本發(fā)明屬于航天器泄漏檢測技術領域，具體來說，本發(fā)明涉及航天器在總裝期間和發(fā)射場推進燃料加注后推進系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)以及航天器上對示漏氣體有特殊要求的密封系統(tǒng)的泄漏檢測，是一種新型的航天器泄漏檢測和測量方法。
背景技術：
航天器所攜帶的氣體和液體大多具有高壓、易燃、易爆性質且具有一定毒性，一旦泄漏在地面時會對人的生命安全構成威脅，泄漏嚴重時會發(fā)生爆炸，造成嚴重的質量事故。航天器上天后的泄漏會使推進劑量減少，縮短航天器使用壽命；同時泄漏引起的電暈放電、背景增加等，會對實驗和通信設備造成嚴重的干擾；載人航天器如果發(fā)生泄漏會嚴重威脅航天員的生命安全，直接導致飛行任務無法完成，以失敗告終，甚至機毀人亡的慘幕。因此航天器在總裝研制階段和發(fā)射場階段需要多次檢測密封系統(tǒng)的泄漏指標，以滿足要求。
目前，氦質譜檢漏儀和對應的氦質譜檢漏方法是航天器檢漏工作中最常用的檢漏設備和檢漏方法，氦質譜檢漏儀具有設備體積小、移動靈活、檢測靈敏度高，測試時間快，定性定量容易等優(yōu)點，所以其被廣泛的應用在檢漏的各個領域內，但是其缺點是只能使用氦氣或氫氣作為示漏氣體，其它示漏氣體使用該設備無法進行檢漏。隨著航天技術的發(fā)展和航天器總裝任務量增 加，要求檢漏工作時間短、檢測靈敏度高(DFH-5衛(wèi)星平臺)，多個密封系統(tǒng)同時進行檢測(921平臺等)，檢測氙氣的泄漏(電推進衛(wèi)星平臺)等，使得現(xiàn)有氦質譜檢漏儀和氦質譜檢漏方法無法滿足航天器泄漏檢測的新需求。為了滿足型號任務需求，因此有必要尋找一種能夠檢測多種示漏氣體的航天器泄漏檢測方法，滿足航天器任務需求。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是解決航天器在總裝期間多個密封系統(tǒng)無法進行并行泄漏檢測問題和解決航天器推進系統(tǒng)燃料和工質泄漏的無法檢測問題。
航天器在總裝期間密封系統(tǒng)的密封性能需要進行多次測量，而且航天器的密封系統(tǒng)數(shù)量多，常規(guī)的氦質譜非真空累積法一次只能對一個系統(tǒng)進行檢測，增加了航天器總裝時間，降低工作效率。同時隨著航天器發(fā)展出現(xiàn)部分密封系統(tǒng)內部直接充非氦工質，如熱控系統(tǒng)的管路內充乙烷、丙烯或氨，環(huán)控系統(tǒng)的管路內充全氟三乙胺等；發(fā)射場電推進系統(tǒng)加注后燃料為氙氣等，這都使得常規(guī)泄漏檢測方法無法滿足航天器新的檢測需求。
利用氣相色譜技術可以定性、定量檢測不同氣體成分的原理設計了一種新的航天器泄漏檢測方法。該方法可以并行檢測航天器的多個密封系統(tǒng)，可以對多種示漏氣體或航天器工質及燃料進行定量檢測。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術解決方案：
基于氣相色譜法的航天器系統(tǒng)漏率的測量裝置，主要包括高純載氣氣源、氣相色譜儀、抽氣泵、風機、收集容器、取樣管路和標準氣體氣源，若干個風機均勻設置在收集容器的各個角落，氣相色譜儀分別與標準氣體氣源、高純載氣氣源連通，并經(jīng)過抽氣泵與貫穿收集容器壁的多路取樣管路連通。
其中，標準氣體氣源配置為已知量濃度的一種或多種示漏氣體的氣源。
利用上述基于氣相色譜法的航天器系統(tǒng)漏率測量裝置進行檢漏的方法， 包括如下步驟：
