基于靜態(tài)壓降法量化表征某型貯箱氣密性方法研究

劉波，嚴(yán)萬(wàn)洪，邵漢斌

基于靜態(tài)壓降法量化表征某型貯箱氣密性方法研究

劉波，嚴(yán)萬(wàn)洪，邵漢斌

（63798部隊(duì)，四川 西昌 615000）

彌補(bǔ)運(yùn)載火箭靶場(chǎng)測(cè)試中僅采用靜態(tài)壓降法定性判定貯箱氣密性的不足，進(jìn)一步提高貯箱氣檢結(jié)果的可信度。提出基于靜態(tài)壓降法量化表征某型貯箱氣密性的方法。首先，依據(jù)氣體理想狀態(tài)方程，得出基于靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性的量化方法，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。其次，綜合考慮箱壓變化、溫度、大氣壓力、穩(wěn)壓時(shí)間和測(cè)量時(shí)間等影響因素，對(duì)上述量化方法進(jìn)行修正，得到基于靜態(tài)壓降法表征某型貯箱氣密性改進(jìn)型量化計(jì)算方法。改進(jìn)后的計(jì)算方法精度更高。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)限制改進(jìn)型量化計(jì)算方法精度的影響因素進(jìn)行分析，提出了進(jìn)一步提高改進(jìn)型量化計(jì)算方法精度的優(yōu)化措施。提出的基于靜態(tài)壓降法量化表征某型貯箱氣密性方法可行，能夠?yàn)楹罄m(xù)更好開(kāi)展靶場(chǎng)氣檢工作提供有力支撐。

貯箱；泄漏檢測(cè)；氣密性；漏率；壓降

火箭研制過(guò)程涉及大量有密封性能要求的組件或部件，如推進(jìn)劑燃料貯箱，其氣密性能優(yōu)劣直接關(guān)系到火箭發(fā)射的成敗[1-4]。國(guó)內(nèi)外因泄漏造成的事故屢見(jiàn)不鮮，如阿波羅-13飛船因氧貯箱發(fā)生泄漏而使任務(wù)中斷，挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)因燃料泄漏機(jī)毀人亡[5-6]。某型運(yùn)載火箭在靶場(chǎng)測(cè)試中，對(duì)貯箱的氣密性能進(jìn)行評(píng)估無(wú)疑是一項(xiàng)極其重要的測(cè)試工作。

容器氣密性檢測(cè)技術(shù)屬于氣體泄漏檢測(cè)中的一種[7-9]，氣密性檢測(cè)的方法有水浸法、皂泡法、壓力變化法、流量法、超聲波法、氦質(zhì)譜、紅外線等[10-16]。對(duì)于有氣密要求的容器而言，漏孔的截面形狀和位置具有隨機(jī)性。常見(jiàn)的漏孔主要包括零部件本身及管路連接的焊縫，螺栓連接及可拆密封處發(fā)生劃傷、存在雜質(zhì)，動(dòng)密封構(gòu)件發(fā)生磨損，材料本身缺陷造成的隱性漏孔等。因此，根據(jù)不同容器特點(diǎn)，選擇合適的氣密性檢測(cè)方法，從而靈活、方便地檢測(cè)出漏孔和定量描述氣密性是非常重要的[17-18]。實(shí)踐中，通常采用總漏率作為檢驗(yàn)航天器密封性能指標(biāo)，因而氣密性檢測(cè)也即容器的總漏率測(cè)試[19-20]。

火箭貯箱屬于大型密封容器，其容積大，焊縫和接口多，許多部位已進(jìn)行包覆，且容器本身的熱力學(xué)特性是影響檢測(cè)的難點(diǎn)。因此，超聲波、氦質(zhì)譜、紅外線等氣密性檢測(cè)方法均不適用。靶場(chǎng)對(duì)貯箱進(jìn)行氣密性檢查時(shí)，使用皂泡法與壓力變化法相結(jié)合的方式。壓力變化法是利用貯箱內(nèi)部壓力變化實(shí)現(xiàn)總漏率測(cè)量，皂泡法是在懷疑有漏孔的地方涂抹肥皂液，實(shí)現(xiàn)對(duì)漏孔位置的定位[21-23]。考慮到貯箱氣密檢測(cè)的難點(diǎn)，當(dāng)前并未明確貯箱系統(tǒng)總允許漏率值，僅給定壓降指標(biāo)用于判定貯箱氣密性是否滿足要求，因此針對(duì)貯箱氣密檢漏的精度較低。

