劉波，嚴萬洪，邵漢斌

基于靜態(tài)壓降法量化表征某型貯箱氣密性方法研究

劉波，嚴萬洪，邵漢斌

（63798部隊，四川 西昌 615000）

彌補運載火箭靶場測試中僅采用靜態(tài)壓降法定性判定貯箱氣密性的不足，進一步提高貯箱氣檢結(jié)果的可信度。提出基于靜態(tài)壓降法量化表征某型貯箱氣密性的方法。首先，依據(jù)氣體理想狀態(tài)方程，得出基于靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性的量化方法，并對計算結(jié)果進行驗證。其次，綜合考慮箱壓變化、溫度、大氣壓力、穩(wěn)壓時間和測量時間等影響因素，對上述量化方法進行修正，得到基于靜態(tài)壓降法表征某型貯箱氣密性改進型量化計算方法。改進后的計算方法精度更高。在此基礎上，通過對限制改進型量化計算方法精度的影響因素進行分析，提出了進一步提高改進型量化計算方法精度的優(yōu)化措施。提出的基于靜態(tài)壓降法量化表征某型貯箱氣密性方法可行，能夠為后續(xù)更好開展靶場氣檢工作提供有力支撐。

貯箱；泄漏檢測；氣密性；漏率；壓降

火箭研制過程涉及大量有密封性能要求的組件或部件，如推進劑燃料貯箱，其氣密性能優(yōu)劣直接關系到火箭發(fā)射的成敗[1-4]。國內(nèi)外因泄漏造成的事故屢見不鮮，如阿波羅-13飛船因氧貯箱發(fā)生泄漏而使任務中斷，挑戰(zhàn)者號航天飛機因燃料泄漏機毀人亡[5-6]。某型運載火箭在靶場測試中，對貯箱的氣密性能進行評估無疑是一項極其重要的測試工作。

容器氣密性檢測技術屬于氣體泄漏檢測中的一種[7-9]，氣密性檢測的方法有水浸法、皂泡法、壓力變化法、流量法、超聲波法、氦質(zhì)譜、紅外線等[10-16]。對于有氣密要求的容器而言，漏孔的截面形狀和位置具有隨機性。常見的漏孔主要包括零部件本身及管路連接的焊縫，螺栓連接及可拆密封處發(fā)生劃傷、存在雜質(zhì)，動密封構件發(fā)生磨損，材料本身缺陷造成的隱性漏孔等。因此，根據(jù)不同容器特點，選擇合適的氣密性檢測方法，從而靈活、方便地檢測出漏孔和定量描述氣密性是非常重要的[17-18]。實踐中，通常采用總漏率作為檢驗航天器密封性能指標，因而氣密性檢測也即容器的總漏率測試[19-20]。

火箭貯箱屬于大型密封容器，其容積大，焊縫和接口多，許多部位已進行包覆，且容器本身的熱力學特性是影響檢測的難點。因此，超聲波、氦質(zhì)譜、紅外線等氣密性檢測方法均不適用。靶場對貯箱進行氣密性檢查時，使用皂泡法與壓力變化法相結(jié)合的方式。壓力變化法是利用貯箱內(nèi)部壓力變化實現(xiàn)總漏率測量，皂泡法是在懷疑有漏孔的地方涂抹肥皂液，實現(xiàn)對漏孔位置的定位[21-23]?？紤]到貯箱氣密檢測的難點，當前并未明確貯箱系統(tǒng)總允許漏率值，僅給定壓降指標用于判定貯箱氣密性是否滿足要求，因此針對貯箱氣密檢漏的精度較低。

本文嘗試對基于靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性方法進行量化計算，綜合考慮箱壓變化、溫度、大氣壓力、穩(wěn)壓時間和測量時間等影響因素，得到表征貯箱氣密性的量化計算方法，并對該方法進行實例計算。在此基礎上，得到適用于靶場量化表征貯箱氣密性的方法，為靶場火箭測試任務提供更有力支撐。

