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发布时间:2020-09-20 22:24:13

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作者:李福秋 等

出版社:电子工业出版社

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国际空间站鉴定和验收环境试验要求

国际空间站鉴定和验收环境试验要求试读:

前言

本手册内容旨在与国际空间站计划参与方准备的任务方案和成果保持一致,在新空间站计划的所有合约和内部活动中实施鉴定和验收环境试验要求,并通过合约修订的方式加入到所有现有合约中。本手册由空间站控制委员会管理,所有变更或修改都需要经过副主任的批准。

本手册针对元器件、结构、组件和飞行构件的环境试验,规定了统一鉴定和验收的最低要求。第1章概 述1.1 简介1.1.1 目的

本手册针对元器件,结构和飞行构件的环境试验,规定了最低的统一鉴定和验收要求。1.1.2 范围

这些试验要求适用于国际空间站(ISS),但不包括附属加压舱段、俄罗斯舱段以及日本试验舱段。这些舱段应遵守如下机构制定的试验标准:欧洲航天局、俄罗斯航天局以及日本国家航空发展事业集团。不过,预计这些标准会达到甚至超过本手册所述标准。在这些试验要求中,规定了元器件、结构、飞行构件鉴定试验;元器件和飞行构件验收试验;以及元器件、结构和飞行构件原型飞行试验。另外,还规定了试验流程和裕度。如与本手册有任何偏差,都应根据相关的合约要求记录下来并进行处理。1.1.3 优先权

本手册所述验证要求如果与任何其他验证要求(除了《国际空间站系统、舱段和最终项规范》外)发生冲突,则以本手册验证要求为准。1.1.4 授权

对于在本手册中规定需要国际空间站计划审批的备选战略或要求,国际空间站试验和验证控制委员会(T&VCP)应为指定的审批机构。1.2 适用文件

在当前版本的SSP 50257(空间站工程50257文件)给出的所有如下准确版本适用文件在本手册规定的范围内都属于本规范的一部分。在本手册中包含适用文件,并不能以任何方式取代在1.1.3节中所述文件的优先权。在参考文件中说明了本手册引用每个适用文件的位置,参见表1-1。表1-1 本手册引用的每个适用文件的具体位置1.3 试验综述1.3.1 试验要求

所有鉴定、验收以及原型飞行试验都应至少满足本手册的试验要求。如果在另外一个文件(比如适用的开发规范)中要求进行本手册中未规定的试验,则应按照本手册规定的方式进行试验。对于根据SSP 30234的故障模式和影响分析(FMEA)归为1或2级严酷度的硬件,应根据第2章和第3章的要求进行试验;对于原型飞行,则根据本手册第4章的要求进行试验。对于可靠性和可维护性委员会或其指派方根据综合FEMA评估归为3级严酷度的硬件,可以根据本手册第7章的要求进行试验。

这些要求的目标是规定合理、谨慎、具有技术意义的试验内容。应对规划好的试验内容进行评估,以确保它们满足这些标准。

在本手册中所述的试验必须由接受过正式培训、有资格进行相关试验的人员来完成。建议对进行本手册所述试验的人员进行长期正规的知识和能力认证。1.3.2 试验条件公差

应对本手册所述的标称试验值采用试验条件公差。除非另有说明外,否则应采用表1-2中给出的最大允许公差作为试验条件。表1-2 作为试验条件的最大允许公差第2章鉴 定 试 验本章说明鉴定试验的最低要求,以及如何将这些试验应用于元器件、结构和飞行构件。2.1 验收和鉴定的关系

在所有情况下,鉴定试验量级和持续时间都应包含最坏情况下的使用寿命环境,其中包括验收试验量级和持续时间(含试验公差),并确保验收复验。对于所有试验件,都应在鉴定试验之前或者与其同步进行验收试验(包括功能和环境试验)。关于本节的例外情况,请参见附录C:PG3-81。2.2 元器件鉴定

在表2-1中给出了根据计划要求需要进行元器件鉴定试验的试验和元器件分类。如果一个元器件分属于多个类别,则应按照要求进行每一类的试验。在后面的章节中详细介绍了每种试验的要求。“需要”一词表示:如果元器件在其使用寿命内承受相关环境,则必须进行相关试验。关于本节的例外情况,请参见附录A:PG1-221;以及附录C:PG3-77。表2-1 元器件鉴定试验表2-1a 电晕试验电压标准2.2.1 功能试验

2.2.1.1 目的

本试验验证元器件功能满足元器件规格中给出的操作要求(比如光学、热等方面)。

2.2.1.2 试验说明

在电试验中,应在元器件电子接口采用预期电压、阻抗、频率、脉冲以及波形,其中包括所有冗余电路。在机械试验中,应采用合适的力矩、载荷和运动。应在整个规格范围内对这些参数进行合适的调整,并符合其使用寿命周期内的预期操作顺序。另外,还应测量元器件输出以验证元器件性能是否符合规范要求。相关性能还应包括电的连续性、稳定性、响应时间、对准、压力、泄漏,或与具体元器件配置相关的其他特殊功能试验。

2.2.1.3 补充要求

应在每次环境试验之前进行功能试验,以确保性能满足具体规范的要求。在每次环境试验之后都应进行相同的功能试验。在结构载荷试验过程中,如果施加了极限载荷条件,则不需要进行功能试验。2.2.2 热真空试验

2.2.2.1 目的

本试验旨在证明元器件能够在热真空环境中正常操作,该环境模拟元器件预期承受的最高和最低环境温度。

2.2.2.2 试验说明

元器件应安装于一个热控散热器上的一个真空室内,或者采用能模拟飞行环境的安装方式。

当真空室处于试验压力值时,应监控射频设备,以确保不会发生次级发射倍增。在开始一个温度周期时,真空室和元器件处于环境温度。在试验过程中让真空室降温,使元器件达到规定的低鉴定温度,然后保持稳定。在温度变化速度不超过5.4℉/h(3℃/h)以后,即表示温度达到稳定。

