检漏容器的密封性能对航天器总漏率测试的影响研究

2015-01-06 冯琪 北京卫星环境工程研究所

  采用非真空氦质谱累积法进行航天器密封系统的总漏率测试时,需要检漏容器对密封系统泄漏出的氦气进行收集。本文通过理论分析,并用正压氦漏孔模拟航天器密封系统的泄漏进行试验验证,得出了检漏容器的密封性能对航天器密封系统总漏率测试的影响,为检漏容器的泄漏给出了建议指标。

  应用非真空箱氦质谱加权平均值法对其开展航天科技器封闭体系总漏率测评英文时,需用检漏储槽在豪迈场景下对漏洞出的氦气对其开展获取,便进行需要时候内氦气在检漏储槽内的酸度发生改变的体系总漏率,所以说检漏储槽的封闭性能方面是总漏率测评英文的决定性危害环境因素中的一个。   最理想化的情況是检漏干净的器皿几乎不漏,封闭控制系统外泄出的氦气被所有 自身和加测,可更大局限性地绝对测试软件的强度度。但几乎不漏的封闭干净的器皿都不普遍存在的,时过高的漏率完成依据会有很大的多检漏干净的器皿的研制和保护利润。现有国內航空器实现非蒸空氦质谱计算时间法检漏时,常见条件封闭干净的器皿外泄完成依据为封闭干净的器皿内打气2 kPa,24 h 后压降值越来越于200 Pa。   本研究解析应用压缩空气漏孔和小封密隔绝储罐虚拟仿真航空航天部器封密隔绝平台在检漏储罐中的漏粪,可以通过理论体系解析和现场实验证实,有检漏储罐的封密隔绝耐热性对航空航天部器总漏率软件测试的的影响,提出了检漏储罐的漏率技术指标和提案。

1、理论分析

  1.1、心理压力关心浅析   在航空航天器良好的密封性软件系统做好总漏率公测的默认始终,检漏储罐内压力值差P1 =场地包气氛围压力值差P0。在公测定期内,因氛围温湿度变换、检漏储罐透漏等的影响力,P1 与P0 的关心能能划分成一下这么几种:   a)P1 老是不高与P0,即P1≤P0;   b)P1 一种不远低于P0,即P1≥P0;   c)P1 与P0 社会关系不肯定,即P1≤P0 与P1≥P0 变换会出现。   接下来对於上面3 种后果,对检漏不锈钢容器漏泄带来的总漏率测试软件后果开展浅析。   1.2、漏泄反应研究分析   1.2.1、P1 不超过P0 的状态下   下垫面中的氦氧化还原电位约为5 ppm,记为γ0,航天部器遗漏导致的检漏器皿内氦氧化还原电位的增长率记为γ1,应该不以上0.5 ppm,从导致的检漏器皿内有压力的增长率与P0 差距可依赖不算。   有效市场理论航天部器封口设备总漏率测验的过程中,检漏金属罐内工作压一致不远远超出偏远地区空气层压,即P1≤P0,则检漏金属罐外的场景空气层可实现检漏金属罐上具备的漏孔进去检漏金属罐企业里面的,使检漏金属罐企业里面的工作压增强。有效市场理论气态由检漏金属罐外至金属罐内的向外扩散转移为等比向外扩散转移,则检漏金属罐企业里面的工作压提升ΔP 后的氦酸度γΔP 的估价见计数公式(1)。

检漏容器的密封性能对航天器总漏率测试的影响研究

  若航天工程器封口软件系统总漏率测试方法仪周期怎么算24 h 内,能够检漏贮槽因液化气泄漏会导致的总漏率测试方法仪对比出现偏差的原因太不超5%,则可要γΔP 与γ0、γ1 的感情见工式(2)。

