RU107769U1

RU107769U1 - TEST STAND

Info

Publication number: RU107769U1
Application number: RU2011115145/11U
Authority: RU
Inventors: Николай Афанасьевич Важенин; Андрей Павлович Плохих; Гарри Алексеевич Попов; Вячеслав Иванович Козлов; Владимир Михайлович Арбатский
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2011-08-27

Abstract

1. Испытательный стенд, предназначенный для измерения электромагнитных полей, создаваемых электроракетными двигателями космического аппарата, включающий в свой состав вакуумную камеру с насосным отсеком, герметичную камеру, изготовленную из прозрачного для электромагнитного излучения диэлектрика и выполненную с возможностью установки на ее внутренней торцевой поверхности электроракетного двигателя, радиочастотную безэховую камеру, обеспечивающую экранирование объема камеры от внешнего электромагнитного излучения и поглощение внутреннего электромагнитного излучения, и измерительный комплекс, при этом герметичная камера установлена в полости безэховой камеры и герметично соединена с помощью разъемного соединения с переходным фланцем вакуумной камеры, в полости безэховой камеры между ее внутренней стенкой и герметичной камерой размещена, по меньшей мере, одна измерительная радиоантенна, подключенная к измерительному комплексу, отличающийся тем, что безэховая камера установлена на мобильной платформе, снабженной, по меньшей мере, двумя направляющими элементами, и выполнена с возможностью перемещения относительно переходного фланца вдоль направляющих элементов. !2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что в качестве направляющих элементов использованы рельсы, при этом мобильная платформа снабжена колесами, установленными с возможностью качения по рельсам. ! 3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что безэховая камера выполнена с возможностью перемещения относительно переходного фланца на расстояние от 1 до 2 м. ! 4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что вакуумная камера содержит диагностический отсек, предназн� 1. A test bench designed to measure electromagnetic fields generated by electric rocket engines of a spacecraft, including a vacuum chamber with a pump compartment, a sealed chamber made of a dielectric transparent to electromagnetic radiation and made with the possibility of installing an electric rocket engine on its inner end surface, a radio-frequency anechoic chamber, providing shielding of the chamber volume from external electromagnetic radiation and absorption of internal electromagnetic radiation, and a measuring complex, while the sealed chamber is installed in the cavity of the anechoic chamber and is hermetically connected by means of a detachable connection with the transition flange of the vacuum chamber, in the cavity of the anechoic chamber between its the inner wall and the sealed chamber contains at least one measuring radio antenna connected to the measuring complex, characterized in that the anechoic chamber is installed on a mobile th platform, equipped with at least two guiding elements, and made with the ability to move relative to the adapter flange along the guiding elements. ! 2. The stand according to claim 1, characterized in that rails are used as guiding elements, while the mobile platform is equipped with wheels mounted with the possibility of rolling on the rails. ! 3. The stand according to claim 1, characterized in that the anechoic chamber is movable relative to the adapter flange at a distance of 1 to 2 m.! 4. The stand according to claim 1, characterized in that the vacuum chamber contains a diagnostic compartment intended for

Description

Полезная модель относится к испытательному оборудованию для проведения стендовых испытаний систем и устройств космических аппаратов (КА), а более конкретно - к испытательным стендам, предназначенным для измерения электромагнитных полей, создаваемых ЭРД, с целью определения электромагнитной совместимости электроракетных двигателей (ЭРД) с бортовыми радиосистемами КА.The utility model relates to test equipment for bench testing of systems and devices of spacecraft (SC), and more specifically to test benches designed to measure electromagnetic fields generated by electric propulsion engines, in order to determine the electromagnetic compatibility of electric rocket engines (ERMs) with onboard radio systems of spacecraft .

При наземной отработке систем и узлов КА большое значение имеет исследование электромагнитной совместимости ЭРД с бортовыми радиосистемами. В связи с тем, что штатная работа ЭРД осуществляется в условиях космического пространства, процесс наземных испытаний КА на электромагнитную совместимость представляет собой сложную техническую задачу. При проведении упрощенного варианта испытаний применяются вакуумные камеры без радиопоглощающих покрытий. В этом случае ЭРД ориентируется вдоль оси симметрии вакуумной камеры. Измерительные радиоантенны, частотный диапазон которых перекрывает исследуемый диапазон радиочастот, устанавливаются в задней полусфере ЭРД на расстоянии ~1 м от сопла (см. Sarmiento C.J. et al. RHETT2/EPDM Hall Thruster Propulsion System Electromagnetic Compatibility Evaluation, IEPC-97-108, 25^th International Electric Propulsion Conference, Cleveland, Ohio, August, 1997).In surface testing of spacecraft systems and components, the study of the electromagnetic compatibility of electric propulsion with onboard radio systems is of great importance. Due to the fact that the standard operation of the electric propulsion is carried out in outer space, the process of ground-based tests of the spacecraft for electromagnetic compatibility is a difficult technical task. When conducting a simplified test version, vacuum chambers are used without radar absorbing coatings. In this case, the electric propulsion is oriented along the axis of symmetry of the vacuum chamber. Measuring radio antennas, the frequency range of which covers the studied radio frequency range, are installed in the rear hemisphere of the ERE at a distance of ~ 1 m from the nozzle (see Sarmiento CJ et al. RHETT2 / EPDM Hall Thruster Propulsion System Electromagnetic Compatibility Evaluation, IEPC-97-108, 25 ^th International Electric Propulsion Conference, Cleveland, Ohio, August 1997).