在轨道上操作的元器件应首先关闭,在经过足够长的均热期后再启动,以确保元器件内部温度在指定温度下稳定,然后再进行功能试验。在元器件操作状态下,真空室温度上升,使元器件鉴定温度达到上限。当元器件温度在指定数值达到稳定后,应关闭元器件,然后在给电路放电后重新启动。接下来,应将真空室和元器件的温度降低到环境温度,从而完成一个温度周期的操作。

关于本小节的例外情况,请参见附录A:PG1-77和PG1-87;以及附录C:PG3-46。

2.2.2.3 试验量级和持续时间

1.压力

压力应从大气压降到0.0001Torr(0.0133Pa)以下。关于本段落的例外情况,请参见附录A:PG1-190,附录B:PG2-109和PG2-143;以及附录D:GFE-75。

2.温度

在整个周期的热阶段,元器件温度应达到最高验收限值加上20℉(11.1℃)的裕度(最高设计温度);在冷阶段,则应达到最低验收试验温度减去20℉(11.1℃)的裕度(最低设计温度)。如有可能,最低温度限值应达到30℉(-1.1℃),如图2-1所示。如果电气/电子设备的最低范围(3.1.3.3B节)不包含验收限值±裕度,那么鉴定的最低范围应为140℉。关于本段落的例外情况,请参见附录A:PG1-75、PG1-172、PG1-183、PG1-209和PG1-219;附录B:PG2-39、PG2-40、PG2-59、PG2-65、PG2-82、PG2-86、PG2-87、PG2-89、PG2-98、PG2-120、PG2-133和PG2-134;附录C:PG3-84、PG3-100和PG3-195;以及附录D:GFE-101和GFE-113。

3.持续时间

至少应持续操作3个温度周期的时间。在每个周期中,元器件在最高温和最低温达到稳定之后,都应有一个保持期。元器件的保持期应足够长,以保持内部热平衡至少1h。应根据预鉴定分析或试验来确定达到热平衡所需的时间,或者在第一个鉴定热真空周期中在每个极值温度下将保持期延长到至少12h并测量元器件的内部热响应情况。关于本段落的例外情况,请参见附录A:PG1-152、PG1-158、PG1-182和PG1-235;附录B:PG2-78、PG2-109和PG2-148;附录C:PG3-82;以及附录D:GFE-08和GFE-49。

注:关于在提出本要求之前已经存在的例外情况,请参见附录A:PG1-77、PG1-83、PG1-85和PG1-88。

关于本小节的例外情况,请参见附录A:PG1-63、PG1-73、PG1-93、PG1-133、PG1-170、PG1-186、PG1-194、PG1-222、PG1-223、PG1-256、PG1-257和PG1-270;附录B:PG2-61、PG2-67、PG2-70、PG2-73、PG2-81、PG2-90、PG2-126和PG2-138;以及附录C:PG3-50。图2-1 元器件热/真空鉴定试验

2.2.2.4 补充要求

应至少在第一个和最后一个操作周期,在保持期之后以及元器件返回到环境温度之后进行功能试验,试验温度至少达到最高操作温度加20℉(11.1℃)以及最低操作温度减20℉(11.1℃)。在最高预期温度下的保持期可以采用加电或断电操作。在元器件操作温度范围内进行试验的其他时间内,应监控电气和电子元器件(包括冗余电路和路径)是否有故障和中断。关于本小节的例外情况,请参见附录A:PG1-63、PG1-133、PG1-170、PG1-186、PG1-189、PG1-194、PG1-222、PG1-223、PG1-254、PG1-256和PG1-257;附录B:PG2-59、PG2-61、PG2-67、PG2-70、PG2-73、PG2-81、PG2-90、PG2-124、PG2-126和PG2-138;以及附录D:GFE-89。

注:关于在提出本要求之前已经存在的例外情况,请参见附录A:PG1-73和PG1-93;以及附录C:PG3-50。

2.2.2.5 真空泄压/复压的要求

内部元器件应根据“操作”和“自动断电”进行泄压和复压试验。根据2.2.2.1节到2.2.2.4节进行的热真空鉴定试验可以替代这种泄压和复压鉴定试验。关于本小节的例外情况,请参见附录C:PG3-50和PG3-116;以及附录D:GFE-02、GFE-41和GFE-103。

1.操作

泄压操作元器件应进行如下试验。

元器件应安装在一个能够模拟在轨环境的真空室内。当元器件加电后,真空室压力应从大气压下降到指定的最低值。让元器件在预期温度稳定下来,并至少保持12h。然后让真空室返回到大气压压力。在完成真空试验之前和之后都应进行功能试验。

关于本段落的例外情况,请参见附录C:PG3-68。

2.自动断电

对于在泄压情况下自动断电的元器件,应进行如下试验。

元器件应安装在一个能够模拟在轨环境的真空室内。当元器件加电后,真空室压力应从大气压下降到指定的最低值。应操作组件,直到达到最低操作压力,然后将其断电。元器件应在指定的低压力值下保持足够长的时间,以确保任何气体外泄或内部压力泄漏速度达到稳定。在真空室复压且当真空室内达到其最低操作压力时,元器件应加电。真空室应返回到大气压力。在完成真空试验之前和之后都应进行功能试验。

