液體火箭發動機組件熱真空虛擬試驗技術

張魏靜，劉占一，劉計武，石曉波，胡錦華，程亞威

(西安航天動力研究所 液體火箭發動機技術重點實驗室，陜西 西安 710100)

0 引言

航天器在軌運行時所處的真空熱環境復雜多變，為了保證航天器上各個組件能夠承受這種環境的影響，并在整個運行過程中正常工作，需要通過熱試驗來考核航天器的熱結構設計、驗證組件的熱特性。對國外衛星地面環境試驗的故障進行統計后得到，在187顆衛星故障事例中，熱真空試驗暴露出的故障占47%，可見熱真空試驗對于評判航天器的工作性能、暴露設計與工藝問題、提升產品可靠度的重要性。此前，熱真空試驗主要針對衛星、飛船、空間站等航天器及其組件，但實際上，火箭發動機及其零部組件同樣需要進行熱真空試驗，尤其是開展月球探測以及深空探測所用的軌控、姿控發動機在軌運行時間越來越長，更需要通過發動機熱真空試驗驗證其熱設計的可靠性。熱真空試驗對考核驗證發動機組件的性能起到了重要作用，但也存在一些局限性:①熱真空試驗需要的周期較長且花費較高；②試驗溫度測點有限，傳感器布置位置受試件表面形狀和大小限制，通常無法對零部件內部的關注點進行溫度測量。

近些年來，隨著數值模擬技術的快速發展，熱真空虛擬試驗已經成為可能。目前，國外已經廣泛采用熱真空虛擬試驗技術進行產品設計研究。美國NASA開展研究構建全系統虛擬試驗平臺，力圖實現運載火箭系統、發射系統、回收系統、生保系統等同步設計。……