張磊，王軍偉，付春雨

（北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094）

航天器地面熱真空環(huán)境試驗(yàn)[1]是在空間環(huán)境模擬設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，空間環(huán)境模擬設(shè)備要完成真空、冷黑環(huán)境和空間外熱流等參數(shù)的模擬，驗(yàn)證航天器熱設(shè)計(jì)的正確性，及各個(gè)飛行階段熱控系統(tǒng)適應(yīng)各種熱環(huán)境的能力，并確定熱控系統(tǒng)的最佳參數(shù)。其中大型空間環(huán)境模擬設(shè)備主要用于整星級(jí)或飛船級(jí)等各型號(hào)的熱平衡、熱真空試驗(yàn)，以檢驗(yàn)飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、溫控設(shè)計(jì)及整星（船）功能等是否滿足設(shè)計(jì)要求。

目前世界上已有幾十臺(tái)大型空間環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備，其中以美國(guó)數(shù)量最多，分布在美國(guó)航空航天局（NASA）附屬飛行中心及有關(guān)科研單位和私人公司。俄羅斯、歐洲空間局、日本也有規(guī)模及用途不同的大型空間模擬試驗(yàn)設(shè)備，以滿足大型應(yīng)用衛(wèi)星與航天器對(duì)空間環(huán)境試驗(yàn)的需要。大型空間環(huán)境模擬設(shè)備真空系統(tǒng)是重要的功能系統(tǒng)，其主要功能是通過對(duì)各類真空工藝設(shè)備的有效配置完成環(huán)境模擬容器內(nèi)真空環(huán)境的獲得與維持，完成測(cè)試對(duì)象在模擬空間真空環(huán)境下的適應(yīng)性與可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)于大型空間環(huán)境模擬器，合理的真空系統(tǒng)配置是一項(xiàng)重要的研究課題。

1 國(guó)外大型空間環(huán)境模擬設(shè)備系統(tǒng)配置

1.1 NASA GRC SPF[2-3]

SPF空間環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備是目前世界上最大的空間環(huán)境模擬器，該設(shè)備容器有效尺寸：直徑為30.5 m，高為37.2 m，體積約為22653 m3，內(nèi)部安裝有活動(dòng)熱沉，最終真空度可達(dá)到1×10–4Pa。

該設(shè)備真空系統(tǒng)配置中，粗抽系統(tǒng)配置為兩套五級(jí)羅茨滑閥泵機(jī)組，最終可將容器抽至5 Pa以下，粗抽機(jī)組原理如圖 1所示。高真空系統(tǒng)原配置是 32套口徑約為DN 1250 mm的油擴(kuò)散真空泵，每套抽速約為43000 L/s，后續(xù)根據(jù)需要改造后配置為5套抽速2400 L/s的分子泵和10套DN1320口徑低溫泵，在10–4Pa量級(jí)可以達(dá)到500000 L/s的抽氣能力，最終可在8 h內(nèi)將容器抽至3×10–4Pa以下。

1.2 NASA JSC Chamber A[4]

該設(shè)備真空容器有效尺寸為：直徑 19.8 m，高36.6 m，有效容積約9000 m3。內(nèi)部安裝有熱沉，內(nèi)部熱沉直徑為16.8 m，高為27.4 m，熱沉溫度可達(dá)90 K，為世界第二大空間環(huán)境模擬器。

Chamber A高真空系統(tǒng)原配置為18套DN 900 mm擴(kuò)散泵，為了適應(yīng)韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的試驗(yàn)需求，對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行了適應(yīng)性改造。改造后的真空系統(tǒng)配置為12套DN 1250 mm低溫泵，通過插板閥與容器連接，并配備6套DN 320 mm分子泵。分子泵和低溫泵前級(jí)采用原擴(kuò)散泵前級(jí)泵進(jìn)行抽氣，但在前級(jí)泵前加裝液氮擋板以防止返油。

