Các thử nghiệm môi trường trong lĩnh vực hàng không vũ trụ là gì?

Trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, độ tin cậy là điều cần thiết. Các bộ phận phải chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt như chân không, nhiệt độ khắc nghiệt và độ rung trong khi thực hiện nhiệm vụ. Thử nghiệm môi trường giúp xác minh hiệu suất của sản phẩm, đảm bảo chất lượng và đánh giá độ bền lâu dài. Với việc các hệ thống hàng không vũ trụ ngày càng trở nên chính xác, nhỏ gọn và lâu dài hơn, việc thử nghiệm mô phỏng môi trường tiên tiến ngày càng trở nên quan trọng.

Mới đây, một khách hàng sử dụng buồng thử nghiệm môi trường LIB (như trong hình) đã chia sẻ phản hồi tích cực sau khi tiến hành kiểm tra xác nhận độ tin cậy. Họ khen ngợi khả năng kiểm soát nhiệt độ ổn định, hệ thống luồng khí đồng đều và bộ điều khiển lập trình chính xác của thiết bị, đảm bảo hiệu suất ổn định trong suốt quá trình thử nghiệm kéo dài. Nội thất bằng thép không gỉ, các kệ có thể điều chỉnh và giao diện thân thiện với người dùng giúp vận hành hiệu quả và đáng tin cậy. Ứng dụng thành công này một lần nữa cho thấy LIB Buồng thử nghiệm môi trường cung cấp sự hỗ trợ đáng tin cậy cho môi trường thử nghiệm hàng không vũ trụ tiêu chuẩn cao.

Kiểm tra môi trường trong lĩnh vực hàng không vũ trụ

---

Hiệu suất và tuổi thọ sử dụng của các sản phẩm hàng không vũ trụ có mối liên hệ chặt chẽ với độ tin cậy của mọi giai đoạn trong suốt quá trình thiết kế, sản xuất, xác nhận và thử nghiệm. Trong số các yếu tố này, độ tin cậy của các linh kiện điện tử đặc biệt quan trọng vì chúng tạo thành nền tảng của toàn bộ hệ thống hàng không vũ trụ. Vì thiết bị hàng không vũ trụ thường khó hoặc không thể sửa chữa sau khi được triển khai nên ngay cả sự trục trặc của một bộ phận nhỏ cũng có thể dẫn đến thất bại trong nhiệm vụ hoặc mất toàn bộ hệ thống. Nhiều thập kỷ phát triển hàng không vũ trụ và kinh nghiệm vận hành đã nhiều lần chứng minh tầm quan trọng của độ tin cậy của các bộ phận.

Ngày nay, ngành hàng không vũ trụ đang bước vào một kỷ nguyên mới với sự phát triển nhanh chóng. Sau những thành tựu quan trọng trong các chương trình thám hiểm không gian và chuyến bay có người lái, một thế hệ hệ thống hàng không vũ trụ mới đang được phát triển và sản xuất. Những sản phẩm tiên tiến này đòi hỏi tiêu chuẩn cao hơn cho các linh kiện điện tử, không chỉ về hiệu suất và tính đa dạng mà còn về độ tin cậy, độ bền, khả năng thu nhỏ và hiệu quả năng lượng. Khi công nghệ hàng không vũ trụ tiếp tục phát triển, các linh kiện điện tử dự kiến ​​sẽ mang lại tuổi thọ hoạt động lâu hơn, mức tiêu thụ điện năng thấp hơn và độ ổn định cao hơn trong các điều kiện ngày càng khắt khe.

Kiểm tra độ tin cậy trong lĩnh vực hàng không vũ trụ về mặt lý thuyết nên bao gồm:

1. độ cao

2. sốc nhiệt

3. rung

Nguyên tắc cơ bản là mô phỏng các biến môi trường mà các phương tiện hàng không vũ trụ gặp phải khi bay hoặc vận hành không gian trên Trái đất hoặc các yếu tố biến liên quan được tạo ra trong hoạt động thực tế để xác định tham chiếu, phương pháp chủ yếu sử dụng giá trị đã đặt để xác minh có liên quan.  

