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奇石樂助力 Airbus Defence & Space 研發“獵戶座”飛船服務艙

供稿:奇石樂儀器儀表科技(上海)有限公司 2019/7/25 15:31:10

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  • 關鍵詞: 獵戶座飛船 壓電式壓力傳感器 超高低溫測試系統 測量數據處理領域 瑞士奇石樂集團
  • 摘要:Airbus 在其測試中使用了奇石樂的壓電式壓力傳感器.推進檢測模型中共安裝了 40 個 601C BA 00070.0 傳感器.這種可在 -196℃ 至 350℃ 的溫度范圍內提供可靠且高度準確的信息;其測量范圍為 0 至 70 bar.得益于內置放大電路技術(IEPE),無需安裝額外電荷放大器,測試系統也可正常運行.測量使用同軸電纜,即可傳輸電壓信號,也可進行供電.

“阿波羅”11 號飛船登月時隔 50 年之后,“獵戶座”飛船開啟載人航天歷史上的新篇章。“獵戶座”飛船計劃由美國國家航空航天局 (NASA) 主導推進,歐洲航天局ESA)提供支持。Airbus Defence & Space 代表歐洲航天局負責研發“獵戶座”飛船的 ESM 服務艙。在該服務艙內,推進裝置緊鄰許多重要的技術部件,這意味著必須進行大量的測試,確保服務艙設計上的安全性。奇石樂的測量技術專家利用壓電式壓力傳感器,測量燃料管道中可能出現的危險壓力沖擊,獲取到關鍵信息,助力 Airbus 的研發工作。

 

經過全面測試后,“獵戶座”飛船(多用途載人飛船,簡稱 MPCV)預計將于 2023 年再次載人登月。在完成此任務后, MPCV 實現載人航天飛行首次到達火星“獵戶座”飛船在 NASA 組裝完成后,ESA 提供 ESM 服務艙將直接安裝在乘員艙之下。ESM 配備推進裝置、發電和控制設備、空調,以及用于供應水、氧氣和氮氣的重要設備

 

這是 NASA 首次在關鍵部件中采用美國以外的技術。NASA 作此決定的一個關鍵因素 ESA 自動運載飛船ATV)方面的卓越表現,ESA  ATV 能自動與國際空間站(ISS)對接。ESA 的參與也意味著歐洲宇航員將有機會加入下一次登月飛行。Airbus Defence & Space ESA 委托研發建造 ESM 服務艙,第一個 ESM 服務艙已于 2018 11 月交付至美國。在交付前,該服務艙在不來梅進行了全面的功能和穩定性測試。

 

精準監控燃料系統中的壓力沖擊

主推進裝置包含一組航天飛機發動機,由八臺中型 Aerojet Rocketdyne發動機和 24 Airbus 自主研發的小型發動機組成。測試時,Airbus 使用了推進檢測模型PQM),該模型只有 12 臺小型發動機工作,而實際 24 臺。ESM 服務艙的推進系統需要尤為詳盡的測試,因為 ESM 中關系到機組人員生存的重要設備直接就在推進系統附近:在太空出現故障會造成致命后果。PQM模型本身不用于航天飛行它完全是作為測試模型確保不同環境中針對復雜技術的功能性測試時獲取準確信息。

 

燃料閥中的壓力沖擊是一種特殊的危險源,因此必須提前對其進行嚴格檢查。此類壓力沖擊水錘效應(也稱儒可夫斯基水頭)引起。當打開或關閉閥門時,液體燃料會在一毫秒內出現壓力波動,造成極速沖擊。打開或關閉閥門的速度越快,壓力沖擊便越強。這種壓力變化不得超過規定的值,因為壓力沖擊過大會損壞管道或其他關鍵部件。最壞情況,甚至可能發生爆炸,因為快速壓縮會點燃肼類(火箭燃料

 

為避免發生此類情況,實現閥門系統的精準調整,Airbus 在其測試中使用了奇石樂的壓電式壓力傳感器。推進檢測模型中共安裝了 40 601C BA 00070.0 傳感器。這種可在 -196℃ 至 350℃ 的溫度范圍內提供可靠且高度準確的信息;其測量范圍為 0 70 bar。得益于內置放大電路技術(IEPE無需安裝額外電荷放大器測試系統也可正常運行。測量使用同軸電纜,即可傳輸電壓信號,也可進行供電。傳感器體積小巧,直徑僅 5.5 毫米,特別適合火箭發動機使用:傳感器安裝于推進裝置內部,閥門的前端后端,用于監測壓力的快速變化。工程師可使用測量結果來驗證其計算過程,并確保在任何情況下都不超過壓力限值。如有必要,還可以進行調整。

 

可靠的測量結果保障月球之旅

Airbus 已向美國交付 PQM,包括傳感器技術;NASA 正在對該測試模型進行進一步試驗。與此同時,不來梅的工程師和技術人員已著手制造第二個 ESM 服務艙,因為服務艙在太空中只能使用一次。此外,Airbus Defence & Space 訂購了 10 個壓力傳感器,用于對 Airbus 小型發動機進行進一步測試。未來,該公司還將有賴于奇石樂的傳感器技術及豐富的經驗

 

“尤其在載人航天飛行中,提前測試必不可少,這樣才能做到 100% 確定實際航天飛行的一切事項都會按計劃進行。因此,獲得傳感器技術和測量數據處理領域專家的支持非常重要。

--Airbus D&S PQM 測試工程師 Florian Hasenknopf

 

奇石樂同樣積極參與到合作中“我們的傳感器能載人航天飛行的安全可靠發揮關鍵作用,對此我們十分自豪。”奇石樂壓力傳感器產品經理 Ricardo Rodrigo 表示。

 

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NASA 正在 PQM 測試模型中安裝主發動機等部件,同時在奇石樂的幫助下進行驗收和點火測試。

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Airbus ESA 建造的 ESM 抵達肯尼迪航天中心。(來源:NASA

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601C 型壓電式壓力傳感器

審核編輯(王靜)
更多內容請訪問 奇石樂儀器儀表科技(上海)有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=57689)

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