检漏容器的密封性能对航天器总漏率测试的影响研究

  将计算的方式(1)代入计算的方式(2),经计算的可要限制的压增高值ΔP≤5 332 Pa,产生能知:在航空器密封带体系总漏率软件测试期间中,需要满足P0-P1≤5 332 Pa的状况下,由检漏贮罐外泄有的预估相误差度较小于5%。   1.2.2、P1 不压低P0 的现象下   统计如果航天科技部器封好体统总漏率測試期间中,检漏贮槽内心理阻力一直以来都不少于内地典雅气溶胶压,即P1≥P0,则检漏贮槽内的其他气态可依据检漏贮槽上具有的漏孔吸附至环镜典雅气溶胶中,使检漏贮槽内的心理阻力上升。因航天科技部器泄露引致的检漏贮槽内心理阻力的增加与P0比起可忘记不计入、贮槽内氦溶液酸度的改变量远少于环镜典雅气溶胶的氦溶液酸度γ0,统计如果其他气态由检漏贮槽内至贮槽外的吸附为等比吸附,则检漏贮槽因泄露造成的内部心理阻力降低了ΔP 后的氦溶液酸度γΔP 的算出见表达式(3)。

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  若航空工业器密闭设备总漏率试验时间段24 h 内,容许检漏贮罐因渗漏容易造的总漏率试验相比较而言精度较小于5%,则将计数表达式(3)代入计数表达式(2),经计算方式可预知容许的压降值ΔP≤4 825 Pa,由此可见可预知:在航空工业器密闭设备总漏率试验进程中,考虑P0-P1≤4 825 Pa的标准下,由检漏贮罐渗漏容易造的测试相比较而言精度较小于5%。   1.2.3、P1 与P0 不安感情的症状下   如果航空器参数新产品总漏率检验的时候中,检漏溶器内心理各种有压力很多时候达到坏境大方得体心理各种有压力,很多时候不超过坏境大方得体心理各种有压力,即P1≤P0 或P1≥P0 的问题变换存在,故此由检漏溶器氯气泄露容易带来的氦质量浓度影响应不多于P1≤P0 和P1≥P0 问题下的很小值。产生所知:在航空器密封胶装置总漏率检验的时候中,考虑P0-P1≤4 825 Pa或P1-P0≤4 825 Pa 的的条件下,由检漏溶器氯气泄露容易带来的自动测量比误差率不多于5%。

2、试验系统及方案

  2.1、检测设备

  为研究检漏容器的泄漏对航天器密封系统总漏率测试的影响,特设计一套试验系统,主要由小型密封容器、标准漏孔、压力计、氦质谱检漏仪和测试计算机等组成。小型密封容器可收集有源漏孔泄漏出的氦气,用于模拟航天器检漏容器;有源漏孔自带气室,可向小型密封容器内持续漏出氦气,用于模拟航天器密封系统在检漏容器内的泄漏;无源漏孔安装在小型密封容器上使小型密封容器获得不同的漏率,用于模拟检漏容器的不同泄漏状态。试验系统原理图见图1,主要仪器设备性能参数见表1。

试验系统原理图

图1 试验检测系统软件的基本原理图 表1 实验系统性所要议器机械

试验系统所用仪器设备

  2.2、耐压情况报告   2.2.1、实验设计区域   将试验台系統放置到航空工业器总装宴会厅内,以收获与航空工业器胶封系統总漏率各种检测检测时差不多的各种检测检测条件,制止因各种检测检测条件的性别差异带来了的关系。   2.2.2 校正原理图   按图1 制作经过多次实验发现软件,在十足环境下填料密封垫家庭型填料密封垫袋子后,对袋子内的氦酸度对其去检查英文图片并刚开始计时器,在1 个检查英文图片过渡期(24 h)内,对袋子内的氦气酸度最起码对其去5 次检查英文图片,测量的数据表格使用最长二乘法而犯到袋子内的氦酸度随着间的变化无常身材曲线,其表达出来见计算公式(4)。

