[发明专利]内置式多孔加热器快速寿命实验的设备与方法

说明书

技术领域

本发明涉及电热材料或加热器快速寿命测试的实验技术，具体为一种内置式多孔加热器快速寿命实验的设备与方法。

背景技术

我国航天科技集团公司于二十世纪末开始发射一系列包括对地观测卫星和飞船等空间飞行器。它们的运行轨道低、寿命长，姿态和轨道需要经常调整，目前采用单组元肼催化分解式推力器组成推进系统。但所用催化剂降低了推力器的可靠性，制约了整星的使用寿命。而采用单组元肼电热直接热分解式推力器(电热肼推力器)，免用催化剂，真空比冲更高，节约星上能源，内置式多孔加热器是它的关键组件，我国对电热肼推力器的研制还处于起步阶段。

为保证电热肼推力器的高效率和长寿命工作，对内置式多孔加热器的工作寿命提出很高要求。为了验证加热器能否满足设计指标，模拟器件在轨工作状态，研制出内置式多孔加热器快速寿命的实验设备并拟定出实验方案，对内置式多孔加热器的性能和寿命进行考核。

发明内容

本发明的目的是提供一种内置式多孔加热器快速寿命实验的设备与方法，用于对航天器推进系统的电热推力器内置式多孔加热器的性能和寿命进行考核。

本发明的技术方案是：

一种内置式多孔加热器快速寿命实验的设备，该设备由以下三部分组成：

(1)真空系统：包括真空室、分子泵、机械泵、波纹管和真空计，所述真空室包括不锈钢圆筒、法兰盘和气密封电连接器，不锈钢圆筒一端封口，另一端安装法兰盘，不锈钢圆筒和法兰盘之间通过密封圈密封；法兰盘连接气密封电连接器，不锈钢圆筒上部连接真空计，不锈钢圆筒下部连接分子泵，分子泵通过波纹管与机械泵连接；

(2)样品安装架：包括真空隔热套筒、不锈钢支架、不锈钢托架和底盘，不锈钢支架和不锈钢托架固定于底盘上，真空隔热套筒由不锈钢支架支撑；带有热电偶的实验样品装入真空隔热套筒后，将真空隔热套筒固定在不锈钢支架上，试验样品的固封段放置在不锈钢托架上，然后将样品安装架装入真空室中，热电偶线通过气密封电连接器相连接入测量控制系统中；

所述真空隔热套筒由内层不锈钢圆筒、外层不锈钢圆筒和多层隔热材料组成，内层不锈钢圆筒直径大于试验样品，多层隔热材料在内层不锈钢圆筒和外层不锈钢圆筒之间，多层隔热材料由一层高温氧布和一层镍箔交替排列构成，共18层。

(3)测量控制系统：由四路独立的控制回路组成，每一路控制回路包括温度控制器、固态继电器、直流电源、循环计时器、计数器、电流检测器、电压表、电流表、无纸记录仪，负载为带有热电偶的内置式多孔加热器，即实验样品，实验样品置于真空室内；热电偶线通过气密封电连接器接入温度控制器，直流电源正极与固态继电器正向输入端连结，固态继电器反向输出端与电流检测器连接，温度控制器正极和固态继电器正向输入端通过循环计时器中的控制触点J1-1连接，温度控制器负极与固态继电器反向输入端连接，循环计时器和计数器通过循环计时器中的控制触点J1-2与电流检测器中的控制触点J2串联连接，电流检测器、电流表、电压表与负载连接，温度控制器、电流表、电压表的输出端与无纸记录仪输入端连接。

所述直流电源的电压在0～65V间调节。

所述测量控制系统一个控制回路的工作过程为：(1)当真空室压力达到规定值后，启动设备电源，根据所要求的样品通电、断电时间设定循环计时器周期参数；(2)接通对负载加热的直流电源，根据对样品的温度要求设定直流电源的输出电压，可以分别给各路样品加0～65伏电压，每路最大电流可达3安培；(3)样品的温度由安置在样品上的热电偶输出信号，温度控制器可在要求的范围内通过调节负载电流进行温度控制和测量；(4)根据设定的每一循环周期内样品通电加热和断电降温的要求，循环计时器内部的控制触点分别通、断其与固态继电器的连接，同时向计数器输出信号令其计数；(5)当负载意外开路时，电流检测器中的控制触点J2将封锁计数器，使其停止计数；(6)无纸记录仪同时记录每一路负载(样品)的温度值、电压值、电流值以及计算得到的电阻值。

所述内置式多孔加热器快速寿命的实验设备应用于航天飞行器姿轨控推力器热控装置所用的内置式多孔加热器测试中。

利用上述设备进行内置式多孔加热器快速寿命实验的方法，其原理是利用模拟内置式多孔加热器空间工作环境的实验设备，考核其使用寿命。