A confiabilidade do sistema de vácuo no campo da aviação espacial, a tolerância ambiental muito alta é exigida, a válvula de vácuo como sistema “Componentes essenciais para o controle e isolamento de gases”Amplamente utilizado em sistemas de propulsão de foguetes, controle de postura de naves espaciais, motores aeronáuticos, equipamentos de simulação de vácuo espacial e outros cenários críticos, é necessário adaptar-se a altas e baixas temperaturas, fortes vibrações, alta radiação, ultra-alto vácuo e outras condições de trabalho exigentes. Descrição detalhada dos principais cenários de aplicação, tipos de válvulas e requisitos técnicos:

1. Sistema de propulsão de foguetes

O motor de foguete líquido do foguete, o motor de controle de posição e a tubulação de transporte de propulsor, a válvula de vácuo assume o controle do propulsor, a descarga de pressão da cabine, o arranque e a parada do motor e outras tarefas críticas, afetando diretamente a taxa de sucesso do lançamento.

⑴Motor de foguete líquidoTubos de transporte de oxidantes (como oxigênio líquido) e combustíveis (como hidrogênio líquido, kerosene)Válvula de corte de vácuo de baixa temperaturaO material precisa ser tolerado.- 253℃(Hidrogênio líquido),-183℃Temperatura ultra baixa (oxigênio líquido) com vedação de vazamento zero (taxa de vazamento)≤10⁻ ² Pa・m³/sEvitar vazamentos de propulsores que desencadeiem o risco de explosão. Estruturas de vedação de tubos ondulados metálicos, comoInconelO corpo da válvula de liga é equipado com vedação de cobre para a estabilidade mecânica a baixas temperaturas.

⑵Tanques de Propulsão: uso de tanques de pressão e despressãoVálvula de segurança de vácuoeVálvula de borboleta pneumáticaA válvula de segurança precisa controlar com precisão a pressão dentro da cabine (definir o erro de pressão) ±1%Evitar a ruptura do tanque devido à pressão excessiva; A válvula de borboleta é usada para a rápida descarga de pressão para garantir a estabilidade do gesto durante a separação do corpo de flecha.

⑶Motor de controle de posição: AdoçãoVálvula de vácuo micro eletromagnéticapequeno tamanho (diâmetro)≤20 milímetrosResposta rápida (interruptor de nível de milissegundos), controle preciso de injeção de propulsor de pequeno fluxo, ajuste de postura do foguete e correção de órbita, tipicamente aplicado ao estágio final do foguete de lançamento e à manobra em órbita da nave espacial.

2. Sistema de operação em órbita da nave espacial

Satélites, estações espaciais, sondas e outras naves espaciais estão em órbita em ultra-alto vácuo (10⁻⁷~10⁻ ¹¹ PaE em ambientes muito diferentes de temperatura, as válvulas de vácuo são usadas ​​para o controle de gás em sistemas de segurança da vida, abastecimento de energia, experimentos científicos e outros.

⑴Sistema de salvaguarda de vidaO abastecimento de oxigênio da estação espacial e a emissão de dióxido de carbonoVálvula de membrana de vácuoCom características de poluição livre de partículas e alta limpeza, evitando impurezas que afetem a segurança respiratória dos astronautas; Ao mesmo tempo passandoVálvula de vácuo reguladora de fluxoControle preciso da taxa de troca de gás para manter a pressão no interior da cabine estável101,3 kPa左右。

⑵Sistemas de energia e controle térmico: Câmara de vedação a vácuo da matriz de células solares da nave espacial, condução de controle térmico, usoVálvula de isolamento a vácuoRealizar o isolamento da cabine do ambiente de vácuo externo para evitar perdas de condução térmica; Alguns detectores de espaço profundoVálvula de vácuo de alta temperaturatolerar a alta temperatura quando o detector entra novamente na atmosfera (>1000℃Garantir o ciclo normal do fluido de controle térmico.

⑶Carga de Experimento CientíficoNa Estação Espacial, o módulo experimental de física espacial e ciência dos materiais é equipado comVálvula de proteção de vácuo ultra-altoeVálvula de agulha de ajusteO primeiro alcança o isolamento da câmara de laboratório do sistema de vácuo, o último controla com precisão a entrada de gás experimental, adaptando-se às necessidades experimentais de alta precisão em ambientes de microgravidade.

