高低温环境模拟实验系统

高处与低处温环境模拟试验系统高处与低处温环境模拟试验系统背景

随着中国新一代航天器技术的进展，航天器功能密集度增高，表面敏感部件增多，设计寿命增长，特别是大量新型复合料子、聚合物料子的使用，微电子线路集成度不绝提高，使航天器对空间环境效应的影响变得更加敏感，原来没有引起充足重视的空间特别环境效应对航天器的影响变得日益突出，成为影响航天器长寿命高牢靠的关键因素。空间特别环境效应诱导的航天器在轨故障问题将变得更加突出，因此加强航天器空间特别环境试验技术讨论，躲避或减轻空间特别环境效应对卫星牢靠性及设计寿命的影响，对中国空间技术的进展至关紧要。

2023年6月前能够充足航天器高处与低处温试验的试验系统有高处与低处温试验箱，这种试验箱系统采纳电加热器为系统供给热量，采纳液氮喷淋方式为系统供给冷量，系统为开式循环系统，加热或冷却后的气氮通过高处与低处温试验箱后直接排出室外，造成了热量和冷量的直接挥霍，且高处与低处温试验箱的工作温度一般在—50℃～+50℃，工作温度区间狭小，升降温速度慢，温度均匀性差。2023年6月前能够用于航天器高处与低处温试验，并拥有创造的高处与低处温试验箱并没有检索到。

《高处与低处温环境模拟试验系统》的高处与低处温环境模拟试验系统，其工作温度为—120℃～+170℃，升降温速度为3℃/分

钟～10℃/分钟，温度均匀度为3℃。重要针对卫星天线、太阳电池阵的高处与低处温环境下的零重力打开试验。同时该系统还能够实现不同高处与低处温运行工况下的快速温变试验、高温保温试验、低温保温试验。[1]

高处与低处温环境模拟试验系统创造内容

高处与低处温环境模拟试验系统技术方案

《高处与低处温环境模拟试验系统》包含一高处与低处温试验箱、气体置换组件、快速升温保温组件、快速降温保温组件；所述气体置换组件、快速升温保温组件、快速降温保温组件分别与所述高处与低处温试验箱连接；所述气体置换组件用于将所述高处与低处温试验箱中的空气置换成超低露点的高纯气氮，所述快速升温保温组件用于将所述高处与低处温试验箱内部加热到需要的温度并在一段时间内维持该温度，所述快速降温保温组件用于将所述高处与低处温试验箱降温到需要的温度并在一段时间内维持该温度。

较佳地，所述气体置换组件包含液氮储槽、气动调整阀、水浴汽化器、稳压罐、减压阀、电加热器、第二气动调整阀、第三气动调整阀门、循环热风机、第四气动调整阀、第五气动调整阀、第六气动调整阀；

所述液氮储槽右出口的左支路与所述气动调整阀的进口连接，所述气动调整阀的出口与所述水浴汽化器的进口连接，所述水浴汽

化器的出口与所述稳压罐的进口连接，所述稳压罐的出口与所述减

压阀的进口连接，所述减压阀的出口与所述电加热器的进口连接，

所述电加热器的出口下支路与所述气动调整阀门的进口连接，所述

第二气动调整阀的下出口与所述循环热风机的进口连接，所述第二

气动调整阀门的左出口与所述第三气动调整阀的进口连接，所述循

环热风机的右出口与所述第四气动调整阀进口连接，所述循环热风

机的左出口与所述第三气动调整阀出口连接，所述第四气动调整阀

的出口与所述高处与低处温试验箱的底部风口连接，高处与低处温

试验箱的顶部风口左出口与所述第五气动调整阀的进口连接，所述

第五气动调整阀的出口与大气环境相通，置换后的气体通过所述第

五气动调整阀直接排出室外。

较佳地，所述快速升温保温组件包含循环热风机、气动调整阀、第二气动调整阀、高处与低处温试验箱、第三气动调整阀、第四气

动调整阀、电加热器、第五气动调整阀、第六气动调整阀、气动截

止阀；

所述循环热风机的右出口与所述气动调整阀进口连接，循环热

风机的左出口与所述第二气动调整阀出口连接，所述气动调整阀的

出口与所述高处与低处温试验箱的底部风口连接，高处与低处温试

验箱的顶部风口上出口与所述第四气动调整阀的进口连接，所述第

四气动调整阀的出口与电加热器的进口连接，电加热器的出口与所

述第五气动调整阀的进口连接，所述第五气动调整阀的出口与循环

热风机的上进口连接，循环热风机的左进口与所述第六气动调整阀

的进口连接，所述气动截止阀的进口连接在循环风机和所述气动调

整阀之间的管路上，出口与大气环境相通，在快速升不冷不热高温

保温过程，通过气动截止阀的实时排气，保持试验系统内的压力稳定。

较佳地，所述快速降温保温组件包含循环冷风机、气动调整阀、气液换热器、第二气动调整阀、电加热器、第三气动调整阀、液氮

调整阀组、第四气动调整阀、液氮储槽、第五气动调整阀、空裕汽

化器、气动截止阀；

所述循环冷风机的上出口与气液换热器进口连接，循环冷风机

的左出口与气动调整阀的出口连接，气液换热器的出口与第二气动

调整阀的下进口连接，第二气动调整阀的上出口与电加热器的出口

连接，电加热器的进口与第三气动调整阀的进口连接，第三气动调

整阀的出口与高处与低处温试验箱的顶部风口连接，高处与低处温

试验箱的底部风口与第四气动调整阀的进口连接，第四气动调整阀

的出口与循环冷风机的上进口连接，气动调整阀的进口与循环冷风

机的左进口连接，液氮储槽的左出口与第五气动调整阀的进口连接，第五气动调整阀的出口与空浴汽化器的进口连接，空浴汽化器的出

口与所述气动截止阀的进口连接，气动截止阀的出口接入快速降不

冷不热低温保温过程的电加热器出口气动调整阀之间的管路上，液

氮储槽的右出口的左支路与液氮调整阀组的进口连接，液氮调整阀

组的出口与气液换热器的左进口连接，气液换热器的左出口与第二气动调整阀的左出口连接。

较佳地，气氮与液氮在所述气液换热器内部进行热量交换，液氮获得气氮的热量全部汽化为气氮，气氮获得液氮的汽化潜热，温度降低。

较佳地，所述空浴汽化器将液氮汽化成温度低于环境温度的低温气氮，所述水浴汽化器将液氮汽化为常温气氮。

较佳地，所述循环冷风机的工作温度为—150℃至常温，所述循环热风机的工作温度为常温至200℃。

较佳地，所述高处与低处温试验箱采纳复合保温料子进行墙体保温，所述高处与低处温试验箱工作在—120℃～170℃之间的任一温度，保温4小时以上。

较佳地，气氮能在所述电加热器内双向流动，所述电加热器工作电压为380伏。

较佳地，所述高处与低处温试验箱顶部采纳孔板均匀送风，底部同样采纳孔板均匀送风。[1]

高处与低处温环境模拟试验系统有益效果

（1）依据系统内压力的变更采纳气动截止阀自动排气，调整系统内压力，躲避了传统高处与低处温箱系统开式加热方式下的液氮挥霍，以及换热后高温气氮直接排放造成的热量挥霍和环境热污染