检漏容器的密封性能对航天器总漏率测试的影响研究

  将k 成为漏率斜率,则储槽内氦气氨水浓度增长率Δγ 时刻间的转化内在联系,见公试(5)。

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  将超小型隔绝场所的体积记为V,当场所内的氦分压增长ΔPHe<<P1 时,有源漏孔漏率Q 的测算见公式换算(6)。

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  由函数(6)所知,当中中小形隔绝场所无透漏时,有源漏孔的真實漏率Q0=k0P1V;当中中小形隔绝场所有透漏时,假如说因透漏形成的场所内的压力变迁与P1相对性来说可删掉不计较,则有源漏孔的测式漏率Qi=kiP1V;所以中中小形隔绝场所透漏形成的有源漏孔漏率的测式相对性偏差ηi 的计算出见函数(7)。

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  故而,经由实验设计取到有源漏孔在小形密封隔绝圈不锈钢贮罐多种氯气泄露时候下的漏率斜率,要经过非常和求算就可以取到不锈钢贮罐的密封隔绝圈性对有源漏孔漏率各种测试的损害。   2.2.3、试验报告操作步骤   第一个在总装行政审批中心内,与航空器密封带系统软件总漏率测试方法同等的生活环境下开展应力测试,步驟如下图所示:   a)中小型密闭烧杯不接无源漏孔,即无泄密事情下,有源漏孔的标称漏率斜率k0 的试验;   b)小封密玻璃金属罐从左到右连通有所不同于漏率的无源漏孔,使小封密玻璃金属罐赚取有所不同于的透漏量Qi,在这情况发生下展开有源漏孔漏率斜率k0i 的测量。   前者,提前向超中大型封闭隔绝性能金属罐内充进2 kPa 的N2,使超中大型封闭隔绝性能金属罐内心理压为要高于环保大气质量心理压为,这里极限的原因下,开始超中大型封闭隔绝性能金属罐各种漏粪量Qi时有源漏孔漏率斜率k1i 的检测。

3、试验

  3.1、密封玻璃容器无漏泄时k0 测试图片   检测装置程序不接无源漏孔,即大型封密罐体相似无信息泄露,利用检测装置兑换的有源漏孔的氦溶液溶液氨水质量浓度-時间曲线美及标称漏率斜率k0 见图2。图内氦溶液溶液氨水质量浓度是检测装置程序中氦质谱检漏仪测是的漏率值,是氦溶液溶液氨水质量浓度数值的隐性投诉,与其实氦溶液溶液氨水质量浓度留存不变的公倍数的联系。

  由图2 可得,当小型密封容器无泄漏时,有源漏孔的标称漏率斜率k0=2.436×10-14。此斜率为基准斜率,当小型密封容器接入不同的无源漏孔后,因泄漏的影响,必然会使测得的斜率值偏离基准斜率。

k0 氦浓度- 时间曲线

图2 k0 氦氧浓度- 用时线条   3.2、密封胶袋子有渗漏时k0i 测量   3.2.1、隔绝烧杯接无源漏孔   同时将无源漏孔1、无源漏孔2 组网不同规格的中小型密封圈收纳空间,按照经过多次实验发现赢得的有源漏孔的氦盐浓度- 时间段曲线方程及漏率斜率k01、k02,分别为见图3 和图4。

k01 氦浓度- 时间曲线

图3 k01 氦含量- 日子曲线方程

k02 氦浓度- 时间曲线

图4 k02 氦密度- 准确时间曲线方程

  由表1 可知,小型密封容器接入无源漏孔1,则容器充气2 kPa、保压24 h 后的压降值为370 Pa,为目前检漏容器允许漏率的1.8 倍;小型密封容器接入无源漏孔2,则容器充气2 kPa、保压24 h 后的压降值为600 Pa,为目前检漏容器允许漏率的3倍。由上图可得,有源漏孔的漏率斜率k01=2.418×10-14,k02=2.404×10-14, 根据公式7 可得到η01=0.7%,η02=1.3%,即此2 种泄漏情况下,有源漏孔的漏率斜率与标称漏率斜率k0 的相对误差均不大于5%,说明检漏容器的泄漏量为目前允许漏率的3 倍时,由检漏容器的泄漏引起的总漏率测试的相对误差不大于5%。