Kiểm tra độ cao

---

Buồng đo độ cao LIB được thiết kế để tái tạo các điều kiện môi trường ở độ cao bằng cách kết hợp điều khiển nhiệt độ chính xác với mô phỏng áp suất có thể điều chỉnh. Các buồng này cho phép nhà sản xuất đánh giá hiệu suất và độ tin cậy của sản phẩm trong các điều kiện gần giống với môi trường vận hành thực tế gặp phải trong các ứng dụng vận chuyển hàng không, hàng không và liên quan đến không gian.

Mẫu sản phẩm	A-1000	Phòng kiểm tra độ cao
Kích thước bên trong	D 1500 W 1000 H 970 mm
Kích thước bên ngoài	D 2050 W 1300 H 2200 mm
Phạm vi nhiệt độ	—40oC đến +150oC
Phạm vi độ ẩm	20% ~ 95% (có thể kiểm soát hơn 50Kpa)
Biến động nhiệt độ	≤ ± 0,5oC
Độ lệch nhiệt độ	≤ ± 2,0oC
Độ đồng đều nhiệt độ	2,0oC (ở áp suất bình thường và không tải)
Tốc độ gia nhiệt	3oC / phút
Tốc độ làm mát	2oC/phút
Phạm vi áp suất	Áp suất khí quyển đến 0,5kPa
Độ lệch áp suất	± 2Kpa
thời gian giảm áp	Áp suất khí quyển đến 0,5k 30 phút
Bao vây áp lực	Thép mangan, xử lý phun bề mặt
Vật liệu tường ngoài khác	Tấm thép mạ kẽm hai mặt, xử lý phun bề mặt
Vật liệu tường bên trong	Tấm thép không gỉ SUS304
Hệ thống chân không	Bơm chân không, van điều tiết bơm khí, van điều tiết lạm phát

Bộ điều khiển màn hình cảm ứng	Máy nén	Phòng làm việc chống ăn mòn mạnh mẽ	Lỗ truy cập nguồn tích hợp

Trong điều kiện khí quyển tự nhiên, áp suất không khí giảm dần khi độ cao tăng lên. Ví dụ, ở độ cao khoảng 5.000 mét, áp suất khí quyển xấp xỉ 50% áp suất mực nước biển tiêu chuẩn. Ở độ cao 16.000 mét, áp suất giảm xuống gần 1/10, trong khi ở độ cao khoảng 31.000 mét, áp suất giảm xuống còn khoảng 1/10 so với mực nước biển. Những môi trường áp suất cực thấp này có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và tính toàn vẹn cấu trúc của các sản phẩm hàng không vũ trụ và hệ thống điện tử. Do đó, buồng kiểm tra độ cao được sử dụng để tạo điều kiện áp suất thấp được kiểm soát nhằm đánh giá độ tin cậy và an toàn của sản phẩm trong các ứng dụng hàng không vũ trụ.

Phương pháp kiểm tra

Trong quá trình thử nghiệm, mẫu thử được đặt bên trong buồng, tại đó áp suất bên trong giảm dần đến mức theo yêu cầu của tiêu chuẩn thử nghiệm hiện hành. Buồng duy trì điều kiện áp suất quy định trong một khoảng thời gian xác định để đánh giá hoạt động và độ ổn định khi vận hành của sản phẩm.

Kiểm tra độ cao chủ yếu được sử dụng để đánh giá khả năng của các bộ phận, thiết bị và hệ thống hoàn chỉnh chịu được môi trường áp suất thấp gặp phải trong quá trình bảo quản, vận chuyển và vận hành thực tế. Nó đặc biệt thích hợp cho các sản phẩm được vận chuyển trong khoang chở hàng của máy bay, thiết bị hoạt động ở vùng có độ cao lớn và các sản phẩm hàng không vũ trụ tiếp xúc với tình huống giảm áp suất đột ngột trong cabin hoặc mất áp suất nhanh chóng. Thử nghiệm giúp xác định các điều kiện áp suất thấp và thay đổi áp suất nhanh có thể ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất sản phẩm, khả năng bịt kín, hoạt động điện và độ tin cậy tổng thể.