向一個或多個航天器密封系統(tǒng)充入一定壓力的不同種示漏氣體或示漏工質，將航天器放置在收集容器內，用氣相色譜儀測試當前收集容器內示漏氣體的濃度，靜置一定時間后用氣相色譜儀再次測試收集容器內的不同示漏氣體的濃度變化，依據(jù)泄漏原理計算航天器不同密封系統(tǒng)的泄漏值。
其中，所述方法具體包括以下步驟：
1)確定航天器需要進行密封系統(tǒng)檢測的數(shù)量，選擇不同的示漏氣體；
2)找到多種示漏氣體在氣相色譜儀上檢測參數(shù)，主要包含柱溫、載氣流速、色譜柱類型、檢測器種類、載氣種類以及程序升溫的方法；
3)在氣相色譜檢測參數(shù)不變的情況下，確定不同示漏氣體的保留時間；
4)向航天器不同的密封系統(tǒng)充入一定壓力的不同示漏氣體；
5)將航天器放置在收集容器內，并密封收集容器；
6)開啟風機對收集容器內的空氣進行攪動，攪動時間(t0)為直至將收集容器內的氣體攪動均勻為止；
7)停止風機循環(huán)，用氣相色譜儀對收集容器內的一種或多種示漏氣體進行檢測，并分別檢測收集容器內不同位置；
8)用氣相色譜儀檢測標準氣體，依據(jù)外標法或歸一化法，計算出收集容器內一種或多種示漏氣體的濃度Ai0；外標法是通過測試標準氣體中某種示漏氣體的已知濃度來確定該氣體的待測氣體濃度；歸一化法是將測試氣體(混合氣體)中所有組分的含量累加結果記為1或100％，進而可以確定某一種氣體在被測試氣體中的含量；
9)靜置一定時間t后，開啟風機攪動時間為t0；
10)重復步驟7)和步驟8)，計算出收集容器內一種或多種示漏氣體的濃度Ai1；
11)依據(jù)色譜法系統(tǒng)漏率計算公式(1)，計算航天器某一密封系統(tǒng)的總漏率；
式中，Qi為航天器密封系統(tǒng)中第i系統(tǒng)的系統(tǒng)漏率(i＝0,1,2,3....)，單位Pa.m3/s；
P0為收集容器內的環(huán)境氣壓，單位Pa；
Ai1為航天器在收集容器內靜置一定時間(t)后i示漏氣體濃度，單位為百分含量；
Ai0為航天器在收集容器放置初時i示漏氣體濃度，單位為百分含量；
V1為航天器體積，單位m3；
V2為收集容積體積，單位m3；
t為航天器在收集容器內靜置時間，單位為s。
其中，步驟7)中，檢測前需要提前開啟抽氣泵。
本發(fā)明的優(yōu)點主要有：
1)可以用多種示漏氣體并行檢測航天器多個密封系統(tǒng)的漏率，縮短航天器密封系統(tǒng)泄漏檢測時間；
2)可以檢測多種示漏氣體，解決了氦質譜檢漏方法中只能以氦氣作為示漏氣體的限制，使得氣相色譜法檢漏不僅滿足航天器總裝期間的密封系統(tǒng)泄漏檢測，也可以滿足航天器密封系統(tǒng)加注真實工質和加注燃料后的定量泄漏檢測；
3)氣相色譜法檢漏相比較與氦質譜法檢漏具有取樣簡單，設備操作簡單不易損壞的優(yōu)點，氦質譜檢漏法需要真空環(huán)境，設備操作復雜容易造成損壞；
4)氣相色譜法檢漏不用放樣操作，直接采用標準氣或歸一化法就可以計算出示漏氣體的濃度量，具有定量優(yōu)勢，并可以減小系統(tǒng)誤差。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的基于氣相色譜法的航天器系統(tǒng)漏率檢測系統(tǒng)示意圖。
其中，1、高純載氣氣源；2、氣相色譜儀；3、抽氣泵；4、風機；5、收集容器；6、航天器產(chǎn)品；7、取樣管路；8、標準氣體氣源。
具體實施方式