При использовании указанной выше схемы испытаний электромагнитные поля (радиошумы), возникающие в процессе работы ЭРД, фиксируются системой измерений. Однако отражение генерируемых ЭРД радиошумов от металлических стенок вакуумной камеры существенно искажает результаты проводимых измерений.When using the above test scheme, electromagnetic fields (radio noise) arising during the operation of the electric propulsion are recorded by the measurement system. However, the reflection of the generated ERD radio noise from the metal walls of the vacuum chamber significantly distorts the results of the measurements.

Следует отметить, что для проведения полноценных радиофизических измерений необходимо одновременно обеспечить необходимый для штатной работы ЭРД уровень вакуума (не выше 10^-4 мм.рт.ст.) и требуемую безэховость, т.е. фиксированный уровень отражений в измерительном объеме. Для реализации данных технических задач применяется испытательный стенд, содержащий безэховую камеру (БЭК), в которой размещается ЭРД либо КА, снабженный ЭРД. БЭК предназначена для определения помехоэмиссии бортовой аппаратуры КА, включая ЭРД с системой их электропитания. В полости БЭК поддерживается атмосферное давление. Для обеспечения требуемого уровня вакуума с соплом ЭРД герметично соединена вакуумная камера, к которой подключена насосная откачная система, расположенная за пределами БЭК. Стенки вакуумной камеры выполняются из радиопрозрачного материала, например пластика или стекла. Измерения электромагнитных полей с помощью данного испытательного стенда проводятся с использованием стандартной измерительной аппаратуры при атмосферном давлении (Kitamura S. Development of the Engineering Test Satelite-3 (ETS-3) Ion Engine System - NASA TM-77538 - 1984).It should be noted that in order to carry out full-fledged radiophysical measurements, it is necessary to simultaneously provide the vacuum level necessary for the standard operation of the electric propulsion (not higher than 10 ^-4 mm Hg) and the required anechoicity, i.e. fixed level of reflections in the measuring volume. To implement these technical tasks, a test bench is used that contains an anechoic chamber (BEC), which houses an electric propulsion or spacecraft equipped with an electric propulsion. BEC is designed to determine the interference emissions of spacecraft onboard equipment, including the electric propulsion with their power supply system. Atmospheric pressure is maintained in the BEC cavity. To ensure the required level of vacuum, a vacuum chamber is tightly connected to the EDM nozzle, to which a pumping pumping system located outside the BEC is connected. The walls of the vacuum chamber are made of radiolucent material, such as plastic or glass. Electromagnetic fields are measured using this test bench using standard atmospheric pressure measuring instruments (Kitamura S. Development of the Engineering Test Satelite-3 (ETS-3) Ion Engine System - NASA TM-77538 - 1984).

Однако, несмотря на возможность проведения достаточно точных радиофизических измерений с целью определения влияния ЭРД на работу радиосистем КА, известный испытательный стенд не нашел широкого применения из-за его высокой стоимости. Данный стенд имеет большие габариты, сложную систему откачки, и для его работы требуется применение нестандартной вакуумной камеры, стенки которой выполняются из радиопрозрачного материала.However, despite the possibility of conducting sufficiently accurate radiophysical measurements to determine the effect of electric propulsion on the operation of spacecraft radio systems, the well-known test bench did not find wide application because of its high cost. This stand has large dimensions, a complex pumping system, and for its operation, the use of a non-standard vacuum chamber, the walls of which are made of radio-transparent material, is required.

Наиболее близким аналогом патентуемой полезной модели является испытательный стенд компании Aerospace Corporation, применяемый для измерения электромагнитных полей, создаваемых ЭРД. (Edward J. Beiting et al. Spectral and Temporal Characteristics of Electromagnetic Emissions from BPT-4000 Hall Thruster. American Institute of Aeronautics and Astronautics. AIAA-2006-5262).The closest analogue to the patented utility model is the Aerospace Corporation test bench, which is used to measure electromagnetic fields generated by electric propulsion. (Edward J. Beiting et al. Spectral and Temporal Characteristics of Electromagnetic Emissions from BPT-4000 Hall Thruster. American Institute of Aeronautics and Astronautics. AIAA-2006-5262).

