針對航天遙感器核心組件的高精度與高穩(wěn)定度的控溫需求，我們設(shè)計并搭建了一套泵驅(qū)兩相流體回路 (MPTL) 試驗(yàn)裝置，為驗(yàn)證 MPTL 系統(tǒng)在高真空、極低溫與變化外熱流條件下的工作能力，我們采用航天器環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置對其進(jìn)行熱真空試驗(yàn)，下面是主要研究內(nèi)容。
泵驅(qū)兩相流體回路裝置的熱真空試驗(yàn)研究：
試驗(yàn)設(shè)備：環(huán)儀儀器 航天器環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)樣品：泵驅(qū)兩相流體回路裝置（MPTL），實(shí)物圖如下（不含輻射冷凝器）
試驗(yàn)條件：
下圖為MPTL 產(chǎn)品在航天器環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置內(nèi)放置圖。
1.環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置內(nèi)壓力不高于 1.3×10^-3 Pa，熱沉溫度不高于100 K，溫度分布不均勻性不大于±5.0 K，熱沉表面發(fā)射率不小于 0.9；
2.環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置內(nèi)表面發(fā)射率不低于0.9，吸收比不小于 0.95，用于實(shí)現(xiàn)與 MPTL 輻射器的高效熱交換。
3.除輻射冷凝器外，MPTL 系統(tǒng)的其他組件均放置在控溫小艙內(nèi)，控溫小艙各艙板的控溫精度為±1.0 K，用于模擬產(chǎn)品在軌工作環(huán)境溫度。
4.輻射冷凝器背面包覆 20 單元多層組件，用于削弱冷凝器與其他組件真空條件下的輻射換熱。
5.為降低各組件的相互干擾，MPTL 系統(tǒng)的各組件均包覆多層組件。 MPTL 系統(tǒng)通過隔熱墊放置在境模擬試驗(yàn)裝置平臺上。
試驗(yàn)過程：
試驗(yàn)過程中將按照下表周期加載，表中給出了外熱流變化值，軌道周期為 5 671.0 s。熱真空試驗(yàn)時，外熱流通過在輻射冷凝器背面加載一定的熱功率實(shí)現(xiàn)。
試驗(yàn)工況：
試驗(yàn)共進(jìn)行了 2 個工況，試驗(yàn)內(nèi)容如下表所示。
試驗(yàn)結(jié)果分析：
1.工況1結(jié)果分析
下圖為MPTL首次啟動時儲液器上測點(diǎn)變化曲線。
試驗(yàn)前，MPTL各組件溫度長時間放置于真空低溫環(huán)境下，各組件的溫度在-5.0~0℃之間。
試驗(yàn)開始后，將儲液器氣相側(cè)壁面的溫度提升到20.0℃，儲液器的升溫速率為1.2℃/min，與此同時，液相側(cè)壁面和出口的溫度分別上升至4.9℃和0.1℃。
5586s后，機(jī)械泵開機(jī)，在機(jī)械泵的作用下，輻射冷凝器中過冷液體開始循環(huán)，使得儲液器出口溫度開始降低。
6130s后，預(yù)熱器開啟。
9646s后，將輻射冷凝器的控溫點(diǎn)從-30.0℃調(diào)高至-25.0℃，隨后儲液器出口溫度升高至-2.0℃。
10591s后，儲液器出口溫度開始出現(xiàn)振蕩，波動范圍在-6.0~-2.1℃之間，與此同時，儲液器氣相側(cè)壁和蒸發(fā)器各處的溫度也出現(xiàn)了小幅溫度振蕩，溫度振蕩現(xiàn)象的出現(xiàn)意味著MPTL系統(tǒng)在預(yù)熱器下游達(dá)到了兩相狀態(tài)，兩相態(tài)的出現(xiàn)引起了儲液器與主回路工質(zhì)的交換，導(dǎo)致溫度振蕩現(xiàn)象。溫度振蕩過程持續(xù)約1600s，隨后儲液器氣相側(cè)壁面溫度穩(wěn)定在20℃附近。
2.工況2結(jié)果分析
下圖為儲液器測點(diǎn)溫度變化曲線
從圖中可以看出，系統(tǒng)達(dá)到兩相態(tài)后，儲液器氣相壁面測點(diǎn)溫度均出現(xiàn)小幅振蕩，儲液器出口管路壁面溫度快速下降，意味著 MPTL 主回路的冷工質(zhì)進(jìn)入了儲液器中。
下圖為蒸發(fā)器測點(diǎn)溫度變化曲線
從圖可以看出，儲液器及主回路溫度在 14~16 ℃ 之間，首先將控溫點(diǎn)提升至 20 ℃，隨后啟動機(jī)械泵，再開啟預(yù)熱器，系統(tǒng)到達(dá)兩相態(tài)后再將儲液器降溫，通過內(nèi)部毛細(xì)管路與儲液器內(nèi)工質(zhì)的換熱作用，控溫點(diǎn)降溫至 10 ℃附近，并保持穩(wěn)定。蒸發(fā)器與儲液器溫度變化保持一致，蒸發(fā)器溫度維持在 11.3~12.7 ℃。
試驗(yàn)結(jié)果表明： MPTL 系統(tǒng)的控溫點(diǎn)可通過儲液器進(jìn)行快速調(diào)整，蒸發(fā)器溫度的變化受外熱流與熱源開關(guān)影響較小。
以上就是對泵驅(qū)兩相流體回路的熱真空試驗(yàn)研究，如有試驗(yàn)疑問，可以咨詢環(huán)儀儀器相關(guān)技術(shù)人員。