关于本段落的例外情况,请参见附录C:PG3-69;以及附录D:GFE-115和GFE-116。2.2.3 热循环试验

2.2.3.1 目的

本试验旨在证明元器件能够在设计温度范围内操作,并承受在验收试验过程中为元器件进行的热循环屏蔽试验。

2.2.3.2 试验说明

当一个热循环开始时,元器件处于环境温度。在元器件处于操作状态(加电)之后,在监控参数的过程中,应降低真空室温度,使元器件达到指定的低鉴定温度值,此温度值在元器件上的典型位置进行测量,比如,在基板上的安装点(以传导为主的内部设计)或在容器上的代表点(以辐射为主的设计)。应给元器件断电,并在冷温度下达到稳定。经过足够长的保持期再启动元器件,以确保元器件达到内部热平衡。在元器件操作状态下,提升真空室温度,使元器件达到鉴定温度上限。当元器件温度在指定值达到稳定之后,可以将元器件断电,也可以继续通电。接下来,应让元器件有足够长的保持期,以达到内部热平衡。然后将元器件断电(如果尚未断电),并在电路放电后重新给元器件加电。继而将真空室和元器件的温度降低到环境温度,从而完成一个完整的热循环。关于本段落的例外情况,请参见附录B:PG2-57和PG2-146。

注:关于在提出本要求之前已经存在的例外情况,请参见附录A:PG1-89。

2.2.3.3 试验量级和持续时间

1.压力

一般采用环境压力。不过,也可以在减压(包括真空)条件下进行热循环试验。在测试非密封元器件时,真空室应充满干燥空气或氮气,以避免元器件表面和内部在低温下产生冷凝。

2.温度

在整个周期的热阶段,元器件温度应达到最高验收限值加上20℉(11.1℃)的裕度(最高设计温度);在冷阶段,则应达到最低验收试验温度减去20℉(11.1℃)的裕度(最低设计温度)。如有可能,最低温度限值应低于30℉(-1.1℃),参见图2-1。如果电气/电子设备的最低范围(3.1.3.3节)不包含验收限值±裕度,那么鉴定的最低范围应为140℉。关于本段落的例外情况,请参见附录A:PG1-75、PG1-139、PG1-168、PG1-173、PG1-205和PG1-231;附录B:PG2-39、PG2-40、PG2-57、PG2-60、PG2-63、PG2-65、PG2-72、PG2-82、PG2-87、PG2-99、PG2-120和PG2-132;附录C:PG3-93、PG3-100、PG3-109、PG3-130、PG3-142、PG3-148、PG3-152、PG3-157、PG3-172、PG3-178、PG3-192、PG3-207、PG3-210、PG3-221和PG3-225;以及附录D:GFE-14、GFE-37、GFE-56、GFE-60、GFE-61、GFE-67、GFE-96、GFE-101、GFE-102和GFE-104。

3.持续时间

持续时间应为验收试验热循环数的3倍,但不少于24个周期。如果热真空(T/V)循环温度包含热循环所需的温度,那么这些周期可以包含在所需的24个周期中。本试验可以在热真空中进行,并与2.2.2节中的热真空试验共同进行,前提是温度限值、周期数、温度变化速度以及保持时间符合此试验要求。在每个周期中,在高温和低温下都至少有1h的保持时间,在此过程中,应将试验件关闭,直到温度稳定后再启动。在高温和低温下的保持时间应足够长,以实现内部热平衡。传输速度不应低于每分钟1.0℉(0.56℃)。关于本段落的例外情况,请参见附录A:PG1-74、PG1-90、PG1-98和PG1-158;附录B:PG2-50、PG2-52、PG2-57、PG2-78和PG2-148;附录C:PG3-44、PG3-48、PG3-54、PG3-115、PG3-153和PG3-161;以及附录D:GFE-09、GFE-17、GFE-50、GFE-87和GFE-104。

关于这些段落的例外情况,请参见附录A:PG1-170和PG1-218;附录C:PG3-57;以及附录D:GFE-03、GFE-24、GFE-32、GFE-42、GFE-91和GFE-111。

2.2.3.4 补充要求

应至少在第一个和最后一个热循环内以及元器件返回到环境温度之后进行功能试验,试验温度至少达到最高操作温度加20℉(11.1℃)以及最低操作温度减20℉(11.1℃)。在试验的其他时间内,应通过各种操作模式和参数监控电气元器件(包括所有冗余电路)是否有故障和中断。关于本段落的例外情况,请参见附录A:PG1-99、PG1-170、PG1-218和PG1-227;附录B:PG2-57、PG2-60、PG2-63和PG2-124;以及附录D:GFE-15、GFE-24、GFE-32、GFE-38、GFE-91、GFE-105和GFE-111。2.2.4 正弦振动试验

2.2.4.1 目的

正弦振动试验用于如下目的中的一个或多个:(1)证明元器件能够承受为元器件设计的正弦或衰减正弦类动力振动环境,或在这种环境下操作。(2)确定可能导致飞行故障或需要进行后续振动试验的任何共振条件。(3)评估固件。(4)进行诊断试验。

2.2.4.2 试验说明

元器件应当通过元器件上的正常安装点安装到一个固件上。应该在彼此垂直的三个轴上测试元器件。应注意并记录明显的共振频率。在连接点的感应横轴加速度不应超过为横轴指定的最大试验值。

2.2.4.3 试验量级和持续时间

对于旨在确定共振条件或评估固件的试验(2.2.4.1节中目的(2)、(3)或(4)),应有足够的试验量级和持续时间,以实现诊断功能。可以使用正弦激发作为离散频率保持,或者作为扫频功能,其频率以对数方式变化。诊断试验的扫描速率应足够低,以便能识别明显的共振。用来证明耐用度的试验(2.2.4.1节中目的(1))应采用每个Oct两分钟的模式(除非可以根据操作环境的长期存在情况来确定扫描速率和保持时间)。振动值应足够高,以包含最大设计值对应的严重程度。

2.2.4.4 补充要求

如果预计在使用过程中会出现显著的正弦振动,那么应考虑进行旨在确定耐用度的正弦振动试验(2.2.4.1节中目的(1))。应在正弦振动试验之前和之后进行功能试验。在试验过程中,应给电气/电子元器件加电,并监控其参数是否有故障或中断。如果元器件要安装在航天器内的动力隔离器上,那么应当在鉴定测试期间将元器件安装到这些隔离器上,并在隔离器输入端控制振动试验值。2.2.5 随机振动试验