本文嘗試對(duì)基于靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性方法進(jìn)行量化計(jì)算，綜合考慮箱壓變化、溫度、大氣壓力、穩(wěn)壓時(shí)間和測(cè)量時(shí)間等影響因素，得到表征貯箱氣密性的量化計(jì)算方法，并對(duì)該方法進(jìn)行實(shí)例計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，得到適用于靶場(chǎng)量化表征貯箱氣密性的方法，為靶場(chǎng)火箭測(cè)試任務(wù)提供更有力支撐。

1 量化計(jì)算過(guò)程

1.1 基于靜態(tài)壓降法計(jì)算貯箱總漏率

壓力變化檢漏法有靜態(tài)壓升法和靜態(tài)壓降法2種。靜態(tài)壓降法通常用于測(cè)量壓力容器的總漏率[24]。目前，靶場(chǎng)采用靜態(tài)壓降法表征某型火箭貯箱氣密性時(shí)，使用氮?dú)庾鳛槭韭怏w，向貯箱增壓氮?dú)庵翚鈾z值，停止增壓，穩(wěn)壓好后，計(jì)時(shí)一段時(shí)間。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在計(jì)時(shí)時(shí)間里，如果壓力下降值小于氣檢壓力（相對(duì)壓力）的1%，就判斷貯箱沒(méi)有大的泄漏，否則認(rèn)為漏率超標(biāo)。此方法可以理解為定性判斷貯箱氣密性是否滿足要求。

實(shí)際上，靜態(tài)壓降法可以測(cè)量壓力容器的總漏率。此方法的依據(jù)是理想氣體狀態(tài)方程。對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，不管其狀態(tài)如何變化，它的壓力和體積的乘積除以熱力學(xué)溫度，結(jié)果為一常數(shù)。對(duì)于質(zhì)量為，摩爾質(zhì)量為的氣體，表述為：

式中：為壓力，Pa；為體積，m3；為普適氣體常量，=8.314 4 J/(mol·K)。

氮?dú)庠诟邷兀?0 ℃）、低壓（4個(gè)大氣壓以內(nèi)）條件下可以看作理想氣體。對(duì)于氮?dú)猓?297 J/(mol·K)，且溫度不變化。

開(kāi)始計(jì)時(shí)，貯箱中的氣體質(zhì)量為：

計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，貯箱中的氣體質(zhì)量為：

在測(cè)量時(shí)間間隔內(nèi)，貯箱內(nèi)泄漏的氣體質(zhì)量為：

貯箱的體積漏率為：

折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積漏率為：

式中：s為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，s=101 325 Pa；s為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的熱力學(xué)溫度，s=293.15 K；s為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積漏率，m3/s。

以某貯箱為例，假設(shè)其體積為90 m3，計(jì)壓降時(shí)間為600 s，穩(wěn)壓好后，溫度恒定為293.15 K。當(dāng)貯箱壓降分別為0.001，0.002、0.003 MPa時(shí)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀況下的貯箱氣體體積漏率。假定貯箱平均有23處漏孔，每氣泡的體積平均以1/3 cm3計(jì)算[25]，可計(jì)算出在指定貯箱壓降下，平均每漏孔的漏率，見(jiàn)表1。

由表1可知，在假定條件下，貯箱壓力稍有降低，則每漏孔的漏率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)（使用肥泡法查單孔漏率靈敏度為5×10?6Pa·m3/s[25]）。考慮到氮?dú)饧兌雀?，操作環(huán)境光線問(wèn)題，可以把靈敏度降低到1×10?5Pa·m3/s。即只有貯箱存在大量泄漏時(shí)，貯箱壓力才會(huì)有微小變化。實(shí)際情況下，能讀出壓力的降低值，而皂泡法檢漏處也未見(jiàn)上述漏率?？梢?jiàn)，在不考慮容器本身熱力學(xué)特性的前提下，基于靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性時(shí)，量化計(jì)算結(jié)果與真實(shí)情況差距較大，因此需要綜合考慮箱壓變化、溫度、大氣壓力、穩(wěn)壓時(shí)間和測(cè)量時(shí)間等影響因素。為提高靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計(jì)算方法的精度，使其與實(shí)際情況進(jìn)一步貼合，需從以下2方面著手：盡可能準(zhǔn)確估算貯箱系統(tǒng)允許總漏率作為比較標(biāo)準(zhǔn)；綜合相關(guān)影響因素，對(duì)靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)，使量化計(jì)算結(jié)果與真實(shí)情況貼合。

