航天器推进系统差压检漏技术研究

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1、航天器环境工程第27卷第5期646SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2010年10月航天器推进系统差压检漏技术研究孟冬辉，闰荣鑫，郭欣，喻新发(北京卫星环境工程研究所，北京l00094)摘要：丈章研究了一种非对称基准物差压检漏技术，估算了差压检漏技术在推进系统检漏工况下的检漏灵敏度，并在2MPa和20MPa两种压力下进行了实验。实验结果与理论计算结果接近，实验结果表明该技术能够满足部分航天器推进系统总漏率测试要求。关键词：差压检漏；航天器；推进系统；中图分类号：TB774文献标识码：ADOh10．3969／j．issn．1673-1379．2010．05．022O

2、引言航天器推进系统为航天器提供姿态和轨道控制所需的力和力矩。推进系统一旦发生泄漏可能会造成毁灭性的灾难，因此在航天器总装过程中要进行多个阶段的泄漏检测工作，以确保安全飞行。航天器推进系统总装检漏中，除了进行单点检漏外，还必须给出每个系统的总漏率，不同航天器推进系统漏率指标有所不同，一般都在10一Pa·m3／s或10‘4Pa·m3／s量级上。目前推进系统的总漏率测试一般都采用氦质谱非真空累积法，该方法虽然能够满足检漏灵敏度的要求，但需要建立专门的收集室，在被检型号较多时，可出现型号排队进入收集室的情况，因此收集室逐渐成为了航天器生产链条上的一个瓶颈。差压检漏技术是以高精度差压传感器为核心的一种压

3、力变化检漏技术，不需要专门的收集室或真空容器，但传统的差压检漏技术要求基准物和被测物形状、材料、大小都完全相同，这在航天器推进系统总装检漏中是不可能实现的。为了将差压检漏技术应用于航天器推进系统总装检漏，解决型号的迫切需求，本文对非对称基准物差压检漏技术进行了深入研究。1差压检漏技术原理差压检漏技术利用差压传感器能够在高静压下测量出微小的压力差的特性实现高精度的泄漏检测。传统的差压检漏技术中被测物和基准物的大文章编号：1673—1379(2010)05-0646．04小、材料、形状都完全相同，其原理如图1所示，其中基准物是由其他检漏方法确定不漏的，由于基准物和被测物完全对称，当环境温度变化时被

4、测物和基准物内工作气体变化的温度相同，因此差压传感器的读数能够直接反映被测物的泄漏情况[¨】。图l对称基准物差压检漏原理Fig．1Sketchofdifferentialpressureleakdetectionwithsymmetricalmaster非对称基准物差压检漏原理如图2所示，基准物也是经过其他检漏方法确定不漏的，基准物通常比被测物小，当环境温度发生变化时，基准物和被测物的温度变化是不同的，因此即使被测物不漏，差压传感器的读数也会随温度的变化而变化。被测图2非对称基准物差压检漏原理Fig．2Sketchofdifferentialpressureleakdetectionwithu

5、nsymmetricalmaster在非对称基准物差压检漏系统中，差压传感器的实测值由两部分组成，一部分是被测物泄漏产收稿日期；2010．02．01i修回日期：2010．09．28作者简介：孟冬辉(1978一)，男，硕士学位，现主要从事航天器总装检漏研究工作．E-mail：mengdonghui@126．corn。一测被习．j．．．．．．jjj．卜～准一基第5期孟冬辉等：航天器推进系统差压检漏技术研究647生的差压，另一部分是由被测物和基准物之间的温度差造成的差压。为了准确测出被测物的漏率，必须采用精确测温的方法得到被测物和基准物之间的温度差，经过计算得到温度差引起的差压。非对称基准物差压检漏

6、系统中温度补偿公式为【5】AP=扯争一异(争笋一1)，(1)式中：△尸为由于泄漏产生的差压：触为差压传感器的实测差；7如为被测物初始时刻温度；％为被测物终止时刻的温度；岛为初始时刻被测和基准的共同压力；fro为基准物初始时刻温度；TR,为基准物终止时刻的温度。被测物的漏率按p：—VA—P(2)1。t计算。式中：Q为被测物实测漏率；y为被测物容积；t为测试时间。2检漏不确定度估算由式(2)可知，差压检漏结果的不确定度受从t和△P三者的测量不确定度影响，文献[6]对差压检漏不确定度的计算方法和影响因素进行了分析，结果表明矿和t对检漏结果的不确定影响很小，可以忽略不计，因此主要考虑△P的测量不确定度

7、。由式1可知，△P的测量不确定度受差压计精度、绝压计精度和温度计精度的共同影响，根据合成不确定度的理论可以估算出检漏精度。△P的标准差U6p可按式(3)计算，其中乃m与％的相关系数以及躏与％的相关系数均取1。‰2=(嵩]2‰2+(筹卜+(筹卜2+(筹卜2+(筹卜。2+(筹卜2+2豢筹‰‰也筹筹”％，④a巧oa乙啊一2a靠oa％“∥。式中“AP，、“岛、“0。、“％、“％。、“％分别为纰、P0、‰、