长征二号丁又成功发射,运载火箭高低温试验的温度范围和标准如何?

 作者:超级管理员
 日期:2022-10-16
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航天界又传来好消息,10月15日凌晨长征二号丁运载火箭在西昌卫星发射中心成功将遥感三十六号卫星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。本次发射是长征二号丁运载火箭第68次发射,也是长征系列运载火箭第444次发射。


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运载火箭是一种复杂的飞行器,组件和分系统都喝多,设计过程中涉及的学科和技术领域很广,生产过程中应用的原材料、元器件种类繁多,地面操作和飞行过程中经历的环境变化也很大。在运载火箭发射、飞行过程中,某个系统、组件、元器件一旦因为设计不当、质量不好或不适应环境变化而发生故障或失效,就会造成运载火箭发射失败。因此,运载火箭在发射前都需要做一系列研制试验、鉴定试验、验收试验,通过这些试验发现设计上的不足,生产中的缺陷,原材料、元器件、组件质量上的隐患,环境变化引起的变异等不可靠因素。


在所有可靠性试验中,温度和湿度是对航天火箭元器件、组件影响最严重的气候环境,是火箭环境适应性设计、验证的基础和依据。为了规范火箭、航天器及军用产品的气候环境设计验证工作,制定了《运载器、上面级和航天器试验要求》《导弹武器系统、运载火箭和航天器环境工程大纲》《军用设备环境试验方法》等标准。本文就是从温度这一个环境来了解,以提高设计、试验单位对温度环境的认识。


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一、高低温试验的温度标准制定


高温低温其实就是试验条件,这是否合理对试验的有效性起着重要作用,尤其是环境试验条件,是决定环境试验是否有效的关键因素。航天器和火箭的环境试验条件主要包括环境鉴定试验和环境验收试验条件,其制定的主要依据是产品的使用环境预示结果。在国内外很多标准中,都提出了环境预示的统计估计方法,定量地规定了产品使用过程的极限预示环境和做高预示环境,像标准GJB 1027A-2005中的高低温试验就有明确的高温和低温极限值。


二、高低温试验的方法和要求


对暴露于无防护环境条件下的航天组件,需按照标准GJB150.9规定进行。

1)将试验样品置于正常的试验大气条件下,直至达到温度稳定。

2)本试验以24h为一个周期,每周期分为升温、高温高湿、降温和低温高湿四个阶段,如下图。

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3)升温阶段——在2h内,将试验箱(室)温度由30℃升到60℃,相对湿度升至95%。温湿度的控制应能保证试验样品表面凝露。

4)高温高湿阶段——在60℃及相对湿度95%条件下至少保持6h。

5)降温阶段——在8h内将试验箱(室)温度降到30℃,此期间内相对湿度保持在85%以上。

6)低温高湿阶段——当试验箱(室)温度达到30℃后,相对湿度应为95%,在此条件下保持8h。

7)重复步骤3-6,共进行10个周期试验。

8)在第5个周期及第10个周期接近结束前,试验样品处于温度30℃、相对湿度95%的条件下,按有关标准规定对其性能进行检测。

对处于保护的但未进行控制的环境条件下的组件,应按照下列步骤进行:

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1)试验前条件——箱内温度为室温,湿度值不控制。

2)循环1——温度在1h内从室温升至35℃,然后温度保持不变,同时在1h内将相对湿度增加到不低于95%,保持2h,接着在2h内将温度降至2℃,而相对湿度仍稳定在不低于95%,再保持2h。

3)循环2——应重复循环1,但是温度应在2h内从2℃升至35℃,温度达到35℃后,再增加箱内湿度。

4)循环3——应在2h内,将温度升至35℃,此时不增加箱内湿度。而后的6h内,用室温和最大相对湿度为50%的空气吹过箱体来干燥组件。每分钟吹过的空气量应等于试验箱体积的1至3倍。可以用合适的贮箱来代替试验箱来干燥组件。

5)循环4——如果组件曾被取出,应放回试验箱并在1h内将温度升至35℃,相对湿度增加到90%,保持这种状态至少1h,然后应在1h内将温度降至2℃,但相对湿度仍稳定在90%,并将这种状态保持至少1h,然后做干燥循环(见循环3)


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三、高低温试验在航天的应用阶段


高低温试验是航天中必不可少的环境可靠性试验,但以上高低温试验却不能代表火箭所有组件及阶段,因为航天工程中使用的组件,要求它的环境适应性与所在整机的不同运行阶段的环境有关,主要分布在储存、发射、运行、返回等。

储存阶段:温度湿度盐雾振动冲击、电磁、霉菌

发射阶段:加速度环境、随机振动环境、瞬态环境、声环境

运行阶段:真空、真空热、辐射等

返回阶段:加速度、声振、气动热、冲击等


随着承担越来越多形式的发射任务,对火箭可靠性的要求也日渐严苛,这也在不断要求中国航天在可靠性技术上的深入研究与实践,高低温试验广泛应用于每一个阶段,更是航天工程师们需要重视的环节。


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