表1 某貯箱體積漏率與壓降的關(guān)系（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）

1.2 貯箱系統(tǒng)允許總漏率估算

當(dāng)前，考慮到貯箱氣密檢測(cè)的難點(diǎn)，并未明確貯箱系統(tǒng)總允許漏率值，僅給定壓降指標(biāo)用于判定貯箱氣密性是否滿足要求。下面嘗試用2種方法對(duì)貯箱系統(tǒng)總允許漏率進(jìn)行估算。

1.2.1 單點(diǎn)漏率累積法

由上述可知，涂皂泡處的單點(diǎn)允許漏率≤1×10?5Pa·m3/s，假設(shè)某貯箱可能的單點(diǎn)漏點(diǎn)有50處。箱體的活門(mén)和閥處的漏率標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2（按每氣泡體積1/3 cm3計(jì)算）。

表2 某貯箱需要測(cè)漏率的活門(mén)或閥

Tab.2 Shutters or valves of certain tank requiring for leak detection 泡/min

結(jié)合上述參數(shù)，可以計(jì)算貯箱的允許漏率為：=(1+2+3+4)/60×1/3+1×10?5×50=0.567Pa·m3/s。對(duì)比可知，貯箱系統(tǒng)的允許漏率主要集中在箱體的活門(mén)和閥處，即使假定貯箱系統(tǒng)其余部位有50處漏點(diǎn)，轉(zhuǎn)換后的允許漏率也是很低的。除采取單點(diǎn)漏率累積法對(duì)貯箱系統(tǒng)總允許漏率進(jìn)行估算外，還可嘗試使用給定的壓降指標(biāo)進(jìn)行估算。

1.2.2 壓降指標(biāo)估算法

壓力系統(tǒng)是指貯存氣體的容器、貯箱和氣瓶，要求在高壓下工作的高壓設(shè)備等。對(duì)壓力系統(tǒng)提出的氣密要求一般是控制在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的壓力下降值或氣體量的損失值。某貯箱充0.22 MPa的氮?dú)?，給定壓降指標(biāo)一般不超過(guò)壓力值的1%，即計(jì)時(shí)10 min要求壓降Δ≤0.002 2 MPa，則貯箱系統(tǒng)允許總漏率的計(jì)算公式為[25]：

式中：為保險(xiǎn)系數(shù)，一般取5～10，此處取10；=90 m3。將相關(guān)參數(shù)代入式（7），可得貯箱系統(tǒng)允許漏率≤33 Pa·m3/s。

1.2.3 貯箱系統(tǒng)總允許漏率估算

通過(guò)單點(diǎn)漏率累積法估算的貯箱系統(tǒng)總允許漏率的數(shù)量級(jí)為10?1Pa·m3/s，而通過(guò)壓降指標(biāo)估算法估算的貯箱系統(tǒng)總允許漏率的數(shù)量級(jí)為101Pa·m3/s。由于單點(diǎn)漏率累積法的思路為將已知給出的單點(diǎn)允許漏率進(jìn)行累加，貯箱系統(tǒng)總允許漏率存在大于單點(diǎn)漏率累積法計(jì)算結(jié)果的可能，而壓降指標(biāo)估算法是基于要求的壓降指標(biāo)計(jì)算結(jié)果，并且保險(xiǎn)系統(tǒng)已取上限，其計(jì)算結(jié)果可靠性更高?；谝陨戏治?，筆者認(rèn)為貯箱氣檢允許的總漏率數(shù)量級(jí)在101Pa·m3/s比較符合實(shí)際，后續(xù)將以此數(shù)據(jù)作為貯箱系統(tǒng)允許總漏率的比較標(biāo)準(zhǔn)。

2 改進(jìn)后量化計(jì)算過(guò)程

2.1 改進(jìn)型靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計(jì)算方法

使用靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性時(shí)，需先向貯箱中充入指定壓力氣體，這一過(guò)程會(huì)致使貯箱內(nèi)溫度的變化，進(jìn)而引起壓力的波動(dòng)，這在靜態(tài)壓降法檢漏中影響很大，因而貯箱溫度的變化不可忽略。一般估計(jì)這種影響的范圍大致在溫度每變化1 ℃引起的壓力變化為0.36%的測(cè)量壓力值。測(cè)試壓力越高，溫度的影響會(huì)越明顯。假設(shè)貯箱壓力為0.3 MPa，箱溫上升2 ℃，測(cè)得箱壓升高0.001 MPa，一般認(rèn)為氣密性良好，但實(shí)際情況不一定，應(yīng)該消除這種認(rèn)識(shí)上的錯(cuò)誤慣性。某發(fā)火箭某貯箱氣檢過(guò)程溫度變化如圖1所示。由圖1可知，貯箱氣檢過(guò)程溫度變化較大，因此在對(duì)基于靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計(jì)算時(shí)，必須考慮溫度的影響。