改造后的分子泵可以在更高的壓力下啟動(dòng)，縮短了極限真空的抽氣時(shí)間，也便于真空容器的檢漏。改造后的真空系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn) 1.5×10–2Pa的常溫極限真空度。在熱沉通液氮的狀態(tài)下，極限真空度優(yōu)于2.5×10–5Pa；啟動(dòng)液氦熱沉后，最終極限真空度優(yōu)于3.0×10–6Pa。

1.3 ESA ESTEC LSS

LSS空間環(huán)境模擬器是歐洲最大的單體真空試驗(yàn)設(shè)備，真空容器形式為臥式T形結(jié)構(gòu)。LSS真空容器有效尺寸：直徑為10 m、高為15 m，容積為2300 m3。容器內(nèi)部裝有液氮和氣氮調(diào)溫?zé)岢?，溫度范圍?00～353 K。

該設(shè)備真空系統(tǒng)采用全無油系統(tǒng)配置，粗抽機(jī)組包括3套羅茨機(jī)組，每套抽速約20000 m3/h，高真空系統(tǒng)配備4套抽速為8000 m3/h的渦輪分子泵和2套抽速為48 m3/s的自屏蔽低溫泵。真空系統(tǒng)可在2.5 h內(nèi)將容器抽至100 Pa以下，6 h內(nèi)抽至5 Pa以下，12 h內(nèi)抽至優(yōu)于 7×10–3Pa，18 h 內(nèi)抽至 10–4Pa 以下，最終極限優(yōu)于 7×10–5Pa。真空系統(tǒng)抽空曲線如 3圖所示。

2 我國(guó)大型空間環(huán)境模擬設(shè)備

2.1 KM6空間環(huán)境模擬器[5]

KM6空間環(huán)境模擬設(shè)備是中國(guó)為載人航天建造的基礎(chǔ)設(shè)施，由主模擬室、輔助模擬室、副模擬室三艙組合，丁字形結(jié)構(gòu)，如圖 4所示。容器總?cè)莘e約3200 m3，真空系統(tǒng)最終極限真空度達(dá)到 4.5×10–6Pa。

真空系統(tǒng)配置中，粗抽真空系統(tǒng)由 4套抽速為5000 L/s的四級(jí)羅茨滑閥機(jī)械機(jī)組及配套的液氮冷阱等設(shè)備組成，可在3.5 h內(nèi)將容器抽至1 Pa以下。高真空系統(tǒng)采用8套自研氦制冷機(jī)低溫泵組成，每套抽速可達(dá)50000 L/s，可在啟動(dòng)高真空抽氣后3.5 h內(nèi)將容器真空度降至 3×10–5Pa以下，另外真空系統(tǒng)還配備3套抽速為2200 L/s的渦輪分子泵用于完成過渡抽氣與系統(tǒng)檢漏。為了加大抽速和提高極限真空度，該設(shè)備安裝了內(nèi)裝式低溫泵，在液氮屏蔽下通入氦氣進(jìn)行抽氣，其總抽速可達(dá)2×106L/s。

2.2 KM8空間環(huán)境模擬器

KM8空間環(huán)境模擬器是我國(guó)容積最大、自動(dòng)化程度最高的空間環(huán)境模擬器，為世界第三大空間環(huán)境模擬器，于2016年建成并投入使用。

KM8 空間環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)容器為立式結(jié)構(gòu)，直徑為17 m，高約32 m，總?cè)莘e約6000 m3。其中底部封頭安裝在地下，地面部分高度約為 26 m。主要包括真空容器、真空系統(tǒng)、熱沉、氮系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、試驗(yàn)工裝系統(tǒng)6個(gè)分系統(tǒng)，如圖5所示。