Известный испытательный стенд включает в свой состав вакуумную камеру с насосным и диагностическим отсеком. На переходном фланце вакуумной камеры установлена герметичная камера, изготовленная из прозрачного для электромагнитного излучения диэлектрика. Герметичная камера соединена с переходным фланцем с помощью разъемного соединения. На внутренней торцевой поверхности герметичной камеры размещается ЭРД. Испытательный стенд содержит также радиочастотную БЭК, с помощью которой обеспечивается экранирование объема камеры от внешнего электромагнитного излучения и поглощение переотраженных радиоволн от внутренних стенок за счет применения радиопоглощающих покрытий. Герметичная камера устанавливается в полости БЭК и герметично соединена с помощью разъемного соединения с переходным фланцем вакуумной камерой. В полости БЭК между ее внутренней стенкой и герметичной камерой размещены измерительные радиоантенны, которые подключаются к измерительному комплексу, который расположен за пределами БЭК.The well-known test bench includes a vacuum chamber with a pump and diagnostic compartment. An airtight chamber made of a dielectric transparent to electromagnetic radiation is installed on the transitional flange of the vacuum chamber. The sealed chamber is connected to the adapter flange using a detachable connection. On the inner end surface of the sealed chamber is placed the electric propulsion. The test bench also contains a radio-frequency BEC, which helps to shield the chamber volume from external electromagnetic radiation and absorb re-reflected radio waves from the internal walls through the use of radar absorbing coatings. A sealed chamber is installed in the BEC cavity and is hermetically connected using a detachable connection to the adapter flange with a vacuum chamber. In the BEC cavity, between its inner wall and the sealed chamber, measuring radio antennas are placed, which are connected to the measuring complex, which is located outside the BEC.

Герметичная радиопрозрачная камера выполнена из стекловолокна в форме полого цилиндра диаметром 0,9 м и длиной 1,8 м. Диаметр основной металлической вакуумной камеры составляет 2,4 м, а ее длина - 9,8 м. Производительность системы откачки основной металлической вакуумной камеры составляет 165000 л/с. Внутренний объем БЭК имеет размеры 5×3×3 м. Радиопоглощающее покрытие и конструкция БЭК обеспечивает экранирование камеры от внешнего электромагнитного излучения не менее чем на 100 дБ в диапазоне частот от 14 кГц до 18 ГГц и поглощение внутреннего излучения не менее чем на 6 дБ для частоты излучения 80÷250 МГц и не менее чем на 30 дБ, для частот более 250 МГц.The sealed radiolucent chamber is made of fiberglass in the form of a hollow cylinder with a diameter of 0.9 m and a length of 1.8 m. The diameter of the main metal vacuum chamber is 2.4 m and its length is 9.8 m. The performance of the pumping system of the main metal vacuum chamber is 165000 l / s. The internal volume of the BEC is 5 × 3 × 3 m. The radar absorbing coating and the BEC design provide shielding of the camera from external electromagnetic radiation by at least 100 dB in the frequency range from 14 kHz to 18 GHz and absorption of the internal radiation by at least 6 dB for radiation frequencies of 80 ÷ 250 MHz and not less than 30 dB, for frequencies of more than 250 MHz.

Несмотря на то, что модульная конструкция БЭК обеспечивает доступ к герметичной камере и возможность установки и смены измерительного оборудования в рабочей зоне камеры перед проведением измерений, обслуживание такого испытательного стенда достаточно трудоемко.Despite the fact that the BEC modular design provides access to a sealed chamber and the ability to install and change measuring equipment in the working area of the chamber before taking measurements, the maintenance of such a test bench is quite laborious.

Полезная модель направлена на решение технической задачи, связанной с обеспечением мобильности БЭК и возможности ее быстрого отсоединения и перемещения относительно переходного фланца вакуумной камеры. Решение данной технической задачи позволяет упростить эксплуатацию испытательного стенда, сократить затраты, связанные с эксплуатацией стенда, увеличить ресурс оборудования стенда, а также расширить функциональные возможности стенда и создать универсальный испытательный стенд, позволяющий проводить комплексные испытания систем и узлов КА, включая испытания ЭРД.The utility model is aimed at solving the technical problem associated with providing BEC mobility and the possibility of its quick disconnection and movement relative to the transitional flange of the vacuum chamber. The solution to this technical problem allows us to simplify the operation of the test bench, reduce costs associated with the operation of the test bench, increase the service life of the test bench equipment, expand the functionality of the test bench and create a universal test bench, which allows complex tests of spacecraft systems and components, including tests of electric propulsion.