此外，在靜態(tài)壓降法檢漏中，水蒸氣的影響是不可忽視的。水蒸氣的分壓力加上氣體的真實(shí)壓力，構(gòu)成了檢漏過(guò)程中的總壓力。露點(diǎn)溫度可以直接指示氣體中所包含的水蒸氣壓力。在實(shí)際測(cè)試中，進(jìn)入箭體的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)≤?55 ℃，水蒸氣的分壓很小，而在氣檢過(guò)程中，真實(shí)溫度變化只有幾度，水蒸氣的分壓前后變化可以忽略，所以量化計(jì)算過(guò)程不考慮水蒸氣的影響。

圖1 某火箭貯箱氣檢過(guò)程溫度變化

基于以上分析，引入溫度參數(shù)對(duì)式（7）進(jìn)行修正，形成改進(jìn)型靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性的量化計(jì)算方法。在壓力變化值的計(jì)算中，表壓必須轉(zhuǎn)化為絕對(duì)壓力，溫度要轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)溫度。如果測(cè)試持續(xù)時(shí)間較短，可以假定大氣壓力不變。如果測(cè)試的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，測(cè)試過(guò)程中的溫度會(huì)發(fā)生變化，則必須同時(shí)測(cè)試被檢件中的氣體壓力、大氣壓力和溫度。

當(dāng)壓力是由表壓計(jì)測(cè)量，溫度為攝氏度，大氣壓力不變，且為A時(shí)，通過(guò)起始?jí)毫?（表壓）、溫度1、大氣壓力A1和終止壓力2（表壓）、溫度2和大氣壓力A2計(jì)算壓力變化值Δ，見(jiàn)式（8）。

如果溫度值為熱力學(xué)溫度，壓力變化值可用式（9）計(jì)算：

將式（9）代入到式（5），可得改進(jìn)后的貯箱漏率計(jì)算公式：

折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積漏率為：

由于貯箱計(jì)壓降時(shí)間一般為10 min，實(shí)踐中可以認(rèn)為環(huán)境大氣溫度基本不變，即A1=A2，假設(shè)1、2均為絕壓，則式（11）可進(jìn)一步變化為：

2.2 改進(jìn)型靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計(jì)算方法可靠性分析

以靶場(chǎng)某次對(duì)某貯箱進(jìn)行氣檢為例，貯箱2次氣檢數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2、圖3。第1次氣檢為穩(wěn)壓10 min，計(jì)時(shí)10 min計(jì)壓降；第2次氣檢為穩(wěn)壓20 min，計(jì)時(shí)40 min計(jì)壓降。

圖2 第1次氣檢壓力溫度變化

圖3 第2次氣檢壓力溫度變化

假設(shè)靶場(chǎng)大氣壓為0.081 MPa，溫度保持20 ℃不變，貯箱體積=90 m3，使用傳統(tǒng)量化計(jì)算方法和改進(jìn)型量化計(jì)算方法對(duì)貯箱氣檢過(guò)程的總漏率進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3（氣檢中壓力、溫度參數(shù)精度分別為相應(yīng)滿量程的2%、3%）。

由表3可知，在假定大氣壓和環(huán)境溫度均未發(fā)生變化前提下，穩(wěn)壓10 min后，計(jì)時(shí)的10 min內(nèi)，貯箱內(nèi)氣體溫度降低了。如果不考慮箱內(nèi)氣體溫度變化，使用傳統(tǒng)量化計(jì)算方法得出的貯箱標(biāo)況下體積漏率為299.922 Pa·m3/s，這一數(shù)值的數(shù)量級(jí)明顯高于前面估算的貯箱101Pa·m3/s的數(shù)量級(jí)，據(jù)此應(yīng)判定此次氣檢不合格。在考慮貯箱氣體溫度變化的影響后，使用改進(jìn)型量化計(jì)算方法得出的貯箱體積漏率為47.447 Pa·m3/s，其數(shù)量級(jí)與貯箱總允許漏率一致，可判定此次氣檢合格。從實(shí)踐來(lái)看，貯箱氣檢壓力為0.22 MPa時(shí)，壓降值小于0.002 2 MPa即可判定氣檢合格?？梢?jiàn)，通過(guò)對(duì)溫度參數(shù)進(jìn)行修正，使用改進(jìn)型量化計(jì)算方法得出的計(jì)算結(jié)果更貼近實(shí)際情況。

