太空飛行器熱循環試驗太空飛行器或其組件在正常壓力下，以太空飛行器上非熱源處的溫度為控制溫變的溫度循環試驗。在太空飛行器熱循環試驗時，由室溫升至高溫限並保持一定時間，然後再降低至低溫限並保持一定時間，再升至室溫為一個溫度循壞。
基本介紹
- 中文名：太空飛行器熱循環試驗
- 外文名：spacecraft thermal cycling tcst
- 學科：航空工程
- 領域：工程技術
簡介,試驗分類,太空飛行器研製階段的各種熱試驗,吸附式乾燥法,熱循環試驗的目的,
簡介
太空飛行器熱循環試驗太空飛行器或其組件在正常壓力下，以太空飛行器上非熱源處的溫度為控制溫變的溫度循環試驗。在太空飛行器熱循環試驗時，由室溫升至高溫限並保持一定時間，然後再降低至低溫限並保持一定時間，再升至室溫為一個溫度循壞。
試驗分類
本試驗分為鑑定級和驗收級。太空飛行器驗收級熱循環試驗的目的是通過試驗發現材料工藝和製造質量缺陷。鑑定試驗的目的是確認產品有承受比驗收試驗更大的熱疲勞的能力。驗收試驗的目的在於發現早期失效，屬於系統級或組件級環境應力篩選試驗，是利用正常壓力下強迫對流來提高溫度變化速率，在不改變失效機理情況下來達到篩選的目的。驗收級的熱循壞試驗的高、低溫限至少應取熱衡試驗的極端高低溫限再加上一定的熱不確定餘量。鑑定級溫度範圍一般比驗收級擴大20°C。為提高篩選效率，溫度範圍有擴大的趨勢。第一循環和最後一個循環的高低溫保持時間較長，以便作全部功能測試。其餘循環的保持時間較短，只做性能監測，以便發現故障或間歇現象。試驗箱的熱源不可直接對試件構成熱輻射。變流速率一般為3- 5°C/min，但不得低於1°C/min。熱循環試驗對電工、電子組件的篩選效果尤其明顯，並含老煉試驗。做熱循環試驗可以減少熱真空試驗的循環次數。
太空飛行器研製階段的各種熱試驗
由於太空飛行器構造複雜而且是單件生產，所經受的環境極為複雜，同時又要求有極高的可靠性，因此有它自己一套獨特的研製程式，而且特別重視在研製過程中通過大量環境試驗來對產品進行性能和功能的檢驗，這裡包括在初樣階段的研製試驗(也可稱為可靠性研製增長試驗)和正樣階段的鑑定試驗和驗收試驗。為了更好地套用環境試驗這一工具， 各國根據自己的太空飛行器研製經驗，總結制定了太空飛行器的環境試驗標準例如，美國軍方編制了軍標MIL-STD-1540“太空飛行器試驗要求”；美國NASA哥達德航天中心(GSFC)制定了“太空梭和一次使用運載器有效載荷，分系統及組件的通用環境驗證規範”GEVS-SE。它們都規定了詳細的太空飛行器(主要是組件級和系統級)環境試驗的項目、要求及有關的試驗方法等。歐空局制定了相應的系統級和組件級的試驗要求或規範ESA-PSS-01-801及PSS-01- -802中國也制定了GJB-1027- 90“衛星環境試驗要求”
在太空飛行器的環境試驗中，熱試驗占了相當大的份量，它主要有三種類型，即熱平衡試驗、熱真空試驗和熱循環試驗(包括老煉熱試驗)，這在其它產品研製中是不多見的。
吸附式乾燥法
在工業上，常用的空氣乾燥方法有化學法、凍結法和吸附法。化學法乾燥空氣是以固體苛性、苛性鉀、氯化鈣等能從空氣中有效地吸收水分的特性為基礎。在實際試驗過程中，由於這些化學吸收劑的化學特性，不適用於高低溫試驗中。
凍結法乾燥空氣是通過製冷的方法,使空氣通過表面溫度低於被冷卻空氣的露點溫度,空氣在冷卻過程中有一部分水析出，從而達到乾燥空氣的目的。凍結法乾燥器具有流量大、結構簡單除濕量大等優點，但其缺點是噪音大壓力露點高等。
吸附法乾燥空氣是利用具有吸濕性能的吸附劑來吸收空氣中的水分以達到乾燥的目的，常用的吸附劑有矽膠、分子篩、活性氧化鋁。空氣的溫度對吸附劑的吸附能力有重大影響，溫度升高，吸附劑吸附容量減少，在相對濕度<30%時，分子篩的吸水量比矽膠和活性氧化鋁都高，隨著相對濕度的下降，分子篩的優越性越顯著；但在相對濕度>40%時最好用矽膠。吸附劑的再生方法以往採用加熱再生，則用變壓吸附技術；此外還發展了微熱再生，用加熱設備提高逆向沖洗再生氣的溫度，然後去再生吸附劑，這樣可以延長工作周期，在同樣乾燥度下，再生氣耗量可以降低。微熱再生方法綜合運用了變溫吸附和變壓吸附的長處，有明顯的優越性。吸附法乾燥器具有壓力露點低、噪音小、體積小和節能等優點。
根據上述乾燥方法的特點，在熱循環試驗箱中選用吸附式千燥器，由吸附式千燥器產生乾燥的空氣送入循環箱內。這種方法簡便可行，可靠性高，且不會影響試驗箱原來的結構，只需定期更換吸附劑。
熱循環試驗的目的
太空飛行器主要進行聲學、熱真空和熱循環三類試驗。聲學試驗是為了確定衛星承受發射和上升階段聲學環境性能。
太空飛行器的重要環境是熱環境，熱環境能引起太空飛行器的各種結構問題：
1.太空飛行器一邊被太陽加熱，另一邊被深冷空間所冷卻，太空飛行器兩邊溫度不同引起變形不同，因而引起應力，影響太空飛行器性能。
2.燃料的溫度影響其體積與質量的比值，因此熱環境影響帶有燃料的部件的性能。
3.溫度會影響潤滑的性能，空間溫度和輻射加熱引起的冷卻和加熱影響傳熱，這直接影響潤滑性能。