真空系統(tǒng)配置中：粗抽系統(tǒng)由8套干泵+羅茨泵+羅茨泵三級(jí)粗抽機(jī)組、DN1000 mm氣動(dòng)插板閥及液氮冷阱組成，8套粗抽機(jī)組總峰值抽速約12600 L/s，可在4 h內(nèi)將容器從常壓抽至5 Pa以內(nèi)。配置8套抽速約為3200 L/s的分子泵系統(tǒng)在粗抽結(jié)束后，容器內(nèi)真空度達(dá)到5 Pa以下時(shí)對(duì)容器進(jìn)行過渡抽氣，以達(dá)到低溫泵的開啟壓力。高真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用10臺(tái)DN1250低溫泵進(jìn)行抽氣，使真空容器能在熱沉低于100 K情況下空載極限壓力達(dá)到低于1.0×10–5Pa。

3 真空系統(tǒng)配置技術(shù)

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外大型空間環(huán)境模擬器真空系統(tǒng)進(jìn)行研究，根據(jù)系統(tǒng)流程一般分為粗真空抽氣階段、過渡真空抽氣階段、高真空抽氣階段和超高真空抽氣階段過程。

3.1 粗真空抽氣階段配置技術(shù)

大型空間環(huán)境模擬器所需真空泵的抽速較大，對(duì)粗抽系統(tǒng)的要求較高。常用的大抽速真空泵有水蒸氣噴射機(jī)組、水環(huán)式真空機(jī)組、羅茨式真空機(jī)組和無油螺桿式真空機(jī)組。由于當(dāng)前對(duì)空間環(huán)境無油清潔要求的逐步重視，近年來粗真空抽氣多采用羅茨螺桿式無油真空機(jī)組，通過羅茨泵與螺桿干泵的多套與多級(jí)組合配置實(shí)現(xiàn)大容積大抽速的要求。根據(jù)工作壓力和抽氣速率等不同的需求工況，粗抽系統(tǒng)采用三級(jí)、四級(jí)甚至多級(jí)的羅茨干泵機(jī)組串聯(lián)組合，多套機(jī)組并聯(lián)組合的方式獲取更大的抽速和更高的真空度。

羅茨真空泵在較低入口壓力時(shí)具有較高的抽氣速率，特別是對(duì)于大型羅茨串聯(lián)機(jī)組，需要滿足被抽系統(tǒng)中的壓力被前級(jí)真空泵抽到羅茨真空泵允許的起動(dòng)入口壓力時(shí)，羅茨真空泵才能開始工作。在一般情況下，羅茨真空泵不允許在高壓差情況下工作，否則將會(huì)使羅茨真空泵產(chǎn)生過載和過熱而損壞。因此使用羅茨真空泵時(shí)必須合理地選用前級(jí)真空泵，并且須安裝必要的保護(hù)設(shè)備。最大壓縮比是多級(jí)羅茨配備中的關(guān)鍵參數(shù)，它是隨排出壓力的變化而變化的，因此，選擇前級(jí)泵的抽速，要根據(jù)羅茨真空泵的長(zhǎng)期工作壓力范圍考慮。一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，機(jī)組中羅茨泵的理論抽速與前級(jí)泵理論抽速的配比關(guān)系為5∶1～8∶1，否則將使壓縮比過大，造成羅茨真空泵的排氣溫度過高而不能正常工作。

對(duì)于大型空間環(huán)境模擬器，抽氣時(shí)間是真空系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)，也是決定羅茨機(jī)組選型的重要參數(shù)。由于被抽體積較大，對(duì)于粗抽時(shí)間要求較高的系統(tǒng)，需配置較大的前級(jí)泵，以使各級(jí)羅茨盡早切入抽氣。有時(shí)為了更好地發(fā)揮設(shè)備的效率，機(jī)組裝有較大的預(yù)抽干泵，在羅茨正常工作后使用較小的前級(jí)泵維持，可以節(jié)約機(jī)組能耗。