表3 某貯箱氣檢漏率計(jì)算結(jié)果

Tab.3 Calculation results of the leakage rate of certain tank during gas detection

相較于第1次計(jì)壓降，第2次計(jì)壓降的變化是保壓時(shí)間由10 min提升至20 min，計(jì)壓降時(shí)間由10 min提升至40 min，穩(wěn)壓和計(jì)壓降時(shí)間的變化帶來(lái)的影響是明顯的，貯箱壓降速率由下降至0.25，貯箱氣體溫度變化值由下降至?？梢?jiàn)，隨著穩(wěn)壓和計(jì)壓降時(shí)間的延長(zhǎng)，可以有效抵消貯箱內(nèi)氣體的溫度變化。氣體溫度變化值很小，貯箱的體積漏率更多地體現(xiàn)貯箱真實(shí)的泄漏情況。在減弱了氣體溫度變化的影響后，采用傳統(tǒng)量化計(jì)算方法和改進(jìn)型量化計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果非常接近，均在貯箱總允許漏率的數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)，據(jù)此可判定第2次氣檢合格。

從以上分析可知，貯箱氣檢過(guò)程中，氣體溫度的影響比較大，在對(duì)靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計(jì)算時(shí)，須考慮溫度參數(shù)。通過(guò)對(duì)溫度參數(shù)進(jìn)行修正，形成的改進(jìn)型量化計(jì)算方法相較于傳統(tǒng)量化計(jì)算方法，其精度更高，計(jì)算結(jié)果更貼近實(shí)際情況。

3 提高改進(jìn)型量化計(jì)算方法精度的優(yōu)化措施

由第2節(jié)可知，用改進(jìn)后的靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計(jì)算方法，其精度還有進(jìn)一步提高空間。下面將分析這些影響因素，進(jìn)而提出進(jìn)一步提高改進(jìn)型量化計(jì)算方法精度的優(yōu)化措施。靜態(tài)壓降法的誤差主要來(lái)源于被檢容器的有效容積、被檢容器內(nèi)外溫度、壓力及時(shí)間的測(cè)量誤差。

3.1 被檢容器有效容積

貯箱系統(tǒng)的有效容積，包含貯箱、與箱體聯(lián)通的管道體積，它的準(zhǔn)確性對(duì)于漏率的計(jì)算比較重要。檢測(cè)被檢容器有效容積的方法有很多，包括充液稱重法、體積膨脹法、標(biāo)準(zhǔn)漏孔法等，但這些方法只適合中小容器。對(duì)于貯箱這類大型容器來(lái)說(shuō)，有一種充氣質(zhì)量法可以測(cè)量貯箱的有效容積[25]。它是將已知?dú)怏w質(zhì)量的某種高純氣體充入被檢容器中，測(cè)量容器中的壓力變化值，通過(guò)氣體狀態(tài)方程計(jì)算出被檢容器的有效容積，但這種方法基于靶場(chǎng)測(cè)試不太可能實(shí)現(xiàn)。

3.2 穩(wěn)壓時(shí)間和計(jì)壓降時(shí)間的確定

充氣時(shí)，氣體進(jìn)入貯箱后，將引起一系列的熱力學(xué)–動(dòng)力學(xué)變化，其壓力會(huì)發(fā)生降低。若此時(shí)進(jìn)行測(cè)量，則這種壓力的變化會(huì)被視作由泄漏所引起的壓力變化，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。延長(zhǎng)穩(wěn)壓和計(jì)壓降時(shí)間，將逐漸抵消氣體進(jìn)貯箱后自身熱力學(xué)變化帶來(lái)的影響，使得測(cè)量結(jié)果更貼近真實(shí)情況。第2節(jié)中2次計(jì)算實(shí)例的計(jì)算結(jié)果也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。因此，對(duì)于大容積的貯箱來(lái)說(shuō)，測(cè)量時(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)量的精度也會(huì)越高。