3.Motores e equipamentos aéreos

Em testes de simulação em alta altitude de motores aéreos, sistemas de vácuo a bordo (por exemplo, giroscópios, equipamentos de navegação), as válvulas de vácuo devem suportar baixa pressão em alta altitude, choques de fluxo de ar de alta velocidade e condições de arranque e parada frequentes.

⑴Teste de simulação de altitude de motores aéreosO banco de teste no solo deve simular o ambiente de baixa pressão a milhares de metros de altitude (pressão≤10kPa(Utilização)Válvula de porta de vácuoeVálvula de controle de fluxoConstruir um sistema de vácuo analógico. Válvula de porta para isolamento do segmento de ensaio e do sistema de bombeamento, coeficiente de condução de fluxo≥1000 L/sGarantir um vácuo rápido; A válvula de controle de fluxo ajusta com precisão o gradiente de pressão do ambiente analógico para reduzir o estado de funcionamento do motor em diferentes alturas.

⑵Equipamento de vácuo a bordoEquipamentos de precisão como giroscópios e instrumentos pneumáticos da aeronave dependem do ambiente de vácuoVálvula de bola de vácuo pequenaAntivibração (frequência de vibração)20 ~ 2000HzImpacto (aceleração de impacto)≥50gCaracterísticas para garantir a estabilidade do estado da válvula durante a decolagem e aterrissamento do avião, e não afetar a precisão do equipamento.

4. Equipamento de simulação de vácuo terrestre espacial

O teste térmico de vácuo na fase de pesquisa e desenvolvimento da nave espacial, o teste de simulação do ambiente espacial, etc., exige uma grande cápsula de vácuo no solo para fornecer um ambiente espacial equivalente, e a válvula de vácuo é o principal componente de controle do sistema de simulação.

⑴Isolamento de grandes cápsulas de vácuo: entre a câmara de vácuo e a bomba molecular, o grupo de bomba de difusãoVálvula de vácuo de grande diâmetroO calibre pode chegar1 ~ 3mGrande condutividade de fluxo e vedação confiável, permitindo uma mudança rápida do compartimento da pressão atmosférica para o vácuo ultra-alto (tempo de bombeamento)≤2horas).

⑵Ajuste de parâmetros ambientais: PassadoVálvula de agulha de vácuoeVálvula de controle proporcionalControle preciso da composição e pressão do gás residual na cabine, adaptando-se às necessidades do teste de descarga de materiais da nave espacial e do teste de ciclo de vácuo térmico; Equipamento parcial da sala de ensaioVálvula de vácuo de baixa temperaturaEm conjunto com o sistema de refrigeração de nitrogênio líquido, simula o ambiente de vácuo de baixa temperatura no espaço profundo.

Requisitos técnicos essenciais para válvulas de vácuo no setor aeroespacial

1.Muito tolerante ao ambiente: Cobertura de temperatura- 270℃(Helio líquido)~1200℃(Reintegração atmosférica), dose anti-radiação≥10⁶ GyAdaptar-se ao ambiente de radiação espacial da nave espacial em órbita;

2.Alta confiabilidade e longa vida útilA válvula na trilha deve ser satisfeita 10 Mais de um ano de vida útil, a vida do interruptor≥10⁶Segundo, a vida útil da válvula do equipamento de terra≥10⁴Ciclo de teste e probabilidade de falha≤10⁻⁶/horas;

3.Ligeração e miniaturizaçãoA válvula equipada com a nave espacial precisa controlar rigorosamente o peso (peso da válvula única)≤500g(e volume, a utilização de ligas de titânio, ligas de alumínio e outros materiais leves de alta resistência;

4.Sem poluição e baixas emissõesMaterial do corpo da válvula requer baixa pressão de vapor (como316LAço inoxidável, liga de titânio), seleção de vedação de borracha fluorada, vedação metálica para reduzir a liberação de gás e evitar a poluição dos componentes sensíveis da nave espacial.

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