在粗抽階段，由于設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)表面的放氣量與設(shè)備的氣體負(fù)荷相比可以忽略不計(jì)，因此，在計(jì)算抽氣時(shí)間時(shí)，此過程一般不考慮系統(tǒng)放氣量。抽氣時(shí)間主要與真空室內(nèi)氣體流態(tài)和管道內(nèi)流導(dǎo)有關(guān)。氣體流態(tài)隨真空室內(nèi)氣壓變化，管道流導(dǎo)既受氣體流態(tài)影響，也與抽氣管道幾何尺寸有關(guān)。機(jī)組確定配置后可根據(jù)式(1)完成粗抽時(shí)間復(fù)核計(jì)算：

式中：t為抽氣時(shí)間，s；Se為機(jī)組的有效抽速，L/s；V為容器的容積，L；Pi為開始抽氣時(shí)的壓力，Pa；Pt為t時(shí)間后所達(dá)壓力，Pa；P0為真空泵的極限真空，Pa。

此外，為了使泵在運(yùn)行過程中電機(jī)不會(huì)過載，當(dāng)前羅茨機(jī)組一般通過變頻的方法，在高的入口壓力范圍降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，而隨著入口壓力的降低可以不斷提高轉(zhuǎn)速以提高有效抽氣速率。因此對(duì)于大型空間環(huán)境模擬器，一般建議羅茨機(jī)組配備變頻器，既可以降低配套功率，又可以縮短抽氣時(shí)間，提高運(yùn)行效率，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的安全保護(hù)運(yùn)行。

3.2 高真空系統(tǒng)配置技術(shù)

真空系統(tǒng)總體方案確定后，需對(duì)高真空泵抽速進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足真空室內(nèi)極限與工作真空度要求。真空主泵抽速設(shè)計(jì)主要考慮真空室內(nèi)氣源的氣體流量。常規(guī)空間環(huán)境模擬設(shè)備實(shí)驗(yàn)過程中沒有持續(xù)且固定的放氣過程，真空室內(nèi)材料放氣量為主泵工作時(shí)主要?dú)庠?。真空室工作時(shí)所需的工作壓力由式(2)決定：

其中：P0為真空泵的極限真空，Pa；Q0為一定時(shí)間后設(shè)備本身的氣體負(fù)荷，Pa·L/s；Sp為真空室抽氣口附近泵的有效抽速，L/s；Pg為真空室工作壓力，Pa；Q1為工藝生產(chǎn)過程中的氣體負(fù)荷，Pa·L/s。

目前，為滿足清潔無油的真空要求，高真空系統(tǒng)一般采用低溫泵作為主泵。國(guó)外建造時(shí)間較早的設(shè)備也相應(yīng)地進(jìn)行了適應(yīng)性改造。例如美國(guó) SPF與Chamber A為了適應(yīng)新型試驗(yàn)的需求，均將原有的擴(kuò)散泵系統(tǒng)改為清潔無油的低溫泵系統(tǒng)，未來空間環(huán)境模擬的清潔真空環(huán)境獲得是主流趨勢(shì)。

3.3 分子泵檢漏系統(tǒng)及過渡抽氣配置策略

在大型空間環(huán)境模擬設(shè)備中，低溫泵滿足了獲得清潔真空大抽速的要求，但對(duì)氦氣、氫氣等氣體抽速較小，且易于飽和。如果有額外的氫氣和氦氣來源，如試件漏氣量較大時(shí)，需要對(duì)氫氣和氦氣有較大的輔助泵。如“神舟”二號(hào)飛船試驗(yàn)時(shí)，由于電源系統(tǒng)中氫氣泄露，使真空度顯著下降。當(dāng)在試驗(yàn)過程中有較多的輕質(zhì)氣體時(shí)就需要對(duì)氦、氫等氣體有較大抽速的輔助泵進(jìn)行抽氣，因此一般配置分子泵系統(tǒng)作為該類試驗(yàn)設(shè)備的過渡抽氣和重要補(bǔ)充。

