CN114660239A - 一种金星表面环境模拟系统及方法 - Google Patents

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高文
杨晓宁
王晶
郭芹良
武越
毕研强
林博颖
尚永红
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种金星表面环境模拟系统，包括：高温高压容器，所述高温高压容器上分别连接有配气系统、控制系统、测量系统、废气排放系统、真空系统和安全阀；所述高温高压容器与控制系统之间设有防爆接线盒；所述配气系统与控制系统连接。本发明解决了目前金星大气环境模拟方法空缺的问题，该金星表面高温高压大气环境模拟系统由高温高压容器、配气系统、控制系统、测量系统、废气排放系统、真空系统6个子系统组成，通过控制系统对金星气体源阀门、预混气体阀门及高温高压容器内的加热源功率的高精度控制，实现对金星表面环境的模拟，从而满足未来金星探测着陆航天器的研制与试验需求。

Description

一种金星表面环境模拟系统及方法
技术领域
本发明涉及环境模拟技术领域，尤其涉及一种金星表面环境模拟系统及方法。
背景技术
随着我国航天领域深空探测技术发展，金星作为地球距最近的类地行星，金星探测任务提上日程，也提出了金星环境模拟技术的需求。
金星大气环境呈现出以下特点：1.压强随高度降低而增加，金星表面处压力约为92bar；2.温度随高度降低而增加，金星表面处温度约为735K；3.金星气体主要由二氧化碳、氮气及其他多种微量气体组成，且气体组分浓度随高度变化。
现有的地面环境模拟设备很难对金星表面环境进行模拟，而对金星表面环境模拟是未来金星着陆探测的关键技术之一，鉴于此，急需一种系统对金星表面环境进行模拟。
因此，提出一种金星表面环境模拟系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种金星表面环境模拟系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种金星表面环境模拟系统，包括：
高温高压容器，所述高温高压容器上分别连接有配气系统、控制系统、测量系统、废气排放系统、真空系统和安全阀；
所述高温高压容器与控制系统之间设有防爆接线盒；
所述配气系统与控制系统连接；
所述控制系统与测量系统连接；
所述测量系统与真空系统连接；
所述废气排放系统与真空系统连接。
优选地，所述高温高压容器具有内外保温层，且内部具有加热源。
优选地，所述控制系统用于控制配气系统内气体阀门开度以及高温高压容器内部加热源功率。
一种金星表面环境模拟方法，包括以下步骤：
S1.放入试验试件，关闭高温高压容器，并进行真空粗抽处理；
S2.通过控制系统控制氮气源及预混容器阀门，向高温高压容器内充入氮气至标准大气压；
S3.通过控制系统控制高温高压容器的加热功率为500W、气体温度至750K，并维持1小时；
S4.对高温高压容器降温，并再次对其真空粗抽处理；
S5.安装高温高压容器外保温层，控制系统控制配气系统向高温高压容器充气；
S6.控制系统控制高温高压容器内加热源功率为350w、气体温度至750K,并通过测量系统测量此时气体压力；
S7.根据指定时间，通过测量系统进行实时温度、压力和气体的组分测量，并绘出温度、压力和气体的组分曲线；
S8.试验结束，进行收尾作业。
优选地，所述S1步骤中，真空粗抽后的高温高压容器内压力为10-1Pa。
优选地，所述S4步骤中，高温高压容器降温前，需要解除高温高压容器外保温层，且此次真空粗抽后的高温高压容器内压力为10-1Pa。
优选地，所述S5步骤中，充气比例按照金星气体比例进行，充气之后的高温高压容器的压力为3MPa。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明解决了目前金星大气环境模拟方法空缺的问题，该金星表面高温高压大气环境模拟系统由高温高压容器、配气系统、控制系统、测量系统、废气排放系统、真空系统6个子系统组成，通过控制系统对金星气体源阀门、预混气体阀门及高温高压容器内的加热源功率的高精度控制，实现对金星表面环境的模拟，从而满足未来金星探测着陆航天器的研制与试验需求。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例提供的金星大气环境模拟系统示意图；
图2示出了根据本发明实施例提供的金星大气环境模拟方法流程示意图。
图例说明：
1、高温高压容器；2、配气系统；3、控制系统；4、测量系统；5、废气排放系统；6、真空系统；7、安全阀；8、防爆接线盒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：