Достижение указанных выше технических результатов обеспечивается за счет использования испытательного стенда, предназначенного для измерения электромагнитных полей, создаваемых ЭРД. Стенд включает в свой состав вакуумную камеру с насосным отсеком, герметичную камеру, изготовленную из прозрачного для электромагнитного излучения диэлектрика и выполненную с возможностью установки на ее внутренней торцевой поверхности ЭРД. Стенд содержит также радиочастотную безэховую камеру, обеспечивающую экранирование объема камеры от внешнего электромагнитного излучения и поглощение внутреннего электромагнитного излучения, по меньшей мере, одну измерительную радиоантенну и измерительный комплекс, обеспечивающий обработку и регистрацию шумовых электромагнитных помех, возникающих при работе ЭРД. Полученные результаты измерений используются для определения электромагнитной совместимости ЭРД с бортовыми радиосистемами КА. Герметичная камера устанавливается в полости БЭК и герметично соединяется с помощью быстроразъемного соединения с переходным фланцем вакуумной камеры. В полости БЭК между ее внутренней стенкой и герметичной камерой размещаются измерительные радиоантенны, подключенные к измерительному комплексу.The achievement of the above technical results is achieved through the use of a test bench designed to measure electromagnetic fields generated by electric propulsion. The stand includes a vacuum chamber with a pump compartment, a sealed chamber made of a dielectric transparent to electromagnetic radiation and made with the possibility of installing an electric propulsion on its inner end surface. The stand also contains a radio-frequency anechoic chamber, which provides shielding of the chamber volume from external electromagnetic radiation and absorption of internal electromagnetic radiation, at least one measuring radio antenna and a measuring complex, which provides processing and registration of noise electromagnetic interference arising from the operation of electric propulsion. The obtained measurement results are used to determine the electromagnetic compatibility of the electric propulsion with the onboard radio systems of the spacecraft. A sealed chamber is installed in the BEC cavity and is hermetically connected using a quick disconnect connection to the transitional flange of the vacuum chamber. In the BEC cavity, between its inner wall and the sealed chamber, measuring radio antennas are placed connected to the measuring complex.

Возможность быстрого отсоединения БЭК и перемещения БЭК относительно переходного фланца вакуумной камеры реализуется за счет установки БЭК на мобильной платформе, снабженной, по меньшей мере, двумя направляющими элементами. При этом БЭК выполняется с возможностью перемещения относительно переходного фланца вдоль направляющих элементов.The ability to quickly disconnect the BEC and move the BEC relative to the transition flange of the vacuum chamber is realized by installing the BEC on a mobile platform equipped with at least two guide elements. When this BEC is performed with the possibility of movement relative to the transitional flange along the guide elements.

В качестве направляющих элементов могут использоваться рельсы. В этом случае БЭК снабжается колесами, установленными с возможностью качения по рельсам.Rails can be used as guiding elements. In this case, the BEC is equipped with wheels mounted with the possibility of rolling on rails.

БЭК предпочтительно выполняется с возможностью перемещения относительно переходного фланца на расстояние от 1 до 2 м.BEC is preferably configured to move relative to the adapter flange by a distance of 1 to 2 m.

Вакуумная камера может быть снабжена диагностическим отсеком для измерения тяговых характеристик ЭРД. Диагностический отсек может использоваться для измерения параметров иного оборудования КА, помешенного в вакуумную камеру. В случае использования диагностического отсека переходным фланцем вакуумной камеры служит переходный фланец на торцевой части диагностического отсека вакуумной камеры.The vacuum chamber can be equipped with a diagnostic compartment for measuring propulsion characteristics of the electric propulsion. The diagnostic compartment can be used to measure the parameters of other spacecraft equipment placed in a vacuum chamber. In the case of using the diagnostic compartment, the adapter flange of the vacuum chamber is the adapter flange on the end of the diagnostic compartment of the vacuum chamber.

Далее полезная модель поясняется описанием конкретного примера выполнения испытательного стенда, предназначенного для измерения электромагнитных полей и определения электромагнитной совместимости ЭРД с бортовыми радиосистемами КА.Further, the utility model is illustrated by a description of a specific example of a test bench designed for measuring electromagnetic fields and determining the electromagnetic compatibility of electric propulsion with onboard radio systems of the spacecraft.

На поясняющем чертеже (фиг.1) схематично изображен испытательный стенд с БЭК (см. местный разрез), соединенной с вакуумной камерой.In the explanatory drawing (figure 1) schematically shows a test bench with BEC (see local section) connected to a vacuum chamber.

Испытательный стенд включает в свой состав вакуумную камеру 1 с насосным отсеком 2 и диагностическим отсеком 3. Производительность откачки вакуумной камеры, обеспечиваемая насосной системой, составляет 200000 л/с. С переходным фланцем 4 диагностического отсека 3 вакуумной камеры 1 соединена герметичная камера 5, которая выполнена из прозрачного для электромагнитного излучения диэлектрика. В рассматриваемом примере в качестве материала герметичной камеры 5 используется стекловолокно. Соединение герметичной камеры 5 с переходным фланцем 4 выполнено разъемным. В полости герметичной камеры 5 на ее внутренней торцевой поверхности установлен ЭРД 6, в качестве которого в рассматриваемом примере используется стационарный плазменный двигатель..The test bench includes a vacuum chamber 1 with a pump compartment 2 and a diagnostic compartment 3. The pumping capacity of the vacuum chamber provided by the pump system is 200,000 l / s. A sealed chamber 5 is connected to the adapter flange 4 of the diagnostic compartment 3 of the vacuum chamber 1, which is made of a dielectric transparent to electromagnetic radiation. In this example, fiberglass is used as the material of the sealed chamber 5. The connection of the sealed chamber 5 with the adapter flange 4 is made detachable. In the cavity of the sealed chamber 5, on its inner end surface, an ERD 6 is installed, which in this example uses a stationary plasma engine ..