2.2.5.1 目的

本试验旨在证明元器件能够承受最大随机振动环境所导致的应力和累积疲劳损害。

2.2.5.2 试验说明

元器件应当通过元器件上的正常安装点安装到一个刚性固件上。元器件应该在三个彼此垂直的轴上都进行检测。在本试验中,阀门应加压到操作压力。如果在上升过程中加压,则需监控内部压力衰减。关于本段落的例外情况,请参见附录A:PG1-242;以及附录B:PG2-105。

2.2.5.3 试验量级和持续时间

在三个正交轴上的试验时间都应为在飞行过程中预期承受最大数值和频谱的时间的3倍,或者元器件随机振动验收试验时间的3倍(如果该值较大),且每轴试验时间不少于3min。元器件随机振动试验量级和频谱应包含如下范围。(1)预期最大飞行数值和频谱,但不小于根据141 dB声环境推导的数值(其频谱由NSTS 21000-IDD-ISS 4.1.1.5节定义)。(2)验收试验量级和频谱加上试验公差。关于本要求的例外情况,请参见附录A:PG1-138、PG1-181、PG1-196和PG1-242;附录B:PG2-100和PG2-105;附录C:PG3-43、PG3-78、PG3-79、PG3-80、PG3-106和PG3-145;以及附录D:GFE-20、GFE-58和GFE-59。

关于本小节的例外情况,请参见附录A:PG1-136、PG1-147、PG1-170、PG1-234和PG1-236;附录B:PG2-44、PG2-64、PG2-74、PG2-76、PG2-111、PG2-123和PG2-139;附录C:PG3-59、PG3-70、PG3-90、PG3-97、PG3-121和PG3-197;以及附录D:GFE-04、GFE-19、GFE-26、GFE-34、GFE-43、GFE-57、GFE-64、GFE-66、GFE-80和GFE-100。

2.2.5.4 补充要求

在随机振动试验期间,应给电气和电子元器件加电和监控是否有故障或中断。对于安装在飞行器中的隔离器上的元器件,应分析鉴定随机振动试验,以确定在试验过程中元器件是否应当安装在隔离器上,还是应该在试验中以硬安装方式安装在振动器上。

在所有情况下,鉴定试验的元器件输入都应包含验收试验值加上试验公差。如果需要在鉴定随机振动试验过程中采用硬安装,那么可能需要第二次鉴定随机振动试验,以证明隔离器设计方案合理。

关于本小节的例外情况,请参见附录A:PG1-147、PG1-170、PG1-229和PG1-244;附录B:PG2-54、PG2-76、PG2-111、PG2-121和PG2-139;附录C:PG3-52、PG3-59、PG3-64、PG3-65、PG3-70、PG3-71、PG3-72、PG3-73、PG3-86、PG3-88、PG3-95、PG3-104、PG3-112、PG3-122、PG3-132、PG3-138、PG3-143、PG3-159、PG3-173、PG3-179、PG3-193、PG3-205、PG3-208和PG3-223;以及附录D:GFE-04、GFE-21、GFE-26、GFE-34、GFE-43、GFE-52、GFE-77和GFE-80。2.2.6 声振动试验

2.2.6.1 目的

本试验旨在证明元器件能够承受设计数值的声环境。如果通过分析认定此环境(而不是随机振动)是最坏情况,或者因为元器件尺寸和重量的原因而无法实现随机振动,则应进行声学试验。进行声学试验的前提是此试验能够将元器件激发到合适的振动数值。

2.2.6.2 试验说明

元器件应安装在一个可以产生所需声压值的回响声学单元内。在整个真空室内应有统一的声能密度。元器件配置(比如展开或收起)应该与其承受飞行动力环境时一样。首选的试验方法是将元器件安装到飞行类支撑结构,并拆下地面搬运设备。

2.2.6.3 试验量级和持续时间

声压值应至少达到最大预期飞行数值和频谱,但不低于根据141 dB的整体声环境推导的数值(其频谱由NSTS 21000-IDD-ISS 4.1.1.5节定义)。持续时间应为飞行过程中预期承受最大环境时间的3倍或者声验收试验时间的3倍(以两者中较大者为准),但不小于3min。

2.2.6.4 补充要求

应在声学试验之前和之后进行功能试验。电气和电子元器件应在试验过程中加电和监控。在试验过程中,应监控参数以确定是否有故障或中断。对于表面积与体积比较大的元器件,比如大天线和太阳能电池阵列,无法通过机械振动合理模拟操作动力环境的方式进行试验。对于这种元器件配置,需要进行声学试验。如果需要声元器件试验,则不需要进行随机振动试验。2.2.7 热冲击试验

2.2.7.1 目的

本试验旨在证明元器件是否能够承受预期的最大冲击环境。

2.2.7.2 试验说明

元器件应当通过元器件的垂直安装点安装到一个固件上。所选的试验方法应能够满足所需的冲击谱,其瞬态持续时间与飞行冲击中的预期时间类似。将设备安装到实际或类似动力结构上,可以比安装在刚性结构(比如振动器电枢或滑动台)达到更符合实际的试验效果。

2.2.7.3 试验量级和接触时间

在三个正交轴的每个轴方向上,冲击谱都应至少达到最大预期值加上6 dB。应施加足够数量的冲击,从而在三个正交轴每个轴的两个方向上至少3次满足幅值标准。不过,如果可以创建一个合适的试验环境,以满足同一应用中所有6个方向的幅值要求,那么本试验环境条件应施加3次。关于本要求的例外情况,请参见附录B:PG2-141。

2.2.7.4 补充要求

在试验之前和之后应进行目测检查。目测检查不需要进行任何拆卸操作。如果要求电气和电子元器件在飞行冲击事件中正常操作,应对其进行加电,并进行监控。应在所有冲击试验之前和之后进行一次功能试验,并在冲击过程中监控参数,从而评估性能并检查有无任何故障。震动不应传递并且其幅度不应超过规定的限值。如果元器件要安装在航天器的动力隔离器上,则应该在鉴定试验期间将元器件安装在这些隔离器上。关于本要求的例外情况,请参见附录B:PG2-141。2.2.8 加速度试验