一种金星表面环境模拟系统，包括：
高温高压容器1，高温高压容器1上分别连接有配气系统2、控制系统3、测量系统4、废气排放系统5、真空系统6和安全阀7；
其中，高温高压容器1具有内外保温层，且内部具有加热源，内部加热源为管状“U”型盘管，且其绝缘材料具有良好的高温绝缘性能；
配气系统2具有9种金星表面气体源(包括二氧化碳源、氮气源、一氧化碳源、二氧化硫源、氧硫化碳源、硫化氢源、氯化氢源、氟化氢源、水蒸气源)、相应的9个阀门及预混容器；
控制系统3用于对温度、压力和气体组分的控制；
测量系统4用于对温度、压力和气体组分的测量；
高温高压容器1内加热源与控制系统3之间设有防爆接线盒8；
配气系统2与控制系统3连接，控制系统3用于控制配气系统2内气体阀门开度以及高温高压容器1内部加热源功率；
控制系统3与测量系统4连接；
测量系统4与真空系统6连接；
废气排放系统5与真空系统6连接。
一种金星表面环境模拟方法，包括以下步骤：
S1.放入试验试件，关闭高温高压容器1，采用真空系统6进行真空粗抽处理，使得高温高压容器1内压力为10-1Pa；
S2.通过控制系统3控制氮气源及预混容器阀门，向高温高压容器1内充入氮气至标准大气压；
S3.通过控制系统3控制高温高压容器1的加热功率为500W、气体温度至750K，并维持1小时；
S4.解除高温高压容器1外保温层，对高温高压容器1降温，并再次利用真空系统6进行真空粗抽处理，使得高温高压容器1内压力为10-1Pa；
S5.安装高温高压容器1外保温层，控制系统3控制配气系统2按照金星气体比例进行向高温高压容器1充气，充气之后的高温高压容器1的压力为3MPa；
S6.控制系统3控制高温高压容器1内加热源功率为350w、气体温度至750K,并通过测量系统4测量此时气体压力；
S7.根据指定时间，通过测量系统4进行实时温度、压力和气体的组分测量，并绘出温度、压力和气体的组分曲线；
S8.试验结束，解除高温高压容器1外保温层，使高温高压容器1内部气体降温至常温，废气排放系统5排出试验结束废气。
实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种金星表面环境模拟系统，其特征在于，包括：
高温高压容器（1），所述高温高压容器（1）上分别连接有配气系统（2）、控制系统（3）、测量系统（4）、废气排放系统（5）、真空系统（6）和安全阀（7）；
所述高温高压容器（1）与控制系统（3）之间设有防爆接线盒（8）；
所述配气系统（2）与控制系统（3）连接；
所述控制系统（3）与测量系统（4）连接；
所述测量系统（4）与真空系统（6）连接；
所述废气排放系统（5）与真空系统（6）连接。
2.根据权利要求1所述的一种金星表面环境模拟系统，其特征在于，所述高温高压容器（1）具有内外保温层，且内部具有加热源。
3.根据权利要求2所述的一种金星表面环境模拟系统，其特征在于，所述控制系统（3）用于控制配气系统（2）内气体阀门开度以及高温高压容器（1）内部加热源功率。
4.根据权利要求1所述的一种金星表面环境模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.放入试验试件，关闭高温高压容器（1），并进行真空粗抽处理；
S2.通过控制系统（3）控制氮气源及预混容器阀门，向高温高压容器（1）内充入氮气至标准大气压；
S3.通过控制系统（3）控制高温高压容器（1）的加热功率为500W、气体温度至750K，并维持1小时；
S4.对高温高压容器（1）降温，并再次对其真空粗抽处理；
S5.安装高温高压容器（1）外保温层，控制系统（3）控制配气系统（2）向高温高压容器（1）充气；
S6.控制系统（3）控制高温高压容器（1）内加热源功率为350w、气体温度至750K,并通过测量系统（4）测量此时气体压力；
S7.根据指定时间，通过测量系统（4）进行实时温度、压力和气体的组分测量，并绘出温度、压力和气体的组分曲线；
S8.试验结束，进行收尾作业。
5.根据权利要求4所述的一种金星表面环境模拟方法，其特征在于，所述S1步骤中，真空粗抽后的高温高压容器（1）内压力为10-1Pa。
6.根据权利要求5所述的一种金星表面环境模拟方法，其特征在于，所述S4步骤中，高温高压容器（1）降温前，需要解除高温高压容器（1）外保温层，且此次真空粗抽后的高温高压容器（1）内压力为10-1Pa。
7.根据权利要求6所述的一种金星表面环境模拟方法，其特征在于，所述S5步骤中，充气比例按照金星气体比例进行，充气之后的高温高压容器（1）的压力为3MPa。
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