此外，由于泵組能力限制，對(duì)于大型空間環(huán)境模擬設(shè)備，粗抽機(jī)組一般可將真空容器抽至幾帕量級(jí)。特別是對(duì)于大型航天器的有載試驗(yàn)，容器內(nèi)部大量的試件本身、電裝電纜、輔助裝置會(huì)使得粗抽機(jī)組的極限真空獲得能力受到影響。此時(shí)大型真空容器內(nèi)壓力無法滿足根據(jù)低溫泵渡越容量計(jì)算可得的最高入口壓力，分子泵系統(tǒng)也可作為該區(qū)間過渡抽氣的重要補(bǔ)充。

根據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于大型空間環(huán)境模擬設(shè)備，分子泵系統(tǒng)作為過渡抽氣階段的主要配置也具有一定的局限性。這是由于當(dāng)前主流分子泵開始具有有效抽速的入口壓力為 10–1Pa量級(jí)，而在粗抽機(jī)組的極限真空量級(jí)范圍有效抽氣能力有限，無法與粗抽機(jī)組有效銜接過渡。分子泵系統(tǒng)過高壓力的介入可能會(huì)導(dǎo)致分子泵過載或過渡階段抽氣時(shí)間過長(zhǎng)，而對(duì)于大型空間環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備如選擇增加分子泵數(shù)量的方式解決該問題會(huì)導(dǎo)致建造費(fèi)用的增加。

當(dāng)前對(duì)于該過渡抽氣的配置策略一般包括：

1）使用低溫冷板進(jìn)行過渡抽氣。當(dāng)前對(duì)于大型空間環(huán)境模擬設(shè)備一般可采用冷板抽氣的方式進(jìn)行過渡抽氣。冷板采用液氮制冷等方式，同時(shí)該冷板也可與防污染板實(shí)現(xiàn)功能合并，在過渡抽氣的同時(shí)實(shí)現(xiàn)真空容器內(nèi)的防污染保護(hù)。美國(guó)SPF容器內(nèi)改造增加了五片防污染板，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了過渡抽氣功能。

2）使用低溫泵進(jìn)行過渡抽氣。大型空間環(huán)境模擬設(shè)備一般主泵配備多套大口徑低溫泵，因此通過改變抽氣流程工藝，即在粗抽機(jī)組達(dá)到抽氣極限能力時(shí)，通過提前使用1～2套低溫泵進(jìn)行抽氣也可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過渡抽氣。由于大型空間環(huán)境模擬設(shè)備此時(shí)氣體負(fù)荷較大，因此提前開啟低溫泵會(huì)導(dǎo)致冷頭溫度上升，也可將用于過渡抽氣的低溫泵內(nèi)活性炭去掉，便于后續(xù)低溫泵的快速再生。

3.4 超高真空環(huán)境配置策略

對(duì)于大型空間環(huán)境模擬設(shè)備，真空系統(tǒng)一般配置液氮抽氣冷板或熱沉完成對(duì)容器的輔助抽氣。同樣對(duì)于大型空間環(huán)境模擬設(shè)備的超高真空環(huán)境獲得，可通過配置氦抽氣冷板制成的內(nèi)置深冷泵的方式獲得更高的真空度，如圖6所示。如KM6空間環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備、ESTEC的LSS空間環(huán)境模擬器均配備了氦制冷抽氣冷板，可獲得10–6Pa的超高真空環(huán)境[4,6-7]。