2.2.8.1 目的

本试验旨在证明元器件是否能够承受设计的加速度环境或在该环境下操作。

2.2.8.2 试验说明

元器件应当通过元器件的垂直安装点安装到一个试验固件上。应该在三个彼此垂直轴的每个轴上测试元器件。指定的加速度应施加到试验件的几何中心。

2.2.8.3 试验量级和持续时间

1.加速度值

试验加速度值应至少在三个正交轴每个轴的每个方向达到设计值。

2.持续时间

在每个轴每个方向的试验时间应为5min。

2.2.8.4 补充要求

应在加速度试验之前和之后进行一次功能试验。如果在上升过程中操作电气元器件,应在试验过程中加电,并监控其参数以确定故障或中断。如果元器件要安装在航天器中的动力隔离器上,则应当在鉴定试验过程中将元器件安装到这些隔离器上。2.2.9 湿度试验

2.2.9.1 目的

本试验旨在证明元器件能够顺利承受在组装、试验、运输、存放、准备发射、升空、在轨操作、下降和转场飞行过程中可能承受的最大预期湿度环境,同时不会显著影响其性能。

2.2.9.2 试验说明

元器件应安装在真空室中,并根据如下条件进行试验。

1.试验前的条件

真空室温度应处于室温,湿度不可控。

2.第1个周期

温度应在1h内增加到+95℉(+35℃);接下来的1h,温度将保持在+95℉(+35℃)的同时将湿度增加到至少95%。这些状态应至少保持2h。然后在2h内将温度降低到+36℉(+2.2℃),同时相对湿度保持稳定,不超过95%。这些状态应至少保持2h。

3.第2个周期

应重复第1个周期,不过温度应在2h内从+36℉(+2.2℃)增加到+95℉(+35℃)(直到真空室达到+95℉(+35℃)的温度再增加湿度)。

4.第3个周期

真空室温度应在两小时内增加到+95℉(+35℃),同时不增加真空室的湿度。接下来,应使用室温空气干燥试验元器件,通过为真空室吹6h的空气来达到50%的最大相对湿度。每分钟使用空气的数量应等于试验真空室体积的1~3倍。对于干燥试验元器件,可以使用一个合适的容器取代试验真空室。

5.第4个周期

应将元器件放在试验真空室内,在1h内将温度增加到+95℉(+35℃),相对湿度增加到90%。这些最终状态应至少保持1h。接下来,在1h内将温度降低到+36℉(+2.2℃),而相对湿度则稳定在90%,然后将这些状态至少保持1h。最后进行一个干燥周期的操作(参见第3个周期)。

2.2.9.3 补充要求

应在试验之前以及第3个周期结束时对元器件进行功能试验(在干燥后的两小时内),并目测检查是否有性能下降或损害的情况。应在第4个周期的稳定期内对元器件进行功能试验,也就是在达到+95℉(+35℃)和90%相对湿度1h后,以及达到+36℉(+2.2℃)和90%相对湿度1h后。在将元器件从真空室取出之后,可以目测检查到是否有性能下降或损害的情况。2.2.10 压力试验

2.2.10.1 目的

本试验旨在证明压力容器、压力线路、固件和阀门等项目的设计和制造有足够的裕度,可以确保在最大预期操作压力下不会出现结构故障或过度变形。

2.2.10.2 试验说明

1.耐压

对于压力容器、压力线路和固件等项目,元器件温度应符合关键应用温度,并至少进行1个周期的耐压。1个耐压周期应包括:将内部压力(通过静水力学或气动方式)升高到耐压,保持该压力5min,然后将压力降低到环境压力。如果有任何永久形变、变形或故障的基线,则表示未能通过试验。关于本段落的例外情况,请参见附录C:PG3-117。

2.阀门的耐压

当阀门处于打开和闭合位置时,应至少为入口施加1个周期(5min)的耐压。在5min的加压期之后,入口压力应降低到环境压力。可以目测检查试验件的内部和外部有无变形迹象。如有变形迹象,则表示未通过试验。可以在室温下进行试验。

3.极限压力

对于压力容器、压力线路和固件等项目,元器件温度应符合关键应用温度,元器件应加压到设计的极限压力或更大。应以均匀速度施加内部压力,避免冲击载荷所产生的应力产生影响。对实际飞行件,不应进行极限试验。关于本段落的例外情况,请参见附录B:PG2-80。

4.阀门的极限压力

当阀门处于打开和闭合位置时,应为入口施加5min的设计极限压力。在5min加压期之后,入口压力应降低到环境压力。可以目测检查试验件的外部有无任何变形或故障。试验可以在室温下进行。对实际飞行件,不应进行极限试验。