1 量化計算過程

1.1 基于靜態(tài)壓降法計算貯箱總漏率

壓力變化檢漏法有靜態(tài)壓升法和靜態(tài)壓降法2種。靜態(tài)壓降法通常用于測量壓力容器的總漏率[24]。目前，靶場采用靜態(tài)壓降法表征某型火箭貯箱氣密性時，使用氮氣作為示漏氣體，向貯箱增壓氮氣至氣檢值，停止增壓，穩(wěn)壓好后，計時一段時間。根據(jù)實際經(jīng)驗，在計時時間里，如果壓力下降值小于氣檢壓力（相對壓力）的1%，就判斷貯箱沒有大的泄漏，否則認為漏率超標。此方法可以理解為定性判斷貯箱氣密性是否滿足要求。

實際上，靜態(tài)壓降法可以測量壓力容器的總漏率。此方法的依據(jù)是理想氣體狀態(tài)方程。對于一定質(zhì)量的理想氣體，不管其狀態(tài)如何變化，它的壓力和體積的乘積除以熱力學溫度，結(jié)果為一常數(shù)。對于質(zhì)量為，摩爾質(zhì)量為的氣體，表述為：

式中：為壓力，Pa；為體積，m3；為普適氣體常量，=8.314 4 J/(mol·K)。

氮氣在高溫（>0 ℃）、低壓（4個大氣壓以內(nèi)）條件下可以看作理想氣體。對于氮氣，=297 J/(mol·K)，且溫度不變化。

開始計時，貯箱中的氣體質(zhì)量為：

計時結(jié)束時，貯箱中的氣體質(zhì)量為：

在測量時間間隔內(nèi)，貯箱內(nèi)泄漏的氣體質(zhì)量為：

貯箱的體積漏率為：

折算到標準狀況下的氣體體積漏率為：

式中：s為標準大氣壓，s=101 325 Pa；s為標準狀況下的熱力學溫度，s=293.15 K；s為標準狀況下的體積漏率，m3/s。

以某貯箱為例，假設其體積為90 m3，計壓降時間為600 s，穩(wěn)壓好后，溫度恒定為293.15 K。當貯箱壓降分別為0.001，0.002、0.003 MPa時，計算標準狀況下的貯箱氣體體積漏率。假定貯箱平均有23處漏孔，每氣泡的體積平均以1/3 cm3計算[25]，可計算出在指定貯箱壓降下，平均每漏孔的漏率，見表1。

由表1可知，在假定條件下，貯箱壓力稍有降低，則每漏孔的漏率遠遠超標（使用肥泡法查單孔漏率靈敏度為5×10?6Pa·m3/s[25]）?？紤]到氮氣純度高，操作環(huán)境光線問題，可以把靈敏度降低到1×10?5Pa·m3/s。即只有貯箱存在大量泄漏時，貯箱壓力才會有微小變化。實際情況下，能讀出壓力的降低值，而皂泡法檢漏處也未見上述漏率?？梢?，在不考慮容器本身熱力學特性的前提下，基于靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性時，量化計算結(jié)果與真實情況差距較大，因此需要綜合考慮箱壓變化、溫度、大氣壓力、穩(wěn)壓時間和測量時間等影響因素。為提高靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計算方法的精度，使其與實際情況進一步貼合，需從以下2方面著手：盡可能準確估算貯箱系統(tǒng)允許總漏率作為比較標準；綜合相關影響因素，對靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計算方法進行改進，使量化計算結(jié)果與真實情況貼合。

表1 某貯箱體積漏率與壓降的關系（標準狀態(tài)）

1.2 貯箱系統(tǒng)允許總漏率估算

當前，考慮到貯箱氣密檢測的難點，并未明確貯箱系統(tǒng)總允許漏率值，僅給定壓降指標用于判定貯箱氣密性是否滿足要求。下面嘗試用2種方法對貯箱系統(tǒng)總允許漏率進行估算。

1.2.1 單點漏率累積法

由上述可知，涂皂泡處的單點允許漏率≤1×10?5Pa·m3/s，假設某貯箱可能的單點漏點有50處。箱體的活門和閥處的漏率標準見表2（按每氣泡體積1/3 cm3計算）。

表2 某貯箱需要測漏率的活門或閥

Tab.2 Shutters or valves of certain tank requiring for leak detection 泡/min

結(jié)合上述參數(shù)，可以計算貯箱的允許漏率為：=(1+2+3+4)/60×1/3+1×10?5×50=0.567Pa·m3/s。對比可知，貯箱系統(tǒng)的允許漏率主要集中在箱體的活門和閥處，即使假定貯箱系統(tǒng)其余部位有50處漏點，轉(zhuǎn)換后的允許漏率也是很低的。除采取單點漏率累積法對貯箱系統(tǒng)總允許漏率進行估算外，還可嘗試使用給定的壓降指標進行估算。

1.2.2 壓降指標估算法

壓力系統(tǒng)是指貯存氣體的容器、貯箱和氣瓶，要求在高壓下工作的高壓設備等。對壓力系統(tǒng)提出的氣密要求一般是控制在規(guī)定時間內(nèi)的壓力下降值或氣體量的損失值。某貯箱充0.22 MPa的氮氣，給定壓降指標一般不超過壓力值的1%，即計時10 min要求壓降Δ≤0.002 2 MPa，則貯箱系統(tǒng)允許總漏率的計算公式為[25]：

式中：為保險系數(shù)，一般取5～10，此處取10；=90 m3。將相關參數(shù)代入式（7），可得貯箱系統(tǒng)允許漏率≤33 Pa·m3/s。

1.2.3 貯箱系統(tǒng)總允許漏率估算

通過單點漏率累積法估算的貯箱系統(tǒng)總允許漏率的數(shù)量級為10?1Pa·m3/s，而通過壓降指標估算法估算的貯箱系統(tǒng)總允許漏率的數(shù)量級為101Pa·m3/s。由于單點漏率累積法的思路為將已知給出的單點允許漏率進行累加，貯箱系統(tǒng)總允許漏率存在大于單點漏率累積法計算結(jié)果的可能，而壓降指標估算法是基于要求的壓降指標計算結(jié)果，并且保險系統(tǒng)已取上限，其計算結(jié)果可靠性更高?；谝陨戏治?，筆者認為貯箱氣檢允許的總漏率數(shù)量級在101Pa·m3/s比較符合實際，后續(xù)將以此數(shù)據(jù)作為貯箱系統(tǒng)允許總漏率的比較標準。

2 改進后量化計算過程

2.1 改進型靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計算方法

使用靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性時，需先向貯箱中充入指定壓力氣體，這一過程會致使貯箱內(nèi)溫度的變化，進而引起壓力的波動，這在靜態(tài)壓降法檢漏中影響很大，因而貯箱溫度的變化不可忽略。一般估計這種影響的范圍大致在溫度每變化1 ℃引起的壓力變化為0.36%的測量壓力值。測試壓力越高，溫度的影響會越明顯。假設貯箱壓力為0.3 MPa，箱溫上升2 ℃，測得箱壓升高0.001 MPa，一般認為氣密性良好，但實際情況不一定，應該消除這種認識上的錯誤慣性。某發(fā)火箭某貯箱氣檢過程溫度變化如圖1所示。由圖1可知，貯箱氣檢過程溫度變化較大，因此在對基于靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計算時，必須考慮溫度的影響。

此外，在靜態(tài)壓降法檢漏中，水蒸氣的影響是不可忽視的。水蒸氣的分壓力加上氣體的真實壓力，構成了檢漏過程中的總壓力。露點溫度可以直接指示氣體中所包含的水蒸氣壓力。在實際測試中，進入箭體的氮氣的露點≤?55 ℃，水蒸氣的分壓很小，而在氣檢過程中，真實溫度變化只有幾度，水蒸氣的分壓前后變化可以忽略，所以量化計算過程不考慮水蒸氣的影響。

