[科普中国]-高空试验舱

简介

高空模拟试验舱用于卫星发动机模拟高空环境下的点火试验。试验时发动机以脉冲的方式排出高速、高温的燃气,如何将发动机排出的高温、高速的燃气冷却、抽吸排入大气,保持试验舱内处于稳定的低压环境,是高空模拟试验中要解决的首要技术关键1。

背景上世纪七十年代我国建立了第一座用于人造卫星姿态控制发动机地面模拟试验装置模拟45 km高空环境条件的高空试车台,至今我国已建立了多座用于模拟不同高度、不同推力的火箭发动机试验舱,为我国航天事业的蓬勃发展建立了不朽的功勋。为进一步提高火箭发动机的试车高度,研究排气羽流对星船表面的热辐射效应、撞击力效应、污染效应和腐蚀效应等种种影响和进行火箭发动机的空间热平衡试验,需要建造具有更大排气能力和更低高空压力的高真空试验舱2。

结构高空模拟试验舱的结构由试验舱、主舱、尾舱三部分组成。卫星发动机装在前端试验舱内。主舱分为两部分,前段为燃气膨胀段,后段为燃气冷却、冷凝段。尾舱为真空泵抽气舱。舱内壁与舱门封头内部布置LN2冷阱,冷阱采用不锈钢管焊接翼片形式。

试验舱工作过程卫星发动机装在前端试验舱内,喷管口朝向主舱。试验前预冷试验舱,预抽真空,达到试验要求的舱压与温度,发动机点火试验。

燃气在舱内的流动过程如下:发动机喷出的高温高速燃气进入装有LN2冷阱内胆的主舱逐步降温、减速,再经主舱后段LN2冷板组热交换,燃气中水和二氧化碳被冷凝吸附在冷板上,未被冷凝的氮气, 一氧化碳, 氢气被降温到100 K,然后进入尾舱,由增压泵抽走。