Kiểm tra sốc nhiệt

---

Thử nghiệm sốc nhiệt độ là một quá trình đánh giá xem hình thức bên ngoài của thiết bị và hiệu suất điện của thiết bị có bị ảnh hưởng hay hỏng hóc khi thiết bị chịu sự thay đổi nhanh chóng của môi trường khí quyển xung quanh hay không.

Tên	Máy kiểm tra sốc nhiệt	buồng thử nghiệm sốc nhiệt độ
Người mẫu	TS-500
Kích thước bên trong phòng thử nghiệm	650*650*500mm
Khối lượng phòng thử nghiệm	211L
Tải phòng thử nghiệm	50kg
Nhiệt độ làm nóng trước giới hạn trên	+220oC
Thời gian gia nhiệt	Nhiệt độ môi trường xung quanh lên tới ~ + 200oC, trong vòng 30 phút.
Giới hạn nhiệt độ làm mát trước giới hạn dưới	-75oC
Thời gian làm mát	Nhiệt độ môi trường xung quanh đến ~ -70oC, trong vòng 30 phút
Phạm vi tiếp xúc với nhiệt độ cao	Nhiệt độ môi trường xung quanh +20 đến +200°C
Phạm vi tiếp xúc với nhiệt độ thấp	–65 đến -5°C
Thời gian phục hồi	Trong vòng 15 phút
Biến động nhiệt độ	≤ ± 0,5oC
Độ lệch nhiệt độ	≤ ± 3oC
Bộ điều khiển	Bộ điều khiển màn hình cảm ứng LCD màu có thể lập trình
Hệ thống làm mát	Hệ thống lạnh nén cơ học
Chất liệu bên ngoài	Tấm thép có lớp phủ bảo vệ
Cửa sổ quan sát	Chiếu sáng nội thất, gioăng cao su silicone ổn định nhiệt hai lớp

Thử nghiệm này nên được sử dụng khi có thể xảy ra sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ xung quanh thiết bị. Nó được sử dụng để đánh giá tác động của sự thay đổi nhiệt độ đột ngột đến thiết bị, cấu trúc và hình thức bên ngoài của thiết bị. Các tình huống điển hình như sau:

1) Việc chuyển đổi thiết bị giữa nhiệt độ cao và thấp.

2) Nhanh chóng nâng thiết bị từ môi trường nhiệt độ cao trên mặt đất lên môi trường nhiệt độ thấp ở độ cao.

3) Thả thiết bị ra khỏi vỏ bảo vệ của tàu bay đang nóng ở độ cao và nhiệt độ thấp.

Một số yếu tố quan trọng trong thử nghiệm sốc nhiệt độ:

1.Điều kiện tiếp xúc

Nhiệt độ thử nghiệm phải được xác định theo vị trí địa lý và dữ liệu hiện trường của thiết bị trong quy trình ứng dụng thực tế và nhiệt độ thử nghiệm cũng có thể được xác định theo các yêu cầu nhiệt độ không hoạt động khắc nghiệt nhất của thiết bị. Tiêu chuẩn liên quan quy định nhiệt độ thử nghiệm nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp tương ứng là 70 °C và -55 °C.

Nhiệt độ cao: Nhiệt độ cao có thể xảy ra ở khu vực địa lý làm việc và bảo quản nơi thiết bị được sử dụng thực sự. Giá trị đo được ưu tiên và nếu không có giá trị đo được thì điều kiện giá trị cực trị ở nhiệt độ cao trên mặt đất sẽ được chọn.

Nhiệt độ thấp: Nhiệt độ thấp nhất mà máy bay được sử dụng trong chuyến bay (bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường xung quanh thiết bị, điều kiện bay và hiệu suất của hệ thống kiểm soát môi trường trên máy bay). Ưu tiên giá trị đo được, nếu không có giá trị đo được thì chọn nhiệt độ cực thấp ở độ cao lớn.

2. Thời gian nhiệt độ cao và thấp

Mục đích của thử nghiệm này là để xác định ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng lên thiết bị, do đó, thời gian mẫu tiếp xúc với nhiệt độ khắc nghiệt phải là thời gian làm việc thực tế của thiết bị hoặc thời gian nhiệt độ ổn định. Thời lượng quy định trong các tiêu chuẩn liên quan thường là 1h.

Việc xác định khoảng thời gian thử nghiệm (thời gian va chