一種離子推力器試驗設備的真空抽氣系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及真空抽氣技術領域，具體涉及一種離子推力器試驗設備的真空抽氣系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]離子推力器是目前最為先進的空間推進系統(tǒng)之一，國外航天技術發(fā)達國家已廣泛應用于航天器飛行任務。離子推力器在一定意義上來說是一種電真空器件，它的性能必須在真空條件下進行試驗，才能得出正確結論。離子推力器真空試驗設備不同于其他真空試驗設備，它是在氣體負載大、離子動能大、離子濺射產(chǎn)物多的情況下使用。離子推力器試驗設備根據(jù)用途不同，其要求也不同。離子推力器的性能試驗，主要是測量離子推力器的推力、比沖、推進劑利用率和效率等參數(shù)。而壽命試驗主要是考察離子推力器的羽流分布、污染和壽命等情況。如果試驗設備配置不當，真空室本底氣體分子就可能大量返回到放電室，或改變羽流場分布等，造成測量結果不準確。

【發(fā)明內容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種離子推力器試驗設備的真空抽氣系統(tǒng)，能夠為離子推力器地面試驗設備提供真空環(huán)境，并滿足離子推力器地面試驗設備無油真空、大抽氣能力、防濺射、等離子體防護、可靠性高的特殊要求。
[0004]本發(fā)明的離子推力器試驗設備的真空抽氣系統(tǒng)，包括用于實現(xiàn)離子推力器地面試驗主艙真空容器真空環(huán)境的主艙真空容器真空抽氣裝置和用于實現(xiàn)離子推力器地面試驗副艙真空容器真空環(huán)境的副艙真空容器真空抽氣裝置，以及控制模塊；主艙真空容器與副艙真空容器之間設有第一插板閥；主艙真空容器真空抽氣裝置、副艙真空容器真空抽氣裝置與控制模塊連接；
[0005]所述主艙真空容器真空抽氣裝置包括主艙真空容器粗抽組件、主艙真空容器過渡抽氣組件和主艙真空容器高真空抽吸組件；
[0006]其中，主艙真空容器粗抽組件包括螺桿栗、羅茨栗和液氮冷阱，其中，螺桿栗依次連接羅茨栗、液氮冷阱和主艙真空容器，其中，螺桿栗與羅茨栗之間設有第一檢漏接口，羅茨栗與液氮冷阱之間設有第一擋板閥，液氮冷阱與主艙真空容器之間設有第二插板閥；
[0007]主艙真空容器過渡抽氣組件包括螺桿栗和分子栗，其中，螺桿栗依次連接分子栗和主艙真空容器粗抽組件的液氮冷阱，其中，在螺桿栗與分子栗之間設有第二檢漏接口，分子栗與液氮冷阱之間設有第二擋板閥；
[0008]主艙真空容器高真空抽吸組件包括大口徑低溫栗和蝸旋栗，其中，大口徑低溫栗包括大口徑抽氙氣低溫栗和大孔徑普通低溫栗；蝸旋栗依次連接大口徑低溫栗和主艙真空容器，其中，蝸旋栗與大口徑低溫栗之間設有第三擋板閥，大口徑低溫栗與主艙真空容器之間設有第三插板閥；大口徑低溫栗障板涂有防濺射涂層；
[0009]所述副艙真空容器抽氣裝置包括螺桿栗、分子栗和液氮冷阱，其中，螺桿栗依次連接分子栗、液氮冷阱和副艙真空容器，其中，螺桿栗與分子栗之間設有第三檢漏接口，液氮冷阱與副艙真空容器之間設有第四插板閥；
[0010]主艙真空容器和副艙真空容器上分別設置有放氣閥；艙真空容器和副艙真空容器上分別設置有真空度測量裝置；主艙真空容器上設有四極質譜儀；
[0011]啟動主艙真空容器真空抽氣系統(tǒng)對主艙真空容器進行抽氣，當主艙真空容器真空度小于1Pa時，啟動主艙真空容器過渡抽氣系統(tǒng)，當主艙真空容器真空度小于10 2Pa時，啟動主艙真空容器高真空抽吸系統(tǒng)，當真空度小于1.0X 10 4Pa時，利用四極質譜儀檢測主艙真空容器氣體成分，當氣體成分符合要求時，開始試驗；
[0012]當主艙真空容器出現(xiàn)故障時，移動離子推力器回副艙真空容器，關閉主艙真空容器與副艙真空容器之間的插板閥，啟動副艙真空容器真空抽氣系統(tǒng)。
[0013]進一步地，在真空度測量裝置的測量端口位置設置等離子體吸收元件，該等離子體吸收元件為厚0.5mm的鉬板，鉬板上設若干個孔徑為Φ1_的小孔。
[0014]進一步地，主艙真空容器內設有檢測室，檢測室與主艙真空容器之間設有插板閥，四極質譜儀位于檢測室內，當離子推力器試驗進行時，關閉插板閥，保護四極質譜儀；當需要檢測主艙真空容器內氣體成分時，打開檢測室與主艙真空容器之間的插板閥，采用四極質譜儀進行檢測。
[0015]進一步地，大口徑抽氙低溫栗包括低溫制冷機、吸附陣、熱沉、防輻射屏、栗殼、障板、障板測溫元件、吸附陣測溫元件和一級冷屏；其中，低溫制冷機為二級低溫制冷機，通過法蘭安裝在栗殼上，并與栗殼之間設有橡膠密封圈；吸附陣安裝在低溫制冷機的二級冷頭上，吸附陣由多個長方形殼體組成，長方形殼體的上下表面開放，長方形殼體的側面設有翅片；吸附陣上安裝有測溫元件；一級冷屏固定安裝在低溫制冷機的一級冷頭上，表面發(fā)黑處理；熱沉安裝在低溫栗殼體上；障板固定安裝在低溫栗口處的熱沉上，為板狀結構，且障板的垂直方向對吸附陣實現(xiàn)一次光學屏蔽，障板表面噴涂有石墨涂層，障板測溫元件安裝在障板上。
[0016]有益效果:
[0017](I)主艙真空容器和副艙真空容器之間設置插板閥，兩容器分別設置真空抽氣系統(tǒng)，可滿足主艙真空容器真空抽氣系統(tǒng)故障時(如大口徑普通低溫栗故障、大口徑氙氣專抽低溫栗故障等)，離子推力器保護需求；
[0018](2)粗抽真空系統(tǒng)盡量采用無油真空栗，且設置液氮冷阱，有效阻隔油蒸汽進入真空室。高真空抽氣系統(tǒng)采用大口徑低溫栗，對氙氣抽速大，滿足離子推力器大氣量試驗需求，所獲得真空潔凈無油；
[0019](3)所選用低溫栗采用防濺射涂層，提高了大口徑低溫栗的運行壽命，同時減小了濺射對離子推力器的濺射沉積物污染；
[0020](4)主艙真空容器采用2套獨立粗抽真空抽氣系統(tǒng)，可相互備份；大口徑低溫栗采用4臺運行和2臺備份模式，提高了設備運行的可靠性。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明離子推力器地面試驗設備真空抽氣原理圖。
[0022]圖2為本發(fā)明離子推力器地面試驗主艙真空容器抽氣流程圖。
[0023]圖3為本發(fā)明離子推力器地面試驗副艙真空容器抽氣流程圖。
[0024]圖4為本發(fā)明大孔徑抽氙氣低溫栗結構示意圖。
[0025]圖5為本發(fā)明大孔徑抽氙氣低溫栗中障板和吸附陣遮擋關系圖。
[0026]圖6為本發(fā)明大孔徑抽氙氣低溫栗中吸附陣結構示意圖。
[0027]其中，1-主艙真空容器，2-副艙真空容器，3-插板閥A，4-大口徑普通低溫栗A，5-擋板閥A，6-渦旋栗A，7-插板閥B，8-大口徑氙氣專抽低溫栗B，9-擋板閥B，10-插板閥C，11-大口徑氙氣專抽低溫栗C，12-擋板閥C，13-插板閥D，14-大口徑普通低溫栗D，15-擋板閥D，16-渦旋栗B，17-插板閥E，18-大口徑氙氣專抽低溫栗E，19-擋板閥E，20-插板閥F，21-大口徑氙氣專抽低溫栗F，22-擋板閥F，23-插板閥G，24-電阻規(guī)A，25-電離規(guī)A，26-電阻規(guī)B，27-電離規(guī)B，28-放氣閥，29-插板閥H，30-液氮冷阱A，31-擋板閥G，32-羅茨栗A，33-檢漏接口 A，34-螺桿栗A，35-擋板閥H，36-羅茨栗B，37-檢漏接口 B，38-螺桿栗B，39-擋板閥I，40-渦輪分子栗A，41-檢漏接口 C，42-螺桿栗C，43-電阻規(guī)C，44-電離規(guī)C，45-插板閥I，46-液氮冷阱B，47-渦輪分子栗B，48-檢漏接口 D，49-螺桿栗D，50-放氣閥B，51-插板閥J，52-檢測室，53-四極質譜計，54-低溫制冷機，55-吸附陣，56-熱沉，57-防輻射屏，58-栗殼，59-障板，60-障板測溫元件，61-吸附陣測溫元件，62- —級冷屏，63-翅片。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0029]本發(fā)明提供了一種離子推力器試驗設備的真空抽氣系統(tǒng)，如圖1所示，包括主艙真空容器真空抽氣裝置和副艙真空容器真空抽氣裝置，主艙真空容器要求極限真空度小于1.0 X 10 5Pa,本底真空度小于1.3X10 4Pa,工作真空度小于5.0 X 10 4Pa (14sccm氣氣負載)；副艙真空容器真空抽氣裝置，須滿足副艙真空度小于1.0X 10 2Pa的要求。
[0030]主艙真空容器真空抽氣裝置用來實現(xiàn)離子推力器試驗時主艙真空容器的真空環(huán)境。主艙真空容器真空抽氣裝置由主艙真空容器粗抽組件、主艙真空容器過渡抽氣組件、主艙真空容器高真空抽吸組件組成。
[0031]所述主艙真空容器粗抽組件用于獲得主艙真空容器粗真空，共2套，每套可獨立工作，每套由螺桿栗、羅茨栗、閥門及液氮冷阱組成。如圖1所示，第一套粗抽組件中，螺桿栗34依次連接羅茨栗32、擋板閥31、液氮冷阱30、插板閥29和主艙真空容器，在螺桿栗34與羅茨栗32之間設置檢漏接口 33 ;第二套粗抽組件中，螺桿栗38依次連接羅茨栗36、擋板閥35、液氮冷阱30、插板閥29和主艙真空容器，在螺桿栗38與羅茨栗36之間設置檢漏接口 33，其中第一套粗抽組件和第二套粗抽組件共用液氮冷阱30、插板閥29。
[0032]所述主艙真空容器過渡抽氣組件I套，是主艙真空容器的檢漏抽氣機組，同時減小主艙真空容器高真空抽吸系統(tǒng)的抽氣負擔，用作過渡機組，由螺桿栗、分子栗及閥門組成。