圖1 某火箭貯箱氣檢過程溫度變化

基于以上分析，引入溫度參數(shù)對式（7）進行修正，形成改進型靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性的量化計算方法。在壓力變化值的計算中，表壓必須轉(zhuǎn)化為絕對壓力，溫度要轉(zhuǎn)化為熱力學溫度。如果測試持續(xù)時間較短，可以假定大氣壓力不變。如果測試的持續(xù)時間較長，測試過程中的溫度會發(fā)生變化，則必須同時測試被檢件中的氣體壓力、大氣壓力和溫度。

當壓力是由表壓計測量，溫度為攝氏度，大氣壓力不變，且為A時，通過起始壓力1（表壓）、溫度1、大氣壓力A1和終止壓力2（表壓）、溫度2和大氣壓力A2計算壓力變化值Δ，見式（8）。

如果溫度值為熱力學溫度，壓力變化值可用式（9）計算：

將式（9）代入到式（5），可得改進后的貯箱漏率計算公式：

折算到標準狀況下的氣體體積漏率為：

由于貯箱計壓降時間一般為10 min，實踐中可以認為環(huán)境大氣溫度基本不變，即A1=A2，假設1、2均為絕壓，則式（11）可進一步變化為：

2.2 改進型靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計算方法可靠性分析

以靶場某次對某貯箱進行氣檢為例，貯箱2次氣檢數(shù)據(jù)見圖2、圖3。第1次氣檢為穩(wěn)壓10 min，計時10 min計壓降；第2次氣檢為穩(wěn)壓20 min，計時40 min計壓降。

圖2 第1次氣檢壓力溫度變化

圖3 第2次氣檢壓力溫度變化

假設靶場大氣壓為0.081 MPa，溫度保持20 ℃不變，貯箱體積=90 m3，使用傳統(tǒng)量化計算方法和改進型量化計算方法對貯箱氣檢過程的總漏率進行計算，計算結(jié)果見表3（氣檢中壓力、溫度參數(shù)精度分別為相應滿量程的2%、3%）。

由表3可知，在假定大氣壓和環(huán)境溫度均未發(fā)生變化前提下，穩(wěn)壓10 min后，計時的10 min內(nèi)，貯箱內(nèi)氣體溫度降低了。如果不考慮箱內(nèi)氣體溫度變化，使用傳統(tǒng)量化計算方法得出的貯箱標況下體積漏率為299.922 Pa·m3/s，這一數(shù)值的數(shù)量級明顯高于前面估算的貯箱101Pa·m3/s的數(shù)量級，據(jù)此應判定此次氣檢不合格。在考慮貯箱氣體溫度變化的影響后，使用改進型量化計算方法得出的貯箱體積漏率為47.447 Pa·m3/s，其數(shù)量級與貯箱總允許漏率一致，可判定此次氣檢合格。從實踐來看，貯箱氣檢壓力為0.22 MPa時，壓降值小于0.002 2 MPa即可判定氣檢合格?？梢姡ㄟ^對溫度參數(shù)進行修正，使用改進型量化計算方法得出的計算結(jié)果更貼近實際情況。

表3 某貯箱氣檢漏率計算結(jié)果

Tab.3 Calculation results of the leakage rate of certain tank during gas detection

相較于第1次計壓降，第2次計壓降的變化是保壓時間由10 min提升至20 min，計壓降時間由10 min提升至40 min，穩(wěn)壓和計壓降時間的變化帶來的影響是明顯的，貯箱壓降速率由下降至0.25，貯箱氣體溫度變化值由下降至?？梢?，隨著穩(wěn)壓和計壓降時間的延長，可以有效抵消貯箱內(nèi)氣體的溫度變化。氣體溫度變化值很小，貯箱的體積漏率更多地體現(xiàn)貯箱真實的泄漏情況。在減弱了氣體溫度變化的影響后，采用傳統(tǒng)量化計算方法和改進型量化計算方法的計算結(jié)果非常接近，均在貯箱總允許漏率的數(shù)量級范圍內(nèi)，據(jù)此可判定第2次氣檢合格。