2.2.10.3 试验量级

1.温度

温度应按照试验说明的规定。另外,如果可以通过调整耐压来补偿温度对强度和断裂韧度的影响,则可以在室温下进行试验。

2.耐压

耐压应按照SSP 30559 第3章的规定。

3.极限压力

极限压力应按照SSP 30559 第3章的规定。关于本段落的例外情况,请参见附录A:PG1-148;以及附录C:PG3-158。

关于本小节的例外情况,请参见附录D:GFE-10、GFE-53、GFE-98和GFE-99。

2.2.10.4 补充要求

元器件应能承受耐压,同时不产生泄漏或有害的变形。在进行所有试验时,都应遵循相关安全标准。

关于本段落的例外情况,请参见附录D:GFE-53、GFE-98和GFE-99。2.2.11 泄漏试验

2.2.11.1 目的

本试验旨在证明密封和加压元器件能够满足元器件开发规范中规定的泄漏速度要求。

2.2.11.2 试验说明

应在开始进行如下元器件鉴定试验之前以及完成这些试验之后进行元器件泄漏试验:①热真空和/或热循环;②随机、正弦或声振动;③热冲击;④湿度。采用泄漏试验方法的灵敏度和精度应符合规定的元器件允许最大泄漏速度。要检测的最小泄漏速度值应至少是泄漏试验的灵敏度值的2倍,以确保测量数据的可靠性。如果温度可能影响密封材料或表面,则应评估硬件设计和操作特征。如果有技术保障,应在最低和最高温度限值进行泄漏试验。如果通过评估确定:因为构成组件的一个或多个低层元器件的原因,可以为一个指定的组件级温度限值泄漏试验提供技术保障。并证明所有这些低层元器件都在低层鉴定试验中在温度限值下进行了合适的泄漏试验,那么较高层的组件就不需要在温度限值下进行泄漏试验。应采用如下方法之一或者符合第8章标准的另外一种合适的泄漏试验方法。应对加压元器件使用以下第一、二、三、四、五、八、九、十、或十一种方法;应对密封元器件使用第六或第七种方法。只有在经过相关的安全组织批准之后,才能在元器件压力试验之前进行泄漏试验。在所有情况下,都应在元器件耐压试验之后进行泄漏试验。(1)第一种方法(浸没,仅用作一种通过/未通过试验;本方法不对元器件泄漏速度进行量化测量)。本方法可以用于加压元器件和系统的总体或局部的内部-外部泄漏试验。在试验液体接触表面之前,内部气体压力应施加在整个压力边界至少 15min。要检查区域的照明2亮度至少应为1000cx(勒克斯)或1000lm/m(流明/平方米)(100fc(尺烛光,footcandle))。在被检查表面区的照明应没有阴影。观察者眼睛与被检查表面的距离应不超过60cm(约2ft)。可以使用放大镜来提高检查效果。元器件应完全浸没在液体中。元器件的关键面或者相关面应在同一个水平面内并朝上。在浸没过程中不应出现泄漏(如果元器件发出一个或多个气泡则说明存在泄漏)。

注:关于此前在版本T的SSP 41172中所述总泄漏试验要求之前已经存在的例外情况,请参见附录C:PG3-200。(2)第二种方法(真空室)。本方法可以用于加压元器件和系统的总内部-外部泄漏试验。元器件应放在一个真空室(钟形容器)内,并使用一个适合所用示踪气体的泄漏检测器进行泄漏试验。真空室系统泄漏试验灵敏度应进行鉴定和记录,其标准泄漏不应超过元器件的最大允许泄漏要求。元器件应填充已知浓度的示踪气体,并达到所需的压力。应保持此压力,直到泄漏检测器输出达到稳定(稳定的定义:在间隔时间不短于5min的连续3次读数中,泄漏检测器测量输出结果差异不超过10%,其中包括第一次和最后一次测量)。应记录校准数据和泄漏检测器初始和最终读数。应记录最终的元器件泄漏速度,在15min内至少应记录3个数据点,以证明满足了上述的稳定性要求。(3)第三种方法(压力变化)。在加压元器件和系统的总内部-外部泄漏试验中可以使用压力衰减技术。为了提高这种技术的精度,可以将一个参考容器连接到加压元器件或系统。如果环境温度变化,应考虑元器件和参考容器容积的变化。在密封元器件和系统的总外部-内部泄漏试验中,可以使用升压技术。应在所需的时间内监控元器件内部压力、大气压力和环境温度(或元器件温度),以确定实际压降或升压以及相应的泄漏速度。压力表/传感器应有合适的精度和灵敏度,以便能测量所需的最低压力变化。应考虑计算泄漏速度时所用的受压元器件和试验固件所有内部体积的相关公差/误差,并作为最大正值。(4)第四种方法(化学指示剂,仅用作一种通过/未通过试验;本方法并不对元器件泄漏速度进行量化测量)。所有可能泄漏操作液体的接缝、端子和夹管都应采用一种合适的指示剂,比如稀释的酚酞溶液,或符合ASTM 1066.95(2000)版本要求的其他合适的变色指示剂,比如比色剂。如果指示剂颜色变化,则说明出现了泄漏。在试验之后,应除去指示剂(比如使用蒸馏水)。(5)第五种方法(检测器探头,仅用作一种针对各接缝(比如焊缝和机械固件)的通过/未通过试验;本方法不对元器件泄漏速度进行定量测量)。此检测器探头是一种半定量技术,用来检测和定位加压元器件与系统内的内部-外部泄漏,但是不应视为定量技术。元器件应填充一种已知浓度的示踪气体,并达到所需的压力。在检查之前,耐压应保持至少持续30min。在检查之前,应测量示踪气体位置,并校准泄漏试验设备,其方法将检测器探头末端穿过一个已校准泄漏锐孔(校准的泄漏幅度应等于或小于最大允许泄漏速度)。得到的泄漏检测器输出应至少比示踪气体位置高40%。在所需的浸泡时间之后,检测器探头末端应在试验表面穿过,其扫描速度和距离与系统校准时一样。每隔60min以及每次变更试验指挥/操作者时,都重复进行系统校准。任何泄漏检测器输出如果超过确定的失踪气体背景以及大气示踪气体变化和泄漏检测器漂移容差(两者相加不超过示踪气体背景的40%),则表示存在泄漏。

