CN107976316B - 电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置 - Google Patents

电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，主要包括防护钛材或石墨材料障板结构，障板结构分别通过固定装置和安装法兰集成安装在测试设备内的，障板结构包括进液主管道、出液主管道、汇流主管道、冷却支管和若干障板，障板为具有一定间隙并且同轴的多个圆锥环，均焊接在环形的冷却支管上，圆锥环截面与推进器羽流喷射截面近似法向垂直，用于阻挡工质气体粒子对氙泵冷板的直接冲击，起到羽流防护作用。本发明装置结构简单，易于安装维护，装置为整体集成式，内部无活接，可适用承受内部羽流粒子的轰击，保证防护功能的可靠性。

Description

电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置
技术领域
本发明属于空间电推进系统地面环境验证试验测试技术领域，具体涉及一种用于电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置。
背景技术
随着我国航天技术的发展，各种高性能平台对电推进技术的应用需求越发迫切，比如低轨科学测量无拖曳控制卫星平台对高精度变推力电推进系统的需求、高轨超大型平台对高比冲多模式电推进系统的需求、深空探测对大功率大推力电推进系统的需求等。
目前，我国电推进技术发展如火如荼，对电推进系统的研究已经进入了一个稳步发展的阶段，目前主要性能指标已经接近或达到国际先进水平，具备了进行工程应用的基本条件。虽然工程样机的主要指标推力、比冲都已经接近或达到国外同类产品水平，但要在我国后续各种高性能卫星平台实现电推进系统的成熟应用，还需要开展一系列组件级、系统及整星级地面验证试验，对电推进系统的性能、寿命和可靠性进行全面考核。
电推进系统及整星级地面验证试验主要在地面建造的真空环境模拟设备中进行，真空环境模拟设备可模拟推进器系统在太空真实工作状态下的真空、低温、辐照等空间环境，因此地面试验设备的研制应尽可能地真实反映实际的太空环境。但同时真空环境模拟设备也具有一定的局限性，例如推进器，特别是氙气工质电推进系统在试验设备内工作时，其产生喷射的高能离子会对本身结构或试验设备材料发生溅射腐蚀，特别是对于大功率、长寿命电推进系统尤为严重。粒子溅射效应一方面会对试验工艺设备性能造成影响，例如用于抽除推进工质氙气的泵组氙泵如果直接暴露在粒子轰击下会导致抽气冷板温度上升，继而影响抽气性能和试验状态。另一方面粒子轰击真空容器，热沉等工艺设备，其溅射效应产生的物质也会造成对推进器本身有污染效应，从而对测试结果造成干扰，影响试验效果。
为了解决地面环境试验过程中溅射效应带来的性能影响、污染及干扰效应，目前主要采取羽流防护装置的方式对真空容器内的设备进行保护。典型的推进器羽流防护装置一般通过配置安装束流挡板完成防溅射效应。通常在容器面对着推进器安装位置或在推进器与被防护工艺设备之间安装有带有冷却功能的挡板结构。由于金属钛或石墨材料具有相对较低的溅射率系数，为了避免靶面的离子轰击效应，羽流防护装置一般使用金属钛材或靶面覆有高纯石墨，靶面倾斜的角度经过特殊设计使得粒子能够射入挡板内而减少反射。一般地，推进器地面真空环境试验设备中需要对真空容器内壁、热沉、内部线缆、真空泵特别是抽除氙气推进工质的氙泵等工艺设备进行防护。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种应用于电推进地面试验测试系统中的集成式羽流防护装置，该装置结构简单，易于安装维护，可有效实现推进系统地面测试时对工质介质的有效防护。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，主要包括防护钛材或石墨材料的障板结构、固定装置和安装法兰，上述障板结构分别通过上下两部分的固定装置和安装法兰实现在测试设备内的集成安装，固定装置设置在安装法兰上，实现测试设备整个系统的真空密封，其中，上述障板结构包括进液主管道、出液主管道、汇流主管道、冷却支管和若干障板，若干障板为具有一定间隙并且同轴的多个圆锥环，均焊接在环形的冷却支管上，圆锥环截面与推进器羽流喷射截面近似法向垂直，环形的冷却支管端部分别与进液主管道和出液主管道连通，中间部分与汇流主管道连通，焊接形成冷却回路，防护钛材障板结构置于试验测试设备安装的氙泵与推进系统之间，用于阻挡工质气体粒子对氙泵冷板的直接冲击，起到羽流防护作用。
其中，所述所述障板结构装置全部使用钛材，防护钛材障板锥度根据不同的安装位置进行预先设计。
其中上部分的固定装置为吊装结构，设置两个吊点分别安装于冷却进液主管道与冷却出液主管道。
其中，下部分的固定装置为支撑防摆结构，安装于汇流主管道。进一步地，所述固定装置使用不锈钢材料；安装法兰为不锈钢材质。
进一步，固定装置将防护钛材障板安装完成后，将冷却进液口、冷却出液口焊接组装于进液主管道、出液主管道，与舱外冷却液供回管路对接实现内部防护钛材障板温度的控制。
进一步地，冷却进液口、冷却出液口为钛材结构，便于与进回液主管道焊接。
本发明的氙泵集成式羽流防护装置具有以下有益效果：
1本发明装置可以有效地实现电推进试验过程中羽流粒子对氙泵冷板的轰击防护与屏蔽，保证试验的准确性与可靠性；
2本发明装置结构简单，易于安装维护，装置为整体集成式，内部无活接，可适用承受内部羽流粒子的轰击，保证防护功能的可靠性；
3本发明防护装置一体式结构相对于分体式防护装置，可同时实现对容器内同截面安装的多套氙泵的一体式防护，减少穿舱结构。