從以上分析可知，貯箱氣檢過程中，氣體溫度的影響比較大，在對靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計算時，須考慮溫度參數(shù)。通過對溫度參數(shù)進行修正，形成的改進型量化計算方法相較于傳統(tǒng)量化計算方法，其精度更高，計算結(jié)果更貼近實際情況。

3 提高改進型量化計算方法精度的優(yōu)化措施

由第2節(jié)可知，用改進后的靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計算方法，其精度還有進一步提高空間。下面將分析這些影響因素，進而提出進一步提高改進型量化計算方法精度的優(yōu)化措施。靜態(tài)壓降法的誤差主要來源于被檢容器的有效容積、被檢容器內(nèi)外溫度、壓力及時間的測量誤差。

3.1 被檢容器有效容積

貯箱系統(tǒng)的有效容積，包含貯箱、與箱體聯(lián)通的管道體積，它的準確性對于漏率的計算比較重要。檢測被檢容器有效容積的方法有很多，包括充液稱重法、體積膨脹法、標準漏孔法等，但這些方法只適合中小容器。對于貯箱這類大型容器來說，有一種充氣質(zhì)量法可以測量貯箱的有效容積[25]。它是將已知氣體質(zhì)量的某種高純氣體充入被檢容器中，測量容器中的壓力變化值，通過氣體狀態(tài)方程計算出被檢容器的有效容積，但這種方法基于靶場測試不太可能實現(xiàn)。

3.2 穩(wěn)壓時間和計壓降時間的確定

充氣時，氣體進入貯箱后，將引起一系列的熱力學–動力學變化，其壓力會發(fā)生降低。若此時進行測量，則這種壓力的變化會被視作由泄漏所引起的壓力變化，影響測量結(jié)果的準確性。延長穩(wěn)壓和計壓降時間，將逐漸抵消氣體進貯箱后自身熱力學變化帶來的影響，使得測量結(jié)果更貼近真實情況。第2節(jié)中2次計算實例的計算結(jié)果也驗證了這一點。因此，對于大容積的貯箱來說，測量時間越長，測量的精度也會越高。

3.3 溫度、壓力和大氣壓的測量

由式（11）可知，在進行量化計算過程中，表壓應轉(zhuǎn)化為絕對壓力，溫度應轉(zhuǎn)化為熱力學溫度。如果貯箱氣檢持續(xù)時間較短，可以假定大氣壓力不變；如果氣檢持續(xù)時間較長，應檢測氣檢前后的大氣壓力。此外，由于被檢容器內(nèi)溫度和壓力的準確性將直接影響計算的精度，要想保證靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計算的精度，被檢容器內(nèi)的溫度和壓力的準確性應得到保證。

基于以上分析，本文提出進一步提高改進型量化計算方法精度的優(yōu)化措施：

1）延長貯箱氣檢的穩(wěn)壓和計壓降時間。由分析可知，計壓降時間為40 min時，基本可以抵消溫度變化帶來的影響，因此建議貯箱穩(wěn)壓時間至少30 min，計壓降時間以20～30 min為宜。

2）進一步提高溫度、壓力傳感器的精度。

3）增加精確氣壓計。貯箱氣檢持續(xù)時間較長，大氣壓肯定有變化，所以應增加精確氣壓計測量大氣壓。

4 結(jié)語

本文針對靶場火箭貯箱氣檢這一工程實踐問題，通過理論推導—結(jié)果驗證—修正優(yōu)化—結(jié)果再驗證等過程，得到了能夠用于實踐的基于靜態(tài)壓降法量化表征某型火箭貯箱氣密性方法。通過深入分析得出，延長貯箱氣檢的穩(wěn)壓和計壓降時間、提高溫度和壓力傳感器的精度、增加精確氣壓計等方法可進一步提高此方法的精度。隨著單點測量精度的提高，此方法可以在后續(xù)靶場氣檢項目中發(fā)揮積極作用，給試驗任務提供更有力的支撐。由于此方法為理論計算，本文在結(jié)果驗證上還存在樣本數(shù)量偏少等局限性，后續(xù)還有待通過更多實驗數(shù)據(jù)對其可靠性進行進一步驗證。

[1] 王凡, 陳光奇, 王榮宗. 航天產(chǎn)品常用泄漏檢測方法[J]. 真空與低溫, 2012, 18(4): 235-240. WANG Fan, CHEN Guang-qi, WANG Rong-zong. Leak Test Method Analysis of Spacecraft[J]. Vacuum and Cryogenics, 2012, 18(4): 235-240.