С внешней стороны герметичной камеры 5 установлена радиочастотная БЭК 7, которая обеспечивает экранирование внутреннего объема камеры от внешнего электромагнитного излучения и поглощение внутреннего электромагнитного излучения. Поглощение электромагнитного излучения осуществляется в БЭК 7 с помощью радиопоглощающего покрытия 8. БЭК 7 выполнена в виде модульной многослойной конструкции и собрана из стандартных сэндвич-панелей, поставляемых компанией Emc-Technik&Consulting. Внутренние размеры БЭК 7 (длина×ширина×высота) составляют 3714×3714×3353 мм.On the outside of the sealed chamber 5, a radio-frequency BEC 7 is installed, which provides shielding of the internal volume of the chamber from external electromagnetic radiation and the absorption of internal electromagnetic radiation. The absorption of electromagnetic radiation is carried out in BEC 7 using a radar absorbing coating 8. BEC 7 is made in the form of a modular multilayer structure and is assembled from standard sandwich panels supplied by Emc-Technik & Consulting. The internal dimensions of BEC 7 (length × width × height) are 3714 × 3714 × 3353 mm.

В качестве радиопоглощающих материалов применяют материалы с диэлектрическим поглощением (за счет омических потерь) и материалы с магнитным поглощением (на основе ферромагнетиков). Дополнительное снижение отражений достигается за счет применения периодичной структуры пространственной формы покрытия с использованием пирамидальных элементов. Покрытия пирамидальной формы хорошо согласованы со "свободным пространством" и имеют высокие радиотехнические характеристики за счет многократного переотражения падающей электромагнитной волны между стенками пирамид. В частности, в качестве радиопоглощающего покрытия БЭК используется покрытие C-RAM SFC-18, которое при размере пирамид 457 мм обеспечивают требуемые характеристики безэховости.As radar absorbing materials, materials with dielectric absorption (due to ohmic losses) and materials with magnetic absorption (based on ferromagnets) are used. An additional reduction in reflections is achieved through the use of a periodic structure of the spatial shape of the coating using pyramidal elements. Pyramid-shaped coatings are in good agreement with the “free space” and have high radio-technical characteristics due to repeated re-reflection of the incident electromagnetic wave between the walls of the pyramids. In particular, C-RAM SFC-18 coating is used as a BEC radar absorbing coating, which, with a pyramid size of 457 mm, provides the required characteristics of anechoic-free.

Коэффициент затухания в экранировке БЭК при частоте электромагнитного излучения 10 кГц составляет 70 дБ, в диапазоне от 100 кГц до 10 МГц - 100 дБ, в диапазоне от 100 МГц до 1 ГГц - 100 дБ, в диапазоне от 1 ГГц до 20 ГГц - 80 дБ. Коэффициенты поглощения радиопоглощающего покрытия при нормальном падении волн составляют: 30 дБ при 300 МГц, 40 дБ при 1 ГГц, 50 дБ при 6 ГГц, 50 дБ при 20 ГГц.The attenuation coefficient in the BEC shielding at a frequency of electromagnetic radiation of 10 kHz is 70 dB, in the range from 100 kHz to 10 MHz - 100 dB, in the range from 100 MHz to 1 GHz - 100 dB, in the range from 1 GHz to 20 GHz - 80 dB . The absorption coefficients of the radar absorbing coating at normal wave incidence are: 30 dB at 300 MHz, 40 dB at 1 GHz, 50 dB at 6 GHz, 50 dB at 20 GHz.

Требуемый минимальный уровень отраженного сигнала при проведении измерений обеспечивается в безэховой зоне БЭК 7, которая расположена между стенкой герметичной камеры 5 и радиопоглощающим покрытием 8. В данной безэховой зоне, находящейся при атмосферном давлении, установлены измерительные радиоантенны 9, перекрывающие по частоте принимаемого сигнала исследуемый частотный диапазон. Для высоких частот применяются рупорные антенны, а для низких частот - рамочные антенны.The required minimum level of the reflected signal during measurements is provided in the anechoic zone BEC 7, which is located between the wall of the sealed chamber 5 and the radar absorbing coating 8. In this anechoic zone, which is at atmospheric pressure, measuring radio antennas 9 are installed that cover the frequency range of the received signal under study . For high frequencies, horn antennas are used, and for low frequencies - loop antennas.

Радиоантенны 9 размещаются в главной плоскости, проходящей через ось симметрии ЭРД 6. В рассматриваемом примере реализации полезной модели используются три радиоантенны 9, расположенные в горизонтальной плоскости, проходящей через ось симметрии ЭРД 6. Одна радиоантенна 9 установлена с тыльной стороны по отношению к ЭРД 6 (см. фиг.1), а две другие радиоантенны размещены сбоку относительно ЭРД 6 и герметичной камеры 5 (на чертеже не показаны). Радиоантенны подключены с помощью фидерных линий к аппаратуре спектрального и временного анализа через коаксиальные переходы, выполненные в стенке БЭК 7. Измерительная аппаратура входит в состав измерительного комплекса (на чертеже не показан), который размещен за пределами БЭК 7.The radio antennas 9 are located in the main plane passing through the axis of symmetry of the electric propulsion unit 6. In this example, the implementation of the utility model uses three radio antennas 9 located in the horizontal plane passing through the axis of symmetry of the electric propulsion unit 6. One radio antenna 9 is mounted on the back side with respect to the electric propulsion unit 6 ( see figure 1), and two other radio antennas are placed on the side relative to the ERD 6 and the sealed chamber 5 (not shown in the drawing). Using the feeder lines, the radio antennas are connected to the spectral and temporal analysis equipment through coaxial junctions made in the BEC 7 wall. The measuring equipment is part of the measuring complex (not shown in the drawing), which is located outside the BEC 7.