附图说明
图1a为本发明一具体实施方式的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置的主视图。
图1b为本发明一具体实施方式的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置的侧视图。
图1c为本发明一具体实施方式的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置的俯视剖面图。
其中，1-进液主管道；2-出液主管道；3-汇流总管道；4-障板；5-冷却支管；6-固定装置上；7-固定装置下；8-安装法兰；9-冷却进液口；10-冷却出液口。
图2a为本发明一具体实施方式的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置中的安装法兰的主视图。
图2b为本发明一具体实施方式的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置中的安装法兰的剖视图。
其中，11-真空法兰；12-波纹管；13-焊接吊点；14-进出液主管道。
图3是本发明的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置在试验设备内的安装示意图。
其中，15-真空试验测试设备；16-羽流防护装置；17-氙泵；18-推进器系统；19-羽流粒子。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。
参见图1a-1c,本发明的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，包括：进液主管道1；出液主管道2；汇流总管道3；障板4；冷却支管5；上部分的固定装置6；下部分的固定装置7；安装法兰8；冷却进液口9；冷却出液口10。
其中，所述障板4作为翅片焊接在冷却支管5上，整体结构为具有一定间隙并且同轴的多个圆锥环，圆锥环斜面与推进器羽流喷射截面近似法向垂直，冷却支管5分别与进出液主管道14及汇流主管道3焊接形成冷却回路，以上结构均选用钛材焊接而成，并通过固定装置上6；固定装置下7安装于真空试验测试设备内，进出液主管道14通过安装法兰8实现整体密封穿舱，固定装置上6通过螺接方式安装于安装法兰8上预留焊接吊点。固定装置上6；固定装置下7；安装法兰均为不锈钢材质。防护钛材障板锥度可根据不同的安装位置进行预先设计，实现不同安装位置设备的防护效果优化。
图2是本发明的安装法兰结构示意图，包括：真空法兰11；波纹管12；焊接吊点13；进出液主管道14。羽流防护装置在真空测试设备内安装就位后，进出液主管道14穿出安装法兰8预留孔，并通过焊接的方式实现连接与真空密封，安装法兰8通过螺栓连接的方式最终安装于真空环境试验设备内。
图3是本发明在试验设备内的安装示意图，其中：真空试验测试设备15；羽流防护装置16；氙泵17；推进器系统18；羽流粒子19。具体实施方式是羽流防护装置置于试验测试设备安装的氙泵与推进系统之间，将安装法兰8通过螺栓连接安装于真空试验测试设备15内，通过固定装置上6；固定装置下7实现最终的固定连接，进出液主管道14 穿出安装法兰8预留孔，并通过与安装法兰8焊接的方式实现连接与真空密封，最后将冷却进液口9；冷却出液口10分别焊接于进液主管道1和出液主管道2，最终通过外部供液系统实现羽流防护装置的冷却。
试验进行时，推进器系统18正常工作喷射出羽流粒子19，并通过氙泵17 将羽流气体抽除以实时维持其内部真空度，为防止羽流粒子19直接轰击氙泵 17，将本发明的羽流防护装置置于氙泵17与推进器系统18之间，有效阻挡工质气体粒子对氙泵17冷板的直接冲击，防止冷头温度上升与冷板材料溅射腐蚀，起到羽流防护作用。粒子轰击羽流防护装置会造成装置温度升高，通过其内部进出液回路实现热量的实时导出。
本发明通过将羽流防护装置集成安装于安装法兰上，可以有效地实现电推进试验过程中羽流粒子对氙泵冷板的轰击防护与屏蔽，防护装置集成式特点可实现进出液管的一体式穿舱与安装，有效实现各安装位置的羽流防护作用。该装置可延伸应用于其他泵组或罐内关键工艺设备的羽流防护。
尽管上文对本发明专利的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明专利的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，主要包括防护钛材或石墨材料的障板结构、固定装置和安装法兰，上述障板结构分别通过上下两部分的固定装置和安装法兰实现在测试设备内的集成安装，固定装置设置在安装法兰上，实现测试设备整个系统的真空密封，其中，上述障板结构包括进液主管道、出液主管道、汇流主管道、冷却支管和若干障板，若干障板为具有一定间隙并且同轴的多个圆锥环，均焊接在环形的冷却支管上，圆锥环截面与推进器羽流喷射截面近似法向垂直，环形的冷却支管端部分别与进液主管道和出液主管道连通，中间部分与汇流主管道连通，焊接形成冷却回路，防护钛材障板结构置于测试设备安装的氙泵与推进系统之间，用于阻挡工质气体粒子对氙泵冷板的直接冲击，起到羽流防护作用。
2.如权利要求1所述的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，其中，所述障板结构全部使用钛材，防护钛材障板锥度根据不同的安装位置进行预先设计。