參照圖1，本發(fā)明的基于氣相色譜法航天器系統(tǒng)漏率檢測系統(tǒng)主要由高純載氣氣源1、氣相色譜儀2、抽氣泵3、風機4、收集容器5、取樣管路7和標準氣體氣源8組成。高純載氣氣源1與氣相色譜儀2相連，提供正壓氣路，同時也將示漏氣體帶入到色譜儀1內進行檢測。氣相色譜儀1是檢測示漏氣體主要設備，其是整個系統(tǒng)的核心。抽氣泵3用于將收集容器5內的氣體輸送到色譜儀內，達到取送氣體的功能。若干個風機4是將收集容器5內的空氣進行攪動，使得收集容器5內部各種氣體成分均勻分布。收集容器5用于收集航天器產(chǎn)品6的密封系統(tǒng)泄漏出的一種或多種示漏氣體，使得示漏氣體的濃度發(fā)生變化。取樣管路7主要用于收集容器內氣體的取樣，取樣管路7多點分布是為了保證測試結果的準確性。標準氣體氣源8主要是用于確定一種或多種示漏氣體在色譜圖上的保留時間，因為在參數(shù)不變的情況下，某種氣體的保留時間是固定不變的，因此可以確定后面測量中該氣體成分在色譜中的位置；同時標準氣體還可以對氣相色譜檢測的結果進行標定(即定量分析)，減小測試誤差。整個測試系統(tǒng)的實施方式為：當風機4將收集容器5內的氣體攪動均勻后，抽氣泵3將收集容器5內的氣體輸送到氣相色譜儀2內；氣相色譜儀2分別測試收集容器5內的氣體和標準標準氣體，確定出收集容器內一種或多種示漏氣體的濃度含量；通過對比靜置前后一種或多種示漏氣體的濃度變化量，進而可以計算出航天器不同密封系統(tǒng)的漏率。
下面以并行檢測航天器中4個密封系統(tǒng)的總漏率為例，介紹氣相色譜法測試步驟：
1)航天器有4個密封系統(tǒng)需要并行進行總漏率測試，選擇4種不同的示漏氣體，如(氪氣、氙氣、乙烷和六氟化硫)；
2)色譜柱選用4m的5A填充柱，檢測器選用氦離子化檢測器或熱導檢測器，載氣選用高純氦氣，純度不低于99.999％；
3)用氣相色譜儀檢測標準氣體(含有一定濃度的氪氣、氙氣、乙烷和六氟化硫，基準氣體為氦氣)，確定4種示漏氣體的在色譜圖上的保留時間；
4)向航天器4個密封系統(tǒng)分別充入一定壓力的高純氪氣、氙氣、乙烷和六氟化硫氣體；
5)將航天器放置在收集容器內，并密封收集容器；
6)開啟風機對收集容器內的空氣進行攪動，攪動時間(t0)為直至將收集容器內的氣體攪動均勻為止；
7)抽氣泵將收集室內的氣體抽送至色譜儀內，氣相色譜儀檢測收集室內氣體，依據(jù)外標法或歸一化法，計算出收集容器內氪氣、氙氣、乙烷和六氟化硫氣體的濃度Ai0；
8)靜置一定時間t后，開啟風機攪動時間為t0；
9)重復步驟6)和步驟7)，計算出收集容器內氪氣、氙氣、乙烷和六氟化硫氣體的濃度Ai1；
10)依據(jù)色譜法系統(tǒng)漏率計算公式(1)，分別計算航天器4個密封系統(tǒng)的總漏率。
本檢測方法相比較其它泄漏檢測方法具有：可以并行檢測多個密封系統(tǒng)；擴大了示漏氣體選擇范圍；檢測過程中不需要放樣操作，消除放樣過程中密封系統(tǒng)泄漏持續(xù)進行帶來的誤差；該檢測方法操作簡單，具有直接測試大氣環(huán)境的優(yōu)勢。
盡管上文對本發(fā)明的具體實施方式進行了詳細描述和說明，但是應該指明的是，本領域的技術人員可以依據(jù)本發(fā)明的精神對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用在未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應在本發(fā)明的保護范圍之內。