航天器热循环试验

航天器热循环试验航天器或其组件在正常压力下，以航天器上非热源处的温度为控制温变的温度循环试验。在航天器热循环试验时，由室温升至高温限并保持一定时间，然后再降低至低温限并保持一定时间，再升至室温为一个温度循坏。

简介航天器热循环试验航天器或其组件在正常压力下，以航天器上非热源处的温度为控制温变的温度循环试验。在航天器热循环试验时，由室温升至高温限并保持一定时间，然后再降低至低温限并保持一定时间，再升至室温为一个温度循坏1。

试验分类本试验分为鉴定级和验收级。航天器验收级热循环试验的目的是通过试验发现材料工艺和制造质量缺陷。鉴定试验的目的是确认产品有承受比验收试验更大的热疲劳的能力。验收试验的目的在于发现早期失效，属于系统级或组件级环境应力筛选试验，是利用正常压力下强迫对流来提高温度变化速率，在不改变失效机理情况下来达到筛选的目的。验收级的热循坏试验的高、低温限至少应取热衡试验的极端高低温限再加上一定的热不确定余量。鉴定级温度范围一般比验收级扩大20°C。为提高筛选效率，温度范围有扩大的趋势。第一循环和最后一个循环的高低温保持时间较长，以便作全部功能测试。其余循环的保持时间较短，只做性能监测，以便发现故障或间歇现象。试验箱的热源不可直接对试件构成热辐射。变流速率一般为3- 5°C/min，但不得低于1°C/min。热循环试验对电工、电子组件的筛选效果尤其明显，并含老炼试验。做热循环试验可以减少热真空试验的循环次数。

航天器研制阶段的各种热试验由于航天器构造复杂而且是单件生产，所经受的环境极为复杂，同时又要求有极高的可靠性，因此有它自己一套独特的研制程序，而且特别重视在研制过程中通过大量环境试验来对产品进行性能和功能的检验，这里包括在初样阶段的研制试验(也可称为可靠性研制增长试验)和正样阶段的鉴定试验和验收试验。为了更好地应用环境试验这一工具， 各国根据自己的航天器研制经验，总结制定了航天器的环境试验标准例如，美国军方编制了军标MIL-STD-1540“航天器试验要求”；美国NASA哥达德航天中心(GSFC)制定了“航天飞机和一次使用运载器有效载荷，分系统及组件的通用环境验证规范”GEVS-SE。它们都规定了详细的航天器(主要是组件级和系统级)环境试验的项目、要求及有关的试验方法等。欧空局制定了相应的系统级和组件级的试验要求或规范ESA-PSS-01-801及PSS-01- -802中国也制定了GJB-1027- 90“卫星环境试验要求”

在航天器的环境试验中，热试验占了相当大的份量，它主要有三种类型，即热平衡试验、热真空试验和热循环试验(包括老炼热试验)，这在其它产品研制中是不多见的2。

吸附式干燥法在工业上，常用的空气干燥方法有化学法、冻结法和吸附法。化学法干燥空气是以固体苛性、苛性钾、氯化钙等能从空气中有效地吸收水分的特性为基础。在实际试验过程中，由于这些化学吸收剂的化学特性，不适用于高低温试验中。

冻结法干燥空气是通过制冷的方法,使空气通过表面温度低于被冷却空气的露点温度,空气在冷却过程中有一部分水析出，从而达到干燥空气的目的。冻结法干燥器具有流量大、结构简单除湿量大等优点，但其缺点是噪音大压力露点高等。

吸附法干燥空气是利用具有吸湿性能的吸附剂来吸收空气中的水分以达到干燥的目的，常用的吸附剂有硅胶、分子筛、活性氧化铝。空气的温度对吸附剂的吸附能力有重大影响，温度升高，吸附剂吸附容量减少，在相对湿度40%时最好用硅胶。吸附剂的再生方法以往采用加热再生，则用变压吸附技术；此外还发展了微热再生，用加热设备提高逆向冲洗再生气的温度，然后去再生吸附剂，这样可以延长工作周期，在同样干燥度下，再生气耗量可以降低。微热再生方法综合运用了变温吸附和变压吸附的长处，有明显的优越性。吸附法干燥器具有压力露点低、噪音小、体积小和节能等优点。

根据上述干燥方法的特点，在热循环试验箱中选用吸附式千燥器，由吸附式千燥器产生干燥的空气送入循环箱内。这种方法简便可行，可靠性高，且不会影响试验箱原来的结构，只需定期更换吸附剂。

热循环试验的目的航天器主要进行声学、热真空和热循环三类试验。声学试验是为了确定卫星承受发射和上升阶段声学环境性能。

航天器的重要环境是热环境，热环境能引起航天器的各种结构问题：

1.航天器一边被太阳加热，另一边被深冷空间所冷却，航天器两边温度不同引起变形不同，因而引起应力，影响航天器性能。

2.燃料的温度影响其体积与质量的比值，因此热环境影响带有燃料的部件的性能。

3.温度会影响润滑的性能，空间温度和辐射加热引起的冷却和加热影响传热，这直接影响润滑性能3。

本词条内容贡献者为:

任毅如 - 副教授 - 湖南大学