Для быстрого отсоединения и перемещения относительно переходного фланца 4 БЭК 7 установлена на мобильной платформе 10, перемещаемой вдоль направляющих элементов, в качестве которых используются рельсы 11. Мобильная платформа 10 снабжена колесами 12, с помощью которых осуществляется перемещение камеры по рельсам 11.To quickly disconnect and move relative to the adapter flange 4, the BEC 7 is mounted on a mobile platform 10, moved along the guide elements, which are used as rails 11. The mobile platform 10 is equipped with wheels 12, with which the camera is moved along the rails 11.

Проведение измерений электромагнитных полей, создаваемых ЭРД, осуществляется на испытательном стенде следующим образом.Measurements of electromagnetic fields generated by electric propulsion are carried out on a test bench as follows.

Перед началом монтажа оборудования БЭК 7 вместе с герметичной камерой 5, которая закреплена в полости БЭК 7 на радиопрозрачной опоре, отстыковывается от переходного фланца 4 с помощью быстроразъемного соединения. Мобильная платформа 10 с БЭК 7 и герметичной камерой 5 перемещается по рельсам 11 на расстояние ~1,5 м от переходного фланца 4. На внутренней торцевой поверхности герметичной камеры 5 устанавливается ЭРД 6.Before starting the installation of the BEC 7 equipment, together with the sealed chamber 5, which is mounted in the BEC 7 cavity on a radiolucent support, it is undocked from the adapter flange 4 using a quick-disconnect connection. A mobile platform 10 with BEC 7 and a sealed chamber 5 moves along the rails 11 to a distance of ~ 1.5 m from the adapter flange 4. On the inner end surface of the sealed chamber 5, an ERD 6 is installed.

После этого мобильная платформа перемещается к переходному фланцу 4.. Камера 5 герметично присоединяется к переходному фланцу 4 с помощью болтового быстроразъемного соединения. БЭК 7 также стыкуется с вакуумной камерой 1 через переходный фланец 4 с образованием гальванической связи с корпусом вакуумной камеры 1. В диагностическом отсеке 3 монтируется тягоизмерительное оборудование.. Вакуумная камера 1 откачивается через насосный отсек 2 с помощью насосной системы вакуумной откачки до уровня остаточного давления не выше 10^-4 мм.рт.ст. Указанная величина остаточного давления в вакуумной камере необходима для обеспечения штатных условий работы ЭРД 6. Требуемый уровень вакуума поддерживается и в процессе работы ЭРД 6.After that, the mobile platform moves to the transitional flange 4 .. The camera 5 is hermetically connected to the transitional flange 4 using a bolted quick-connect. BEC 7 also connects to the vacuum chamber 1 through the transitional flange 4 with the formation of galvanic connection with the housing of the vacuum chamber 1. In the diagnostic compartment 3 mounted measuring equipment .. The vacuum chamber 1 is pumped through the pump compartment 2 using the pump system of vacuum pumping to the level of residual pressure is not above 10 ^-4 mmHg The indicated value of the residual pressure in the vacuum chamber is necessary to ensure the standard operating conditions of the electric propulsion 6. The required level of vacuum is maintained during the operation of the electric propulsion 6.

В безэховой зоне БЭК 7 расположены измерительные радиоантенны 9, которые устанавливаются в горизонтальной плоскости, проходящей через ось симметрии плазменной струи, истекающей из ЭРД 6. Доступ в полость БЭК 7 обеспечивается через технологическую дверь, выполненную в боковой стенке камеры. Радиоантенны 9 могут выбираться для различных частотных диапазонов излучения в широком диапазоне частот от 10 кГц до 18 ГГц.In the anechoic zone of BEC 7, there are measuring radio antennas 9, which are installed in a horizontal plane passing through the axis of symmetry of the plasma jet flowing from the electric propulsion unit 6. Access to the BEC 7 cavity is provided through a technological door made in the side wall of the chamber. Radio antennas 9 can be selected for various frequency ranges of radiation in a wide frequency range from 10 kHz to 18 GHz.

Для исключения взаимного влияния антенн разных частотных диапазонов измерения могут проводиться последовательно с использованием групп одинаковых антенн заданных частотных диапазонов. Таким образом, проводя последовательные измерения в различных частотных диапазонах с помощью групп одинаковых антенн, можно получить полную информацию об электромагнитном спектре излучения, создаваемом при работе ЭРД, включая угловые диаграммы направленности излучения ЭРД в различных частотных диапазонах.To eliminate the mutual influence of antennas of different frequency ranges, measurements can be carried out sequentially using groups of identical antennas of specified frequency ranges. Thus, by conducting sequential measurements in different frequency ranges using groups of identical antennas, it is possible to obtain complete information about the electromagnetic spectrum of radiation generated by the operation of the electric propulsion, including the angular radiation patterns of the electric propulsion in different frequency ranges.

