航天器环境模拟试验装置对泵驱两相流体回路的试验研究

编辑 | 环仪仪器

针对航天遥感器核心组件的高精度与高稳定度的控温需求，我们设计并搭建了一套泵驱两相流体回路 (MPTL) 试验装置，为验证 MPTL 系统在高真空、极低温与变化外热流条件下的工作能力，我们采用航天器环境模拟试验装置对其进行热真空试验，下面是主要研究内容。

泵驱两相流体回路装置的热真空试验研究：

试验设备：环仪仪器 航天器环境模拟试验装置

试验样品：泵驱两相流体回路装置（MPTL），实物图如下（不含辐射冷凝器）

试验条件：

下图为MPTL 产品在航天器环境模拟试验装置内放置图。

1.环境模拟试验装置内压力不高于 1.3×10^-3 Pa，热沉温度不高于100 K，温度分布不均匀性不大于±5.0 K，热沉表面发射率不小于 0.9；

2.环境模拟试验装置内表面发射率不低于0.9，吸收比不小于 0.95，用于实现与 MPTL 辐射器的高效热交换。

3.除辐射冷凝器外，MPTL 系统的其他组件均放置在控温小舱内，控温小舱各舱板的控温精度为±1.0 K，用于模拟产品在轨工作环境温度。

4.辐射冷凝器背面包覆 20 单元多层组件，用于削弱冷凝器与其他组件真空条件下的辐射换热。

5.为降低各组件的相互干扰，MPTL 系统的各组件均包覆多层组件。 MPTL 系统通过隔热垫放置在境模拟试验装置平台上。

试验过程：

试验过程中将按照下表周期加载，表中给出了外热流变化值，轨道周期为 5 671.0 s。热真空试验时，外热流通过在辐射冷凝器背面加载一定的热功率实现。

试验工况：

试验共进行了 2 个工况，试验内容如下表所示。

试验结果分析：

1.工况1结果分析

下图为MPTL首次启动时储液器上测点变化曲线。

试验前，MPTL各组件温度长时间放置于真空低温环境下，各组件的温度在-5.0~0℃之间。

试验开始后，将储液器气相侧壁面的温度提升到20.0℃，储液器的升温速率为1.2℃/min，与此同时，液相侧壁面和出口的温度分别上升至4.9℃和0.1℃。

5586s后，机械泵开机，在机械泵的作用下，辐射冷凝器中过冷液体开始循环，使得储液器出口温度开始降低。

6130s后，预热器开启。

9646s后，将辐射冷凝器的控温点从-30.0℃调高至-25.0℃，随后储液器出口温度升高至-2.0℃。

10591s后，储液器出口温度开始出现振荡，波动范围在-6.0~-2.1℃之间，与此同时，储液器气相侧壁和蒸发器各处的温度也出现了小幅温度振荡，温度振荡现象的出现意味着MPTL系统在预热器下游达到了两相状态，两相态的出现引起了储液器与主回路工质的交换，导致温度振荡现象。温度振荡过程持续约1600s，随后储液器气相侧壁面温度稳定在20℃附近。

2.工况2结果分析

下图为储液器测点温度变化曲线

从图中可以看出，系统达到两相态后，储液器气相壁面测点温度均出现小幅振荡，储液器出口管路壁面温度快速下降，意味着 MPTL 主回路的冷工质进入了储液器中。

下图为蒸发器测点温度变化曲线

从图可以看出，储液器及主回路温度在 14~16 ℃ 之间，首先将控温点提升至 20 ℃，随后启动机械泵，再开启预热器，系统到达两相态后再将储液器降温，通过内部毛细管路与储液器内工质的换热作用，控温点降温至 10 ℃附近，并保持稳定。蒸发器与储液器温度变化保持一致，蒸发器温度维持在 11.3~12.7 ℃。

试验结果表明： MPTL 系统的控温点可通过储液器进行快速调整，蒸发器温度的变化受外热流与热源开关影响较小。

以上就是对泵驱两相流体回路的热真空试验研究，如有试验疑问，可以访问“东莞环仪仪器”官网，咨询相关技术人员。