[2] 王少鋒, 陳智豪, 董麗麗, 等. 運載火箭管道微泄漏聲發(fā)射檢測儀[J]. 現(xiàn)代制造工程, 2020(4): 153-158. WANG Shao-feng, CHEN Zhi-hao, DONG Li-li, et al. Launch Vehicle Pipeline Micro Leakage Acoustic Emission Detector[J]. Modern Manufacturing Engineering, 2020(4): 153-158.

[3] 劉洋, 曹京京, 牛淼, 等. 火箭總裝過程中閥門漏率差壓法檢測技術研究[J]. 機械工程與自動化, 2022(1): 147-149. LIU Yang, CAO Jing-jing, NIU Miao, et al. Research on Detection Technology of Valve Leakage Rate by Differential Pressure Method in Rocket Assembly Process[J]. Mechanical Engineering & Automation, 2022(1): 147-149.

[4] 李宏宇, 張靜, 彭光東, 等. 航天器推進系統(tǒng)漏率測試不確定度評定[J]. 真空科學與技術學報, 2020, 40(7): 625-629. LI Hong-yu, ZHANG Jing, PENG Guang-dong, et al. Uncertainty Evaluation in Leak-Rate Testing of Spacecraft Propulsion System[J]. Chinese Journal of Vacuum Science and Technology, 2020, 40(7): 625-629.

[5] 閻榮鑫, 肖祥正, 張家珠. 泄漏檢測技術在航天器中的應用[J]. 中國空間科學技術, 1995, 15(4): 219-226. YAN Rong-xin, XIAO Xiang-zheng, ZHANG Jia-zhu. Use of Leak Detection Techniques in Spacecraft[J]. Chinese Space Science and Technology, 1995, 15(4): 219-226.

[6] 閆榮鑫, 洪曉鵬, 鐘亮, 等. 航天器氦質(zhì)譜真空容器總漏率檢測的靈敏度及可信度探討[J]. 真空, 2011, 48(5): 1-3. YAN Rong-xin, HONG Xiao-peng, ZHONG Liang, et al. Study on the Minimum Detectable Leak Rate and Reliability of Total Leak Rate Detection of the Vacuum Container for Spacecraft with HMSLD[J]. Vacuum, 2011, 48(5): 1-3.

[7] 吳禮平. 淺談氣密性檢測技術及影響檢測的因素[J]. 中國科技投資, 2012(21): 63-64. WU Li-ping. Discussion on Air Tightness Detection Technology and Factors Affecting Detection[J]. China Venture Capital, 2012(21): 63-64.

[8] 鄭天丕, 趙慧, 方珍, 等. 解讀標準漏率[J]. 機電元件, 2014, 34(6): 45-47. ZHENG Tian-pi, ZHAO Hui, FANG Zhen, et al. Interpretation of Standard Leakage Rate[J]. Electromechanical Components, 2014, 34(6): 45-47.

[9] 王勇, 馬凱. 氣密性檢測技術在發(fā)動機生產(chǎn)過程中的應用[J]. 汽車工藝與材料, 2009(7): 4-10. WANG Yong, MA Kai. Application of Air Tightness Detection Technology in Engine Production Process[J]. Automobile Technology & Material, 2009(7): 4-10.

[10] 胡延臣, 王新穎, 宋佳祺. 基于負壓法炮彈氣密性檢測方法研究[J]. 裝備環(huán)境工程, 2021, 18(12): 13-18. HU Yan-chen, WANG Xin-ying, SONG Jia-qi. Research on Air Tightness Test Detection Method of Finished Ammunition Based on Negative Pressure[J]. Equipment Environmental Engineering, 2021, 18(12): 13-18.