Антенны могут монтироваться в безэховой зоне БЭК 7 после отстыковки от переходного фланца 4 вакуумной камеры и смещения мобильной платформы 10. В данном случае герметичная камера 5 устанавливается на радиопрозрачной опоре с возможностью скольжения по ее опорной поверхности (со стороны внешней поверхности герметичной камеры 5). При этом исключается необходимость демонтажа герметичной камеры 5 с переходного фланца 4. Однако в данном варианте реализации полезной модели требуется увеличить дистанцию перемещения мобильной платформы 10 до четырех метров. Кроме того, необходимо применять вторую дополнительную опору для поддержания герметичной камеры 5 после ее схода с первой скользящей опоры в процессе перемещения БЭК 7. Вторая опора выполняется регулируемой по высоте и может устанавливаться на рельсовом пути, например, с помощью перемещаемой тележки. Данное конструктивное выполнение позволяет подвести дополнительную опору (за счет регулирования высоты опоры) под герметичную камеру 5 до ее схода с первой опоры и поддерживать камеру при дальнейшем перемещении БЭК 7 на мобильной платформе 10 до полного открытия отверстия в торцевой части камеры.Antennas can be mounted in the anechoic zone of BEC 7 after undocking the vacuum chamber 4 from the adapter flange 4 and displacing the mobile platform 10. In this case, the sealed chamber 5 is mounted on the radiolucent support with the possibility of sliding along its supporting surface (from the outer surface of the sealed chamber 5). This eliminates the need to dismantle the sealed chamber 5 from the adapter flange 4. However, in this embodiment of the utility model, it is required to increase the travel distance of the mobile platform 10 to four meters. In addition, it is necessary to use the second additional support to maintain the sealed chamber 5 after it leaves the first sliding support during the movement of the BEC 7. The second support is adjustable in height and can be mounted on a rail, for example, using a movable trolley. This design allows you to bring an additional support (by adjusting the height of the support) under the sealed chamber 5 until it leaves the first support and support the camera with further movement of the BEC 7 on the mobile platform 10 until the hole in the end of the chamber is completely open.

Антенны устанавливаются в полости БЭК 7 через открытое отверстие в торцевой стенке камеры. Перед установкой антенн в полости БЭК 7 снимается радиопрозрачная опора, которая затем устанавливается на свое место после размещения антенн в полости БЭК 7. После установки антенн в безэховой зоне и подключения их выводов к аппаратуре измерительного комплекса мобильная платформа 10 с БЭК 7 перемещается к переходному фланцу 4 и соединяется с ним с образованием гальванической связи. При этом в процессе перемещения БЭК 7 дополнительная опора демонтируется после совмещения внешней поверхности герметичной камеры 5 с опорной поверхностью первой радиопрозпачной опоры, установленной в полости БЭК 7.Antennas are installed in the cavity of BEC 7 through an open hole in the end wall of the chamber. Before installing the antennas in the BEC 7 cavity, the radiolucent support is removed, which is then installed in its place after placing the antennas in the BEC 7 cavity. After installing the antennas in the anechoic zone and connecting their leads to the measuring complex equipment, the mobile platform 10 with BEC 7 moves to the adapter flange 4 and connects with it with the formation of a galvanic connection. In this case, in the process of moving the BEC 7, the additional support is dismantled after combining the outer surface of the sealed chamber 5 with the supporting surface of the first radio casing support installed in the BEC 7 cavity.

В состыкованном положении БЭК 7 и вакуумной камеры 1 герметичная камера 5 с ЭРД 6 находится в полости БЭК 7. Антенны размещаются между радиопоглощающим покрытием 8 и внешней поверхностью герметичной камеры 5. Внутренняя полость БЭК 7, включая безэховую зону, находится при атмосферном давлении, при этом внутренняя полость герметичной камеры 5 находится в условиях вакуума. В процессе работы ЭРД 6 требуемый уровень остаточного давления (не выше 10^-4 мм.рт.ст.) поддерживается с помощью насосной системы вакуумной откачки.In the docked position of the BEC 7 and the vacuum chamber 1, the sealed chamber 5 with the electric propulsion 6 is located in the cavity of the BEC 7. Antennas are located between the radar absorbing coating 8 and the outer surface of the sealed chamber 5. The internal cavity of the BEC 7, including the anechoic zone, is at atmospheric pressure, while the internal cavity of the sealed chamber 5 is in a vacuum. During the operation of the electric propulsion 6, the required level of residual pressure (not higher than 10 ^-4 mm Hg) is maintained using a vacuum pumping system.

