合物含量不超过15ppm。
在其中一些实施例中,所述要求R5为:根据所述空间光学载荷的工作波段进行评价,紫外波段以所述光学试片在中心工作波长的反射率变化不大于3%为满足要求,可见光波段以所述光学试片在550nm波长的反射率变化不大于3%为满足要求。
相较于现有技术,本申请提供的空间光学载荷出气试验装置及方法,对试验罐及罐内辅助设备进行出气,将空间光学载荷放入试验罐,罐内真空度达到P1后,将光学试片升温至T2,污染敏感设备升温至T3,持续时间满足要求R2时,光学试片降温至T4,试片收集时长达到要求R3时,准备结束试验,恢复试验罐环境至常温常压,根据参加试验的光学试片的性能测试结果,判断出气结果是否满足要求R5,本申请提供的空间光学载荷出气试验装置及方法,给出了出气过程中的压强、真空度、温度和试验效果判断标准,可用于空间光学载荷及其他航空航天产品的出气,减少污染物对设备的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的空间光学载荷出气试验装置的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的空间光学载荷出气试验方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。
请参阅图1,为本申请提供的空间光学载荷出气试验装置的结构示意图,包括试验罐1及辅助设备,所述辅助设备包括热沉2、加热箱3、光学试片6、温度及气压测控单元7。以下详细说明各个部件间的连接关系及工作方式。
待出气试验的空间光学载荷5设置于所述试验罐1内,所述试验罐1用于提供真空环境,所述热沉2位用于提供低温背景,并吸收放气产生的部分可凝挥发物,所述加热箱3用于提高所述空间光学载荷5或其他出气对象的温度及增加放气速率和总放气量,所述光学试片6用于收集待出气试验的空间光学载荷5完成出气后释放的可凝挥发物,所述温度及气压测控单元7设置于所述试验罐1外,所述温度及气压测控单元7连接所述加热箱3,用于测试所述加热箱3的温度和压力。
在其中一些实施例中,所述加热箱3上还设置有若干个出气通道4。
请参阅图2,本发明还提供了一种所述的空间光学载荷出气试验装置的试验方法,包括下述步骤:
步骤S110:对所述试验罐及罐内设备进行出气,当所述试验罐内真空度达到P1后,对所述试验罐及所述试验罐的罐内设备加热至温度T1,持续时间满足要求R1时,恢复常温常压,所述试验罐和所述试验罐内设备出气完成。
在其中一些实施例中,所述真空度P1为小于1.33×10-3Pa,所述温度T1为90℃,所述要求R1为至少36小时。
步骤S120:将待出气试验的空间光学载荷放入所述试验罐,所述试验罐内真空度达到P1后,将所述光学试片升温至T2,所述空间光学载荷升温至T3,保持时间满足要求R2时,所述光学试片降温至T4,同时保持所述空间光学载荷温度不变,所述光学试片开始收集可凝挥发物,收集时长达到要求R3时,准备结束试验。
在其中一些实施例中,所述温度T2为至少比试验罐内其他物体表面温度高10℃,所述温度T3为不损坏载荷的最高温度,但至少应比在轨最高工作温度高10℃,所述要求R2为至少96小时,所述温度T4为至少比载荷污染敏感部位的在轨最低工作温度低10℃,所述要求R3为24小时。
步骤S130:恢复所述试验罐的环境至常温常压。
具体地,使用碳氢化合物含量不超过15ppm的洁净氮气进行复压复温。复压过程中,控制气体流量,防止罐内颗粒污染物沉积在载荷的污染敏感部位表面或进入载荷内部;同时,控制试验罐和罐内设备的回温流程,保持载荷温度高于试验罐内其他物体,防止热沉上的污染物在回温过程中污染光学试片、载荷和其他参试设备。
步骤S140:根据参加试验的所述光学试片的性能测试结果,判断出气结果是否满足要求R5。
在其中一些实施例中,所述要求R5为:根据所述空间光学载荷的工作波段进行评价,紫外波段以所述光学试片在中心工作波长的反射率变化不大于3%为满足要求,可见光波段以所述光学试片在550nm波长的反射率变化不大于3%为满足要求。
本申请提供的空间光学载荷出气试验装置及方法,对试验罐及罐内辅助设备进行出气,将空间光学载荷放入试验罐,罐内真空度达到P1后,将光学试片升温至T2,污染敏感设备升温至T3,持续时间满足要求R2时,光学试片降温至T4,试片收集时长达到要求R3时,准备结束试验,恢复试验罐环境至常温常压,根据参加试验的光学试片的性能测试结果,判断出气结果是否满足要求R5,本申请提供的空间光学载荷出气试验装置及方法,给出了出气过程中的压强、真空度、温度和试验效果判断标准,可用于空间光学载荷及其他航空航天产品的出气,减少污染物对设备的影响。
以下结合详细实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1:
第一步,对试验罐和罐内热沉、加热箱、试片放置设备和内部电缆等罐内进行出气。对试验罐抽真空,罐内真空度达到1.33×10-3Pa的压强时满足气压要求,将罐内设备加热至90℃,保温时间不少于36小时。然后进入回温过程,保持真空状态,恢复常温常压,完成试验罐和罐内辅助设备出气。复压过程中,使用碳氢化合物含量不大于的洁净氮气,同时控制气体流量,防止罐体污染。
第二步,对载荷进行出气。将光学载荷和光学试片放入试验罐,关闭罐门,抽真空,罐内真空度达到1.33×10-3Pa的压强后,将光学试片温度升至高于真空罐内其他物体表面温度至少10℃,载荷升温至不损坏载荷的最高温度,但至少应比在轨最高工作温度高10℃,保持时间达到96小时后,光学试片降温到至少比载荷污染敏感部位的在轨最低工作温度低10℃的温度,同时保持载荷温度不变,开始样本收集,样本收集24小时后,准备结束试验。
第三步,恢复试验罐环境至常温常压。使用碳氢化合物含量不超过15ppm的洁净氮气进行复压复温。复压过程中,控制气体流量,防止罐内颗粒污染物沉积在载荷的污染敏感部位表面或进入载荷内部。同时,控制试验罐和罐内设备的回温流程,保持载荷温度高于试验罐,防止热沉上的污染物在回温过程中污染光学试片、载荷和其他参试设备。
第四步,结果评价。根据参加试验的光学试片的性能测试结果,判断出气试验效果。根据光学载荷工作波段进行评价,紫外波段以光学试片在中心工作波长的反射率变化不大于3%为满足要求,可见光波段以光学试片在550nm波长的反射率变化不大于3%为满足要求。
本发明上述实施例与现有技术相比具有如下优点:1)压强要求。根据资料4及国内外相关技术资料内容,明确有效试验压强为1.33×10-3Pa,此精度要求与欧美通用真空试验压强要求10-5mm Hg(或10-5Torr)相差小于0.5%,便于国际合作时的要求统一。2)温度要求。根据空间载荷热试验时最高温度一般不超过80℃的情况,提出试验罐出气温度为90℃的要求,可有效去除罐内留存的污染物。同时,对其他特征温度保持10℃以上的温差要求,能够保证出气试验的质量和评价可信度。3)试验时间要求。根据理论计算和试验验证,提出出气质量较高,经济和时间成本较小的试验要求。本发明的目的是为空间光学载荷提供一种简捷可操作的试验方法,其他航空和航天产品也可参考使用。
以上仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
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