[11] 師立俠, 馮琪, 竇仁超, 等. 放樣時間對航天器總漏率測試結(jié)果影響的研究[J]. 真空, 2013, 50(3): 14-16. SHI Li-xia, FENG Qi, DOU Ren-chao, et al. Research on the Effect of Standard Gas Calibration Time on the Total Leakage Rate Test Results of the Spacecraft[J]. Vacuum, 2013, 50(3): 14-16.

[12] 唐斌. 檢漏技術在航空修理中的應用研究[J]. 科技與創(chuàng)新, 2017(22): 150-151. TANG Bin. Research on Application of Leak Detection Technology in Aviation Repair[J]. Science and Technology & Innovation, 2017(22): 150-151.

[13] 黎啟柏, 盧廣權. 氣體泄漏檢測方法及其工程應用[J]. 機床與液壓, 2005, 33(11): 130-131. LI Qi-bai, LU Guang-quan. The Methods of Leakage-Measuring and Its Application in Engineering[J]. Machine Tool & Hydraulics, 2005, 33(11): 130-131.

[14] 馬永成, 陳青松. 基于超聲的氣體泄漏檢測與定位技術在載人航天器中的應用[J]. 儀表技術與傳感器, 2009(S1): 341-343. MA Yong-cheng, CHEN Qing-song. Application of Leak Detection and Location Technology Based on Ultrasonic for Manned Spacecraft[J]. Instrument Technique and Sensor, 2009(S1): 341-343.

[15] 竇威, 楊定魁, 崔寓淏, 等. 包裝箱正壓環(huán)境下航天器總漏率檢測技術[J]. 航天器環(huán)境工程, 2018, 35(5): 483-487. DOU Wei, YANG Ding-kui, CUI Yu-hao, et al. Testing of Total Leakage Rate of Spacecraft Based on He Container with Positive Pressure[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2018, 35(5): 483-487.

[16] 劉學杰, 馬思勇, 楊寶利. 基于溫度補償?shù)臍馄繗饷苄钥焖贆z查方法[J]. 科技研究, 2012, 28(2): 25-26. LIU Xue-jie, MA Si-yong, YANG Bao-li. An Air Tightness Detection Method for Gas Cabin Based on Temperature Compensator[J]. Journal of Technology & Research, 2012, 28(2): 25-26.

[17] 劉平, 王相玉, 曾飛. 大型密封容器高精度氣密性檢查方法初探[J]. 機械設計與制造, 2020(7): 93-95. LIU Ping, WANG Xiang-yu, ZENG Fei. First Exploration of High-Precision Air Tightness Detection Method for Large-Cubage Sealed Cabin[J]. Machinery Design & Manufacture, 2020(7): 93-95.

[18] 陳智豪. 運載火箭管道連接處微泄漏聲發(fā)射檢測研究[D]. 包頭: 內(nèi)蒙古科技大學, 2020. CHEN Zhi-hao. Study on Micro-Leakage Acoustic Emission Detection of Launch Vehicle Pipe Connections[D]. Baotou: Inner Mongolia University of Science & Technology, 2020.

[19] 王勇, 邵容華, 閆榮鑫, 等. 氦質(zhì)譜非真空積累檢漏法中幾個問題的研究[J]. 真空科學與技術學報, 2012, 32(2): 118-122. WANG Yong, SHAO Rong-hua, YAN Rong-xin, et al. Improvements of Non-Vacuum Accumulation Leak Detection by Helium Mass Spectroscopy[J]. Chinese Journal of Vacuum Science and Technology, 2012, 32(2): 118-122.

[20] UNDERWOOD S D, LVOVSKY O. Implementation of Leak Test Methods for the International Space Station (ISS) Elements[C]// 6th International Symposium on Environmental Testing for Space Programs. Noordwijk: [s. n.], 2007.