注:关于SSP 41172版本T中加压流体系统元器件的已有例外情况,请参见附录A:PG1-207、PG1-212、PG1-214、PG1-216和PG1-252。(6)第六种方法(排气罩)。本方法可以用于密封元器件和系统的所有外部-内部泄漏试验。元器件内部空间应泄压到足以满足一种示踪气体泄漏检测器要求的真空度。在确定系统灵敏度时,应在距离泄漏检测器的最远点安装一个标准泄漏缝隙。元器件的外部表面应承受其浓度经过验证的示踪气体。应保持压力,直到泄漏检测器输出达到稳定(稳定的定义:在间隔时间不短于5min的连续3次读数中,泄漏检测器测量输出结果差异不超过10%,其中包括第一次和最后一次测量)。应记录校准数据和泄漏检测器初始和最终读数。应记录最终的组元器件泄漏速度,在15min内至少应记录3个数据点,以证明满足了上述的稳定性要求。(7)第七种方法(示踪探头,本方法可以用来定位已知的外部-内部泄漏,不过不允许用来验证飞行硬件具体的允许的泄漏速度)。元器件内部空间应泄压到足以满足一种示踪气体泄漏检测器要求的真空度。示踪探头连接到一个 100% 示踪气体源,在另外一端带有一个阀门开口,以便使示踪气体流通过元器件。如果泄漏检测器发现示踪气体有任何高于背景的情况,都表示存在泄漏。(8)第八种方法(累积)。本方法可以用于加压元器件和系统的所有内部-外部泄漏试验。元器件应封闭在一个合适的外壳内。此外壳应进行校准,其方法是将一个标准泄漏装置放在外壳内并保持事先确定的时间,然后将一个检测器探头安放在外壳内,并记录最大泄漏检测器响应值。接下来,应使用氮气或空气净化外壳。元器件应填充一种已知浓度的示踪气体,并达到所需的压力。在检查之前,耐压应至少保持 30min。然后应使用氮气或空气净化外壳。在经过校准时间后,应将检测器探头放在外壳内。应记录校准数据以及泄漏检测器初始和最终读数。另外,还应记录最终元器件泄漏速度。(9)第九种方法(体积排量)。本方法可以用于加压元器件的所有内部-内部泄漏试验,比如阀门、压力调节器、或热交换器。元器件的一侧应加压到所需的压力,而在内部屏障的另外一侧应与大气隔离,并连接到一个合适的设备,以便证明体积排量。为此,将采用一种液体排量,或者沿着测量设备的刻度移动一个液体弯月面。(10)第十种方法(泄漏检测器直接连接)。本方法可以用于加压元器件的所有内部-内部泄漏试验,比如阀门、压力调节器或热交换器。元器件的一侧应填充一种已知浓度的示踪气体,并达到所需的压力,而内部屏障的另外一侧应与大气隔离,并连接到泄漏检测器。应保持压力,直到泄漏检测器输出达到稳定(稳定的定义:在间隔时间不短于5min的连续3次读数中,泄漏检测器测量输出结果差异不超过10%,其中包括第一次和最后一次测量)。应记录校准数据和泄漏检测器初始和最终读数。应记录最终的元器件泄漏速度,在 15min内至少应记录 3 个数据点,以证明满足了上述的稳定性要求。(11)第十一种方法(局部真空室)。本方法可以用于加压元器件和系统的局部内部-外部泄漏试验。连接到示踪气体泄漏检测器的局部真空室(钟形容器)应安装在元器件区,以进行泄漏试验。应使用一个标准泄漏缝隙鉴定并记录局部真空室系统灵敏度,不超过元器件的最大允许泄漏速度要求。元器件应填充一种已知浓度的示踪气体,并达到所需的压力。应保持压力,直到泄漏检测器输出达到稳定(稳定的定义:在间隔时间不短于5min的连续3次读数中,泄漏检测器测量输出结果差异不超过10%,其中包括第一次和最后一次测量)。应记录校准数据和泄漏检测器初始和最终读数。应记录最终的元器件泄漏速度,在 15min内至少应记录3个数据点,以证明满足了上述的稳定性要求。

注:关于在当前要求之前已经存在的例外情况,请参见附录A:PG1-192、PG1-246、PG1-266和PG1-268;附录B:PG2-68、PG2-107、PG2-114、PG2-116和PG2-118;以及附录C:PG3-177和PG3-183。

2.2.11.3 试验量级和持续时间

在进行泄漏试验时,应将元器件加压到最大设计压力,然后再在最小设计压力下进行试验(如果密封效果取决于正确的密封压力),不管采用何种方法,试验时间都应足够长,以便检测任何超标泄漏。

注:关于版本T的SSP 41172中所述以前微弱泄漏试验要求的例外情况,请参见附录A:PG1-192、PG1-201、PG1-210、PG1-250、PG1-264和PG1-268。关于版本T的SSP 41172中所述以前总泄漏试验要求的例外情况,请参见附录B:PG2-101。关于版本T的SSP 41172中所述以前微弱泄漏试验要求的例外情况,请参见附录B:PG2-92、PG2-96和PG2-103;以及附录C:PG3-128、PG3-198和PG3-228。

注:关于版本T的SSP 41172中所述以前加压系统和元器件泄漏要求的例外情况,请参见附录C:G3-136、PG3-155、PG3-163和PG3-202。

关于本小节的例外情况,请参见附录A:PG1-248、PG1-258和PG1-262;附录B:PG2-150;附录C:PG3-124、PG3-126、PG3-134、PG3-140、PG3-213、PG3-220和PG3-226;以及附录D:GFE-10和GFE-28。

2.2.11.4 补充要求

元器件泄漏试验被视为元器件鉴定环境试验的一部分,因为其结果属于验证这些试验成功标准的一部分。2.2.12 电磁兼容性试验

2.2.12.1 目的

本试验旨在证明正常操作条件下元器件的电磁干扰特征(发射和敏感性)不会导致元器件故障,元器件不会发出、传播或产生导致其他系统元器件故障的干扰信号。

2.2.12.2 试验说明

试验应符合SSP 30237的要求。应评估每个元器件以确定应根据SSP 30238的要求进行哪项试验。

2.2.12.3 试验量级和持续时间

试验量级和持续时间应符合SSP 30237。关于本段落的例外情况,请参见附录A:PG1-170。关于本小节的例外情况,请参见附录D:GFE-11。

2.2.12.4 补充要求

应根据2.2.1节的要求,在敏感性试验之前和之后进行电气功能试验。电气功能试验应足够全面,以确保在电磁干扰/电磁兼容性试验期间,元器件或者对电磁干扰(电磁干扰)/电磁兼容性(电磁兼容性)特征具有关键作用的电路不会出现无法接受的性能下降和故障。关于本段落的例外情况,请参见附录A:PG1-170。2.2.13 使用寿命试验

