卫星高低温试验的要求是什么?遥感三十六号成功发射!GJB1027-90

 作者:超级管理员
 日期:2022-09-26
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9月26日长征二号丁运载火箭在西昌成功将遥感三十六号01组三颗卫星准确地送入预定轨道,发射任务获得圆满成功。中国航天科技集团试验队员从总体设计、单机研制、产品交付到总装集成测试各环节,历经四个多月终于实现了计划完成率和产品合格率两个100%。

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遥感三十六号发射升空


设计是产品的结构,研制是产品的形成,而最后一步测试是产品的保障。卫星组成复杂,零件就有千万个,长期在空间轨道上高度自动化工作,加之国家研制投资巨大,一旦出现故障,不仅对国家经济有损失,对政治更是带来不良的影响。基于此,国家对卫星可靠性的测试提出了很高的要求,而验证卫星能否可靠工作的主要手段就是地面试验。


卫星需要做哪些地面试验?


卫星从研制开始就十分重视地面试验,因为通过试验可以检测设计的合理性而发现设计的不足,可以发现工艺质量制造和材料的潜在缺陷,又可以确知产品承受环境应力的余量,从而保证其可靠工作。


卫星的元器件、材料都有严格的规定,卫星的组件、分系统都要经过初样阶段的研制试验和正样阶段的鉴定和验收试验。卫星出厂后还要经受发射前合格认证和运行试验,以及运载器的合练,一切正常,才允许发射。从初样到正样,都是通过设计-试验-设计改进-再试验,最终使组件满足设计要求。


初样阶段要做结构模型、热控模型和电性模型试验,使整个系统满足动力学环境试验要求,满足空间条件下的温度要求和电磁兼容性要求;正样阶段,要完成组件级、部分分系统级和整个系统级的地面试验。


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卫星为什么一定要做地面高低温试验?


地面试验离不开环境,因为卫星发射过程中,运载火箭的强大推力作用下会受到剧烈的冲击、振动和气动加热;进入轨道后,又要经受高低温交变、失重、空间粒子辐射等。卫星设计者除了要进行理论计算,更需要让卫星在各种环境模拟试验中得到考验。


据资料介绍,卫星故障70%时因为环境造成,它们在研制、发射、入轨工作过程中,分别要经历地面环境、发射环境、轨道空间环境,特别是卫星的第一道关卡地面环境试验。其中最常见的应该是温度了,高温、低温、温度变化,都会对卫星及其组件、元器件和材料产生了不利的影响。因此,为保证卫星的高可靠和长寿命,在卫星研制中必须对地面试验中环境温度问题给予足够的重视。


关于卫星组件、分系统、整个系统级的鉴定和验收试验的基本要求都可参照我国军标GJB 1027-1990和美军标MIL-STD-1540C的相关可靠性试验要求。按照标准,卫星组件的地面鉴定试验中高低温试验要求如下。


1.高低温贮存/工作试验


试验时间:

至少3次温度循环,每次循环一般在最高(低)温度值各保持4~8h。


试验设备:

高温箱、低温箱能达到组件的极值温度条件。(多禾DHT高低温试验箱,温度范围有多个选择,0~180℃,-20~180℃,-40~180℃,-70~180℃)

例如卫星上的电子电工组件高低温试验,设备温度控制,应使工作空间内任一参考点的温度保持在±2℃之内,试验箱的构造,应使工作空间内任一点的温度,在任何时间时偏离参考点不超过3%,但仅靠发热试验样品的周围者除外。


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试验要求:

a)温度平均升(降)速率不小于1℃/min

b)最高(低)温度值的保持时间,从温度稳定时算起

c)组件应装在导热性能差的夹具上,不能直接受到热源的辐射

d)高温或低温试验过程中样品的状态(通电还是贮存)


2.高低温循环试验


试验时间:

温度循环次数一般为9~24次,每次循环在规定的最高(低)温度值各保持至少1h,温度循环的后一半次数内应无故障发生。


试验要求:

a)试验箱内应充满干燥空气或氮气

b)温度平均升(降)速率不小于1℃/min

c)温度循环从正常环境温度开始,组件通电工作,测试主要性能参数,达到并稳定在规定的最低试验温度值后,组件断电,冷启动并做性能测试,当重新稳定到规定的最低试验温度值时再保持规定时间,然后升温,达到并稳定在规定的最高试验温度值时保持规定的时间,然后降温达到正常环境温度,构成一个完整的温度循环。

d)在第一次和最后一次温度循环的最高(低)温度值要做性能测试,其他循环期间,监视组件的性能变化。


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例如:卫星电子产品高低温工作试验,温度极值是+85℃和-55℃,高低温贮存试验,温度极值是+125℃和-65℃。高低温试验通常做高低温工作试验、高低温贮存试验、高低温启动试验、高低温老化试验、高低温循环试验。卫星根据不同的组件标准,所要求的高低温试验的工作状态和温度点、测试时间都不相同。


卫星地面高低温试验保证其高可靠性


卫星地面试验又分为地面鉴定试验和地面验收试验,鉴定试验的目的在于使组件或卫星在保证其能承受环境应力外还有确定余量,做了鉴定试验的卫星正样组件不能再应用于卫星中,以免不再可靠。验收试验的目的是发现质量和材料上存在的缺陷,使之避免早期失效。


地面试验与环境息息相关,一般功能试验既在地面环境下,又需要在模拟环境中进行,而且在模拟试验中还要进行性能检测,才能确认故障出现的条件。像高低温试验就需要进行高温和低温环境的模拟。


高低温试验是环境可靠性试验中的一种,还有其他可靠性试验都是为了保证卫星在发射、运行或返回的整个寿命内都能可靠的、安全的工作。每颗卫星都有自己严格的要求,从组件到系统,从初样到正样都有一套完整的试验要求,再加上针对具体卫星特殊要求的试验,这些都保证了卫星的高可靠性。


卫星可靠性试验标准:

GJB 1027-1990 《卫星环境试验要求》

MIL-STD-1540C 《运载器、顶级飞行器、航天器试验要求》

QJ1408A-1998 《航天产品可靠性保证要求》


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