3.如权利要求1或2所述的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，其中，上部分的固定装置为吊装结构，设置两个吊点分别安装于进液主管道与出液主管道。
4.如权利要求1或2所述的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，其中，下部分的固定装置为支撑防摆结构，安装于汇流主管道。
5.如权利要求1或2所述的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，其中，所述固定装置使用不锈钢材料；安装法兰为不锈钢材质。
6.如权利要求1或2所述的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，其中，固定装置将防护钛材障板安装完成后，将冷却进液口、冷却出液口焊接组装于进液主管道、出液主管道，与舱外冷却液供回管路对接实现内部防护钛材障板温度的控制。
7.如权利要求6所述的电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，其中，冷却进液口、冷却出液口为钛材结构，便于与进液主管道、出液主管道焊接。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109855792B (zh) * 2019-01-21 2021-03-02 北京卫星环境工程研究所 电推进试验用羽流粒子沉降防护装置及其真空测试系统
CN110553846B (zh) * 2019-08-19 2021-04-13 北京控制工程研究所 一种用于电推力器点火试验的可替换式耐溅射真空腔体及装配方法
CN111238818B (zh) * 2020-01-06 2021-07-30 北京卫星环境工程研究所 电推力器点火试验溅射污染防护系统及其设计方法
CN112502927B (zh) * 2020-10-29 2021-09-17 中国科学院合肥物质科学研究院 一种用于超导型磁等离子体推进器的防羽流腐蚀装置
CN113553752B (zh) * 2021-07-23 2022-08-02 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种电推进羽流对太阳电池阵影响的研究方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01273800A (ja) * 1988-04-26 1989-11-01 Nec Corp 可動型プルームシールド
CN105000202A (zh) * 2015-07-16 2015-10-28 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器试验设备的真空抽气系统
CN105021405A (zh) * 2015-07-16 2015-11-04 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器地面试验用束流靶
CN105067293A (zh) * 2015-07-16 2015-11-18 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器寿命地面试验设备
CN105173124A (zh) * 2015-07-16 2015-12-23 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器寿命地面试验方法
CN107340139A (zh) * 2017-06-21 2017-11-10 北京卫星环境工程研究所 电推进航天器系统级点火试验溅射靶装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01273800A (ja) * 1988-04-26 1989-11-01 Nec Corp 可動型プルームシールド
CN105000202A (zh) * 2015-07-16 2015-10-28 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器试验设备的真空抽气系统
CN105021405A (zh) * 2015-07-16 2015-11-04 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器地面试验用束流靶
CN105067293A (zh) * 2015-07-16 2015-11-18 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器寿命地面试验设备
CN105173124A (zh) * 2015-07-16 2015-12-23 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器寿命地面试验方法
CN107340139A (zh) * 2017-06-21 2017-11-10 北京卫星环境工程研究所 电推进航天器系统级点火试验溅射靶装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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离子发动机真空热试验技术;李培印等;《真空》;20170725;第54卷(第4期);第42-47页

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