航天服试验舱真空系统的研制
验舱真空系统的研制情况。
关键词：航天服；载人航天；试验舱
中图分类号：TB753 文献标识码：B 文章编号：1002—0322(2006)01—0015—02
Development Of vacuum system for space—suit testing chamber
CHEN Hai—yao1，HUANG Xing—tao2
(1．Taizhou Xingguang Vacuum Equipment manufacturing Co．，Ltd．Taizhou 318012，China；2.Baoshan Iron＆teel Group Co．，Ltd．Special Steel Branch Special Metallurgical Factory，Shanghai 200940，China)
Abstract: Space-suit，as an integral life-safeguarding part in manned spaceflight，has been developed in China．Introduces the development of the Vacuum system of space-suit testing chamber．
Key words: space—suit；manned spaceflight；testing chamber
载人航天是一个非常庞大复杂的系统工程。人的生命本来就十分宝贵，而航天员的培养费用更是惊人，大约与人体等重的白金价值相当。作为航天员重要生命保障系统，要求航天服在太空的所有能意想到的恶劣条件下，保护航天员的生命安全，因而对航天服可靠性提出了相当高的要求。航天服的制作和试验是载人航天工程中的重要工作之一。航天服试验舱用于航天服模拟试验，要求模拟高空飞行状态及发射降落状态，从而测试航天服的可靠性，航天员(包括杨利伟)也要在穿着航天服和不穿航天服的情况下进入试验舱进行模拟试验和耐力试验。本文就航天服试验舱的真空系统研制情况作一介绍。
1 航天服试验舱对真空系统的要求及组成部分
1．1 无油要求
根据航天服试验舱的要求，组成真空系统的各部分应为无油真空机组，一方面满足清洁度的要求，另一方面满足试验过程中的安全性要求。
1．2 抽速要求
由于航天服的试验涉及安全性能试验，要求试验舱模拟不同高度及不同升降速度等复杂的情况。因而对真空系统在无油状态下提出了大抽速要求。并在不同真空度下的抽速也提出了严格的要求。
1．3 真空度要求
对无油状态下的真空度也提出了要求。
1．4 组成部分
根据航天服试验舱对真空系统的总体要求，本系统由如下五部分组成。
①主抽机组；②副舱机组；③大循环机组；④小循环机组；⑤电控部分
2 真空系统方案
为了更好地满足试验舱对真空系统的要求，前后共提出了五个方案，把各个方案的优缺点进行了比较，选择其中的最佳方案，介绍如下。
2.1 主轴机组
根据要求，选用气冷式直排大气罗茨真空泵机组。该机组主要由以下零部件组成：
①ZJQ一1200气冷式直排大气罗茨真空泵，1台；
②ZJQ一600气冷式直排大气罗茨真空泵，1台；
③ZJQ一300气冷式直排大气罗茨真空泵，1台；
④真空热交换器，2台；
⑤XD一010旋片真空泵，3台；
⑥消声器，2台。
系统图如下：
1．真空阀门2.旋片泵3．真空热交换器4．气冷式罗茨真
空泵5．真空阀门6．热电偶7．消声器8．单向阀
图1主抽机组原理图
Fig．1 Schematic 0f main pumping set
2．2 副舱机组
对副舱机组在不同压力下的抽速没有严格要求，选用SK一12A水环真空泵、气水分离器及阀门等附件形成机组，系统图略。
2．3 大循环机组 、
大循环机组由下列零部件组成：
①ZJql800气冷式直排大气罗茨真空泵，2台；
②真空热交换器；
③真空阀门等附件；
系统图如下：
2．4 小循环机组
小循环机组由下列部件组成：
①ZJQl50气冷式直排大气罗茨真空泵；
②真空热交换器；
③真空阀门等附件。
系统图略。
2．5 电控部分
以上四部分由PLC联合连锁控制，设置多重报警和保护功能，并实行由中央控制室总控。
由上述零部件组成的相应组合的真空机组，满足了航天服试验舱对真空系统的要求：①无油要求。ZJQ型气冷式直排大气罗茨真空泵的工作腔无油，本身即为无油真空泵。②由于罗茨真空泵具有良好的调速性能，因而可满足在不同压力下的不同抽速要求。
3 试制情况
由于本项目是关系到载人航天工程中涉及航天员生命安危的重要项目，对系统质量提出了很高的要求。出于对我国载人航天工程强烈责任感，对试制工作更是精益求精，克服了能意想到的和意想不到的困难，最终顺利完成了试制任务。试制过程中主要解决了以下问题。
3．1 脱脂处理问题
由于对系统的高清洁度要求，真空泵、真空管道、真空阀门等零部件都须经脱脂处理。由于南方的空气很潮湿，经脱脂处理后的零部件不久就会生锈。为了解决这个问题，零部件脱脂处理后，马上抽真空保压，部件组装后及机组运输过程中都作抽真空保压处理，解决了这个问题。
3．2 防止油蒸汽返流问题
ZJQ型罗茨真空泵虽然是无油真空泵，但都有润滑齿轮和轴承的油腔，因而都有微量油蒸汽向工作腔返流的可能。为了杜绝微量油蒸汽向工作腔返流，各气冷式直排大气罗茨真空泵配置有旋片泵，用以保证油腔与工作腔之间形成一个反压差，防止油蒸汽的返流。这样就存在一个启动顺序问题，只有先启动旋片泵，再启动罗茨泵；停车时先停罗茨泵，再停旋片泵，并形成联锁控制，这样才能达到防止油蒸汽返流的目的。
3．3 解决了泵压缩热的平衡问题
由于各台气冷式直排大气罗茨真空泵都要在相当大的压差下长期运行，要产生相当大的压缩热。经准确的计算，确定了各台泵合适的真空热交换器规格，从而保持了各台泵运行的热平衡。
4 试制结论和存在的问题
本项目在各方的共同努力下，在使用现场安装调试完毕，通过用户验收后，投入使用。航天服试验舱整体项目已通过由国内航天专家组成的鉴定委员会的鉴定。作为整体项目的重要组成部分，真空系统得到了与会专家的较高评价，认为这套大型无油真空系统的研制成功，为我国航天事业的进步作出了贡献，同时也对该真空系统存在的问题提出了希望，主要是对主抽机组的噪声问题。对此，作为一个后续研究课题，将继续进行研究。