氦抽氣冷板一般是將冷板制成任意形狀的內(nèi)置深冷泵，通過大型氦流程系統(tǒng)在冷板表面實(shí)現(xiàn)超低溫吸附抽氣的方式。該種技術(shù)具有有效抽速大、真空度高、表面潔凈等優(yōu)點(diǎn)。在大型空間環(huán)境模擬設(shè)備中，為了減少氦低溫冷板的輻射熱負(fù)荷，一般將冷板制成的內(nèi)置深冷泵置于液氮熱沉包圍之中。由于液氮冷卻熱沉具有輻射擋板的作用，使得容器內(nèi)穿過擋板到達(dá)冷凝面的分子能量足夠低，并吸收掉絕大部分來自真空室壁溫的輻射熱。同時(shí)，由于液氮熱沉的遮擋效應(yīng)，阻擋了被抽氣體分子運(yùn)動(dòng)，使內(nèi)置深冷的有效抽速降低，所以液氮熱沉形成的輻射擋板形式的選擇對(duì)于深冷泵的高效運(yùn)行至關(guān)重要，也是大型空間環(huán)境模擬器超高真空環(huán)境獲得的關(guān)鍵技術(shù)。

低溫冷板表面的最大抽速可由式（3）表示：

式中：A為冷板抽氣有效面積，cm2；Tg為被抽氣體溫度，K；M為氣體分子摩爾質(zhì)量；R為氣體常數(shù)。

上述公式為理論上低溫冷板表面的最大抽速，實(shí)際有效抽速需考慮氣體通過熱沉輻射擋板的流導(dǎo)幾率，不同形式的擋板具有不同的流導(dǎo)。另外內(nèi)置深冷泵的抽氣能力和被抽氣體飽和蒸汽壓有關(guān)。氣體飽和蒸汽壓和低溫冷凝板溫度的關(guān)系如7圖所示。對(duì)于空間環(huán)境模擬真空容器內(nèi)的空氣，要抽除空氣內(nèi)的不同成分以實(shí)現(xiàn)超高真空。從圖7可以看出，可以根據(jù)公式計(jì)算出各類氣體的有效抽速。當(dāng)由液氦冷卻的內(nèi)置深冷泵溫度到達(dá)5 K時(shí)，低溫冷凝泵能夠抽走除氦氣以外的所有氣體，使得深冷泵的真空度達(dá)到10–7Pa。

3.5 污染控制策略

空間環(huán)境模擬設(shè)備對(duì)于污染控制要求很高，航天器在熱真空試驗(yàn)階段的污染會(huì)導(dǎo)致光學(xué)載荷性能退化等質(zhì)量問題。大型環(huán)模設(shè)備真空系統(tǒng)的污染控制涉及從設(shè)計(jì)到制造、安裝調(diào)試及后續(xù)使用保養(yǎng)等各個(gè)方面，一般從以下方面實(shí)現(xiàn)污染的有效控制與監(jiān)測(cè)。

1）無油真空系統(tǒng)。隨著地面模擬試驗(yàn)對(duì)污染效應(yīng)的嚴(yán)格控制，真空系統(tǒng)配置逐步趨向清潔無油真空環(huán)境。為此，國(guó)外建造時(shí)間較早的設(shè)備也相應(yīng)地進(jìn)行了適應(yīng)性改造。例如美國(guó)SPF與Chamber A均將原有擴(kuò)散泵系統(tǒng)改為低溫泵系統(tǒng)。

2）對(duì)于因建造成本等原因而使用油擴(kuò)散泵、油機(jī)械泵等抽氣設(shè)備時(shí)，為避免油氣返流造成對(duì)試驗(yàn)環(huán)境的污染，一般在入口前配置液氮冷阱、分子篩吸附阱等工藝手段避免污染效應(yīng)。如世界最大的SPF空間環(huán)境模擬器真空系統(tǒng)管道中通過安裝低溫冷阱、分子篩吸附阱、惰性氣體吹掃等多種方式有效實(shí)現(xiàn)了污染控制[8]。

3）內(nèi)置防污染板。大型空間環(huán)境模擬設(shè)備內(nèi)部設(shè)計(jì)有防污染板，通過液氮冷卻等方式在系統(tǒng)開機(jī)階段先于熱沉將其冷卻至低溫，直到試驗(yàn)結(jié)束熱沉完成回溫后，可有效避免容器內(nèi)有機(jī)物等對(duì)航天器造成的污染效應(yīng)。

4）污染監(jiān)測(cè)。目前我國(guó)衛(wèi)星熱試驗(yàn)過程中，通常使用石英微量天平、質(zhì)譜儀等方式實(shí)現(xiàn)污染物監(jiān)測(cè)和成分分析，為衛(wèi)星的污染防護(hù)提供了技術(shù)支持。

4 我國(guó)大型空間環(huán)境模擬器真空系統(tǒng)特點(diǎn)

通過與國(guó)外同類設(shè)備技術(shù)對(duì)比與分析，我國(guó)大型空間環(huán)境模擬設(shè)備真空系統(tǒng)技術(shù)具有清潔無油、抽氣能力強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、可靠性高等特點(diǎn)。

1）國(guó)外大型空間環(huán)境模擬設(shè)由于建造年代較早，多使用油介質(zhì)真空泵。國(guó)內(nèi)以近期建設(shè)完成的 KM8為代表的大型設(shè)備從設(shè)計(jì)到安裝調(diào)試過程，選用低溫泵、分子泵、羅茨螺桿機(jī)組等無油工藝設(shè)備，并在全過程嚴(yán)格進(jìn)行污染控制。通過殘余氣體分析及污染量測(cè)試分析表明，真空環(huán)境滿足各類型號(hào)的清潔無油的試驗(yàn)需求。

2）我國(guó)大型空間環(huán)境模擬器真空系統(tǒng)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理配置泵組配比與布局，具有較高的抽氣能力。如KM8空間環(huán)境模擬器、KM6空間環(huán)境模擬器均可在3.5 h內(nèi)將真容器抽至5 Pa以下，空載極限真空度達(dá)到10–6Pa量級(jí)的超高真空范圍，并配備自動(dòng)漏率測(cè)試及殘余氣體分析等功能。

3）我國(guó)大型空間環(huán)境模擬器真空系統(tǒng)配置多項(xiàng)專利技術(shù)的工藝設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化配置。如KM8配置了專利設(shè)計(jì)的真空絕熱儲(chǔ)液式冷阱，可在大氣下通入液氮，用于冷凝捕獲油、水蒸氣，獲得潔凈真空環(huán)境，降低機(jī)組氣體負(fù)荷。復(fù)壓系統(tǒng)配置內(nèi)置式復(fù)壓散流器，可在不影響復(fù)壓速率、不占用真空室內(nèi)部空間的條件下，消除高速直射氣流對(duì)真空室內(nèi)部的試件、罐內(nèi)結(jié)構(gòu)的直接沖擊。

4）為實(shí)現(xiàn)真空系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，節(jié)省試驗(yàn)人力及時(shí)間成本，我國(guó)大型空間環(huán)境模擬設(shè)備真空系統(tǒng)配備自動(dòng)抽氣控制流程，因此真空系統(tǒng)具有集成度、可靠性和自動(dòng)化水平高等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備控制互鎖、一鍵起停，急停等控制、監(jiān)控、診斷及記錄等功能。

5 結(jié)語

隨著載人航天、火星探索等國(guó)家重大空間探索工程的穩(wěn)步實(shí)施，并隨著“十三五”新型號(hào)立項(xiàng)的開展，在大型航天器方面還將有更多的任務(wù)需求。大型空間環(huán)境模擬試驗(yàn)及其設(shè)備研制技術(shù)顯得尤為必要。我國(guó)現(xiàn)有大型空間環(huán)境模擬設(shè)備的建成將極大地提升大型航天器真空熱環(huán)境試驗(yàn)的能力，拉近與先進(jìn)國(guó)家在大型航天器真空熱試驗(yàn)設(shè)備能力與試驗(yàn)水平的差距，為空間站核心艙、實(shí)驗(yàn)艙及后續(xù)大型航天器成功發(fā)射提供有力保障。

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