2.2.13.1 目的

本试验的目的是进一步确认:可能存在磨损、漂移或疲劳型故障模式的元器件能够在重复地面试验和飞行过程中承受预期的最大操作周期数,同时其功能不会超出允许限值以外。关于结构元器件,请参见SSP 30559。

2.2.13.2 试验说明

设置的试验硬件操作条件应能模拟它们要承受的飞行条件。所选的这些环境条件应符合最终使用要求以及相关元器件在整个使用寿命内的特征。典型的环境包括周围环境、热、热真空以及各种条件的组合。硬件应从生产件中随机选择,并可以包含一个鉴定件。设计的试验应能证明元器件是否可以承受在其使用寿命内预期的最大操作时间和最大操作周期数,并有一个合适的裕度。对于工作循环百分比相对较低的元器件,可以将工作循环压缩到一个允许的总试验时间内。对于在轨道连续操作或者工作循环百分比很高的元器件,可以采用加速试验技术,前提是能证明这种方法有效。

2.2.13.3 试验量级和持续时间

1.压力

除了可能因为真空环境而导致性能下降的非密封件以外,都应采用环境压力。在这种例外情况下,应采用低于0.0001Torr(0.0133Pa)的压力。

2.环境值

应采用预期最大环境值。对于加速寿命试验,所选的环境值可以比飞行值更严格,前提是在预期应力条件下,可以明确更高应力与寿命的关系,不会导致额外的故障机制。

3.持续时间

在元器件寿命试验中,总操作时间或操作周期数应为预期操作寿命内的两倍,其中包括地面试验,从而证明裕度合适。关于本段落的例外情况,请参见附录B:PG2-95。

4.功能工作循环

在试验开始之前应进行全面的功能试验,在每操作168h后以及在最后两小时的试验中也应进行功能试验。另外,还应定期进行简短的功能试验,以确认元器件的操作在规格范围内。

2.2.13.4 补充要求

对于统计型寿命试验,持续时间取决于要验证的样本数量、置信度和可靠性。2.2.14 电晕/起弧试验

2.2.14.1 目的

本试验的目的是确保在上升/下降或泄压/复压活动期间所需的非密封电气/电子元器件不会出现有害的电晕/起弧。只有采用密封底盘设计的电气/电子元器件或在太空真空条件下启动的元器件才不需要进行电晕/起弧试验。本试验应作为热真空或泄压/复压鉴定试验的一部分。

2.2.14.2 试验说明

元器件应在环境条件下放在一个真空室内。给元器件加电并进行监控,然后应将真空室压力降低到指定的低压力值。压力从20Torr变化到0.001Torr(或相反)的时间至少应为10min,以便为临界压力区提供足够多的时间。应在临界压力区复制最坏情况设计方案以及最有可能导致电晕/起弧的操作条件(通过元器件设计功能或外部感应瞬态条件)。除非为了验证是否存在电晕/起弧而需要在临界压力区对元器件进行全面功能试验外,否则不需要进行这种试验。这种电晕/起弧监控可以在真空室泄压或复压过程中进行。接下来,应让真空室返回到环境压力。

2.2.14.3 试验量级和持续时间

1.压力

压力应从环境压力降低到0.001Torr以下。

2.温度

应采用环境温度。

2.2.14.4 补充要求

应分析元器件设计和操作特征,以确定合适的电晕监控技术。可以使用MSFC-STD-531作为参考。2.3 结构鉴定试验2.3.1 静态结构载荷试验

2.3.1.1 目的

本试验旨在证明在模拟临界环境下(比如温度、加速度、压力以及在寿命周期内预期发生的其他相关载荷条件下)结构是否能分别满足强度、刚度要求或同时满足两者要求。

2.3.1.2 试验说明

鉴定试验件采用的结构配置、材料和制造过程应与飞行件相同。如果要改造或强化结构以满足具体的强度或刚度要求,所有更改的结构都应与飞行件采用的修改一致。支撑和载荷施加固件应包含相邻结构区的合适复制件,以便为模拟飞行件中的相关部件提供边界条件。应为结构施加能代表限值载荷和极限载荷的静态载荷,并记录应变和变形的测量值。应在施加载荷之前和取消限值/极限载荷之后测量应变和变形,并在达到限值/极限载荷过程中的若干个中间点进行测量,以便于以后进行诊断。试验条件应包含加速度、压力、预载荷和温度的综合效果。只要通过模拟实现了故障模式和设计裕度,就可以在试验中模拟出这些效果。比如,往往可以通过增加机械载荷来模拟温度效果,比如材料性能退化以及其他热应力。应通过飞行剖面分析来确定施加热应力的合适顺序或同时性。如果以前加载的载荷会影响试验件结构的适合性,则应在试验要求中包含相关内容。最终试验可以达到故障状态,以充分证明能够适应内部载荷的重新分布,为任何后续设计修改提供数据,并为所有减重计划提供数据。在限值载荷下的故障应包含有害的变形(如SSP 30559中的定义),在极限载荷下的故障则应包含断裂或坍塌。

2.3.1.3 试验量级和持续时间

1.静态载荷

载荷应增加到指定的试验载荷。如果一个载荷或其他环境对结构功能有缓解、稳定或其他有益的影响,则应使用最小(而不是最大)设计载荷,并且不应使用任何安全系数来增加它。

2.温度

应采用临界飞行温度—载荷综合条件,以确定在飞行过程中预期遇到的最坏情况应力。

3.载荷持续时间

载荷持续时间应足够长,以记录试验数据,比如应力、应变、变形和温度。

关于本要求的例外情况,请参见附录B:PG2-142。

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