3.3 溫度、壓力和大氣壓的測(cè)量

由式（11）可知，在進(jìn)行量化計(jì)算過(guò)程中，表壓應(yīng)轉(zhuǎn)化為絕對(duì)壓力，溫度應(yīng)轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)溫度。如果貯箱氣檢持續(xù)時(shí)間較短，可以假定大氣壓力不變；如果氣檢持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)檢測(cè)氣檢前后的大氣壓力。此外，由于被檢容器內(nèi)溫度和壓力的準(zhǔn)確性將直接影響計(jì)算的精度，要想保證靜態(tài)壓降法表征貯箱氣密性量化計(jì)算的精度，被檢容器內(nèi)的溫度和壓力的準(zhǔn)確性應(yīng)得到保證。

基于以上分析，本文提出進(jìn)一步提高改進(jìn)型量化計(jì)算方法精度的優(yōu)化措施：

1）延長(zhǎng)貯箱氣檢的穩(wěn)壓和計(jì)壓降時(shí)間。由分析可知，計(jì)壓降時(shí)間為40 min時(shí)，基本可以抵消溫度變化帶來(lái)的影響，因此建議貯箱穩(wěn)壓時(shí)間至少30 min，計(jì)壓降時(shí)間以20～30 min為宜。

2）進(jìn)一步提高溫度、壓力傳感器的精度。

3）增加精確氣壓計(jì)。貯箱氣檢持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，大氣壓肯定有變化，所以應(yīng)增加精確氣壓計(jì)測(cè)量大氣壓。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)靶場(chǎng)火箭貯箱氣檢這一工程實(shí)踐問(wèn)題，通過(guò)理論推導(dǎo)—結(jié)果驗(yàn)證—修正優(yōu)化—結(jié)果再驗(yàn)證等過(guò)程，得到了能夠用于實(shí)踐的基于靜態(tài)壓降法量化表征某型火箭貯箱氣密性方法。通過(guò)深入分析得出，延長(zhǎng)貯箱氣檢的穩(wěn)壓和計(jì)壓降時(shí)間、提高溫度和壓力傳感器的精度、增加精確氣壓計(jì)等方法可進(jìn)一步提高此方法的精度。隨著單點(diǎn)測(cè)量精度的提高，此方法可以在后續(xù)靶場(chǎng)氣檢項(xiàng)目中發(fā)揮積極作用，給試驗(yàn)任務(wù)提供更有力的支撐。由于此方法為理論計(jì)算，本文在結(jié)果驗(yàn)證上還存在樣本數(shù)量偏少等局限性，后續(xù)還有待通過(guò)更多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其可靠性進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。

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Quantitative Characterization on Gas Tightness of Certain Tank Based on Static Pressure Drop Method

LIU Bo, YAN Wan-hong, SHAO Han-bin

(Unit 63798, Sichuan Xichang 615000, China)

The work aims to make up for the deficiency that only static pressure drop method is used to qualitatively determine the gas tightness of the tank in the range test of carrier rocket, and further improves the credibility of the gas detection results of the tank. A method for quantifying the gas tightness of a certain tank based on static pressure drop method was presented. Firstly, according to the ideal state equation of gas, a quantization method based on static pressure drop method was obtained to characterize the gas tightness of the tank, and the calculation results were verified. Secondly, considering the affecting factors such as tank pressure variation, temperature, atmospheric pressure, pressure stabilization time and measurement time, the above quantization method was modified, and an improved quantitative calculation method based on static pressure drop method was obtained to describe the gas tightness of the tank. The improved calculation method had higher accuracy. On this basis, through the analysis of the factors that limited the accuracy of the improved quantitative calculation method, the optimization measures to further improve the accuracy of the improved quantitative calculation method were put forward. The method of quantifying the gas tightness of the tank based on static pressure drop method proposed is feasible, which can provide strong support for the subsequent better gas detection in the range.

tank; leakage detection; gas tightness; leakage rate; pressure drop

2022-08-15；

2022-09-13

LIU Bo (1990-), Male, Master.

劉波, 嚴(yán)萬(wàn)洪, 邵漢斌. 基于靜態(tài)壓降法量化表征某型火箭貯箱氣密性方法研究[J]. 裝備環(huán)境工程, 2023, 20(6): 049-055.

TB774

A

1672-9242(2023)06-0049-07

10.7643/ issn.1672-9242.2023.06.007

2022–08–15；

2022–09–13

劉波（1990—），男，碩士。

LIU Bo, YAN Wan-hong, SHAO han-bin, et al.Quantitative Characterization on Gas Tightness of Certain Rocket Tank Based on Static Pressure Drop Method[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(6): 049-055.

責(zé)任編輯：劉世忠