Сначала измерения с помощью антенн проводятся при выключенном ЭРД 6, - в этом случае фиксируется фоновая электромагнитная обстановка. Далее измерения электромагнитного излучения проводятся при включенном ЭРД 6, который является источником электромагнитных помех. Работа ЭРД 6 осуществляется в условиях вакуума. Зона излучения и безэховая зона в полости БЭК 7 совпадают. Сигналы с радиоантенн 9 поступают в аппаратуру спектрального и временного анализа измерительного комплекса, с помощью которого производится анализ и обработка электромагнитных шумовых сигналов (помех).First, measurements using antennas are carried out when the electric propulsion 6 is off; in this case, the background electromagnetic environment is recorded. Further, measurements of electromagnetic radiation are carried out when the electric propulsion 6 is turned on, which is a source of electromagnetic interference. The operation of the electric propulsion 6 is carried out under vacuum. The emission zone and anechoic zone in the BEC 7 cavity coincide. The signals from the radio antennas 9 enter the spectral and temporal analysis equipment of the measuring complex, with the help of which the analysis and processing of electromagnetic noise signals (interference) is performed.

После окончания испытаний, связанных с измерением электромагнитных полей, создаваемых ЭРД, испытательный стенд легко модифицируется для отработки ЭРД и диагностики рабочих характеристик двигателя. Для этого БЭК 7 отделяется от вакуумной камеры 1. Герметичная камера 5 отсоединяется от переходного фланца 4, ЭРД 6 демонтируется с внутренней торцевой поверхности герметичной камеры 5 и устанавливается в диагностическом отсеке 3. На переходном фланце 4 на установочном месте герметичной камеры 5 закрепляется герметичная металлическая крышка (на чертеже не показана), с помощью которой обеспечивается герметизация полости вакуумной камеры 1 и нормальное функционирование камеры в режиме отработки и диагностики ЭРД или иного оборудования КА, работающего в условиях вакуума.After completing tests related to the measurement of electromagnetic fields generated by electric propulsion, the test bench is easily modified to test electric propulsion and to diagnose engine performance. For this, the BEC 7 is separated from the vacuum chamber 1. The sealed chamber 5 is disconnected from the transitional flange 4, the electric propeller 6 is removed from the inner end surface of the sealed chamber 5 and installed in the diagnostic compartment 3. A sealed metal cover is fixed on the transitional flange 4 at the installation location of the sealed chamber 5 (not shown in the drawing), with the help of which the sealing of the cavity of the vacuum chamber 1 and the normal functioning of the chamber in the mode of testing and diagnosing the electric propulsion or other equipment of the spacecraft, otayuschego in vacuo.

Возможность быстрой замены герметичной камеры 5 на металлическую крышку (заглушку) позволяет исключить воздействие плазменных струй на диэлектрические стенки герметичной камеры 5 при проведении исследований, не связанных с измерениями электромагнитных полей, создаваемых ЭРД, и за счет этого сохранить электрофизические свойства камеры 5. Данная возможность, обусловленная мобильностью БЭК 7, обеспечивает универсальность испытательного стенда и его высокий ресурс.The ability to quickly replace the sealed chamber 5 with a metal cover (plug) allows to exclude the influence of plasma jets on the dielectric walls of the sealed chamber 5 when conducting studies not related to measurements of electromagnetic fields generated by the electric propulsion, and thereby preserve the electrophysical properties of the chamber 5. This feature, due to the mobility of BEC 7, provides the versatility of the test bench and its high resource.

Применение БЭК, установленной на мобильной платформе, которая снабжена направляющими элементами, существенно упрощает эксплуатацию испытательного стенда, позволяет расширить функциональные возможности стенда и увеличить ресурс используемого оборудования.The use of BEC installed on a mobile platform, which is equipped with guide elements, greatly simplifies the operation of the test bench, allows you to expand the functionality of the stand and increase the resource of the equipment used.

Claims

1. A test bench designed to measure the electromagnetic fields generated by electric rocket engines of the spacecraft, including a vacuum chamber with a pump compartment, a sealed chamber made of a dielectric transparent to electromagnetic radiation and made with the possibility of installing an electric rocket engine on its inner end surface, radio-frequency anechoic chamber that provides shielding of the chamber volume from external electromagnetic radiation and absorption in morning electromagnetic radiation, and a measuring complex, wherein the sealed chamber is installed in the cavity of the anechoic chamber and hermetically connected using a detachable connection to the adapter flange of the vacuum chamber, at least one measuring radio antenna is placed in the cavity of the anechoic chamber between its inner wall and the sealed chamber connected to the measuring complex, characterized in that the anechoic chamber is mounted on a mobile platform equipped with at least two guide elements mi, and is configured to move relative to the transition flange along the guide elements.

2. The stand according to claim 1, characterized in that the rails are used as guide elements, while the mobile platform is equipped with wheels mounted with the possibility of rolling on rails.

3. The stand according to claim 1, characterized in that the anechoic chamber is made with the possibility of movement relative to the adapter flange at a distance of 1 to 2 m

4. The stand according to claim 1, characterized in that the vacuum chamber contains a diagnostic compartment for measuring traction characteristics of an electric rocket engine.