[21] 王勇, 孫立臣, 竇威, 等. 剛性收集室的密封性對航天器總漏率測試結(jié)果的影響[J]. 真空科學與技術學報, 2017, 37(7): 665-668. WANG Yong, SUN Li-chen, DOU Wei, et al. Effect of Sealing Condition of Rigid Accumulation Chamber on Total Leakage Rate for Spacecraft[J]. Chinese Journal of Vacuum Science and Technology, 2017, 37(7): 665-668.

[22] 馮琪, 竇仁超, 劉一歡. 檢漏容器的密封性能對航天器總漏率測試的影響研究[J]. 真空, 2014, 51(6): 52-55. FENG Qi, DOU Ren-chao, LIU Yi-huan. Research on the Total Leakage of Spacecraft Affected by the Sealing Performance of the Leak Container[J]. Vacuum, 2014, 51(6): 52-55.

[23] 顧伯勤. 液下氣泡檢漏方法研究[J]. 南京化工大學學報(自然科學版), 2001, 23(2): 1-4. GU Bo-qin. Investigation of Leak Detection Method by Bubble Emission[J]. Journal of Nanjing University, 2001, 23(2): 1-4.

[24] 史紀軍, 郭海濤, 趙建超, 等. 壓降法檢漏儀的現(xiàn)場相對校準[C]//中國真空學會質(zhì)譜分析和檢漏專業(yè)委員會第十七屆年會、中國計量測試學會真空計量專業(yè)委員會第十二屆年會論文集. 天津: 中國真空學會, 2013. SHI Ji-jun, GUO Hai-tao, ZHAO Jian-chao, et al. Field Relative Calibration of Leak Detector with Pressure Drop Method[C]// Proceedings of the 17th Annual Meeting of Mass Spectrometry Analysis and Leak Detection Committee of Chinese Vacuum Society and the 12th Annual Meeting of Vacuum Measurement Committee of Chinese Measurement and Measurement Society. Tianjin: Chinese Vacuum Society, 2013.

[25] 肖祥正. 泄漏檢測方法與應用[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2010. XIAO Xiang-zheng. Leak Detection Method and Application[M]. Beijing: China Machine Press, 2010.

Quantitative Characterization on Gas Tightness of Certain Tank Based on Static Pressure Drop Method

LIU Bo, YAN Wan-hong, SHAO Han-bin

(Unit 63798, Sichuan Xichang 615000, China)

The work aims to make up for the deficiency that only static pressure drop method is used to qualitatively determine the gas tightness of the tank in the range test of carrier rocket, and further improves the credibility of the gas detection results of the tank. A method for quantifying the gas tightness of a certain tank based on static pressure drop method was presented. Firstly, according to the ideal state equation of gas, a quantization method based on static pressure drop method was obtained to characterize the gas tightness of the tank, and the calculation results were verified. Secondly, considering the affecting factors such as tank pressure variation, temperature, atmospheric pressure, pressure stabilization time and measurement time, the above quantization method was modified, and an improved quantitative calculation method based on static pressure drop method was obtained to describe the gas tightness of the tank. The improved calculation method had higher accuracy. On this basis, through the analysis of the factors that limited the accuracy of the improved quantitative calculation method, the optimization measures to further improve the accuracy of the improved quantitative calculation method were put forward. The method of quantifying the gas tightness of the tank based on static pressure drop method proposed is feasible, which can provide strong support for the subsequent better gas detection in the range.

tank; leakage detection; gas tightness; leakage rate; pressure drop

2022-08-15；

2022-09-13

LIU Bo (1990-), Male, Master.

劉波, 嚴萬洪, 邵漢斌. 基于靜態(tài)壓降法量化表征某型火箭貯箱氣密性方法研究[J]. 裝備環(huán)境工程, 2023, 20(6): 049-055.

TB774

A

1672-9242(2023)06-0049-07

10.7643/ issn.1672-9242.2023.06.007

2022–08–15；

2022–09–13

劉波（1990—），男，碩士。

LIU Bo, YAN Wan-hong, SHAO han-bin, et al.Quantitative Characterization on Gas Tightness of Certain Rocket Tank Based on Static Pressure Drop Method[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(6): 049-055.

責任編輯：劉世忠