  3.2.2、封好干净的器皿接准4×40 通孔   为查验检漏不锈钢容器类在大透漏量下对总漏率測試影晌不太大过5%的理论依据,在小规模密封胶不锈钢容器类上接通准4×40 的通孔,经过经过多次实验发现才能得到的有源漏孔的氦渗透压- 周期拟合曲线及漏率斜率k03 见图5。

k03 氦浓度- 时间曲线

图5 k03 氦酸度- 准确时间折线

  小型密封容器接入准4×40 的通孔后,无法在容器内部建立高于环境大气的压力,即容器的泄漏远大于充气2 kPa、保压24 h 压降为2 kPa的情况。由图5 可知,有源漏孔的漏率斜率k03=2.328×10-14,根据公式7 可得到η03=4.4%,即此状况下有源漏孔的漏率斜率与标称漏率斜率k0 的相对误差不大于5%,由此说明检漏容器的泄漏量至少为目前允许漏率的10 倍时,由检漏容器的泄漏引起的总漏率测试的相对误差不大于5%。

  3.3、人体极限情况下下各种测试   分为将无源漏孔3、无源漏孔2 是接入大型密封带贮罐,向贮罐内预内充2 kPa 的N2后,利用试验检测获取的有源漏孔的氦酸度- 精力等值线及漏率斜率k11、k12,分为见图6 和图7。

k11 氦浓度- 时间曲线

图6 k11 氦密度- 时光线条

k12 氦浓度- 时间曲线

图7 k12 氦含量- 时间段斜率

  由表1 可知,小型密封容器接入无源漏孔3,则容器充气2 kPa、保压24 h 后的压降值为230 Pa,为目前检漏容器允许漏率的1.1 倍;小型密封容器接入无源漏孔2,则容器充气2 kPa、保压24 h 后的压降值为600 Pa,为目前检漏容器允许漏率的3倍。由上图可得,有源漏孔的漏率斜率k11=2.391×10-14,k02=2.369×10-14, 根据公式7 可得到η11=1.8%,η12=2.7%,即此2 种极限情况下,有源漏孔的漏率斜率与标称漏率斜率k0 的相对误差均不大于5%,说明在测试的起始时刻检漏容器内部压力高于环境大气压2 kPa 且检漏容器的泄漏量为目前允许漏率的3 倍时,由检漏容器的泄漏引起的总漏率测试的相对误差不大于5%。此状态为假设的极限状况,在航天器总漏率测试中不可能存在,其测试的相对误差大于相同试验系统下正常条件下测试的相对误差。

4、结论

  完成定量分析非重力作用氦质谱积攒法实施航空工业器封口性能设备总漏率考试时,检漏玻璃罐体类等内固体负压、氦气氧浓度转化与总漏率考试分析方法期间的的联系,并完成实验室检测校验,测出低于分析方法:在霸气生态环境下实施航空工业器封口性能设备总漏率考试时,若检漏玻璃罐体类等漏率规范的要求充压2 kPa、压降越来越于2 kPa/24 h 的规范的要求,则封口性能玻璃罐体类等的漏粪对总漏率考试分析方法的决定越来越于5%。的对比迄今为止对检漏玻璃罐体类等的封口性能规范的要求,要求低于小编建议:   a)对只有着检漏模块的检漏储槽,放宽政策漏率规范要求至充压2 kPa、压降不于2 kPa/24 h;   b)对时拥有车辆运输包装袋箱工作的检漏袋子恢复总数需求,即充压2 kPa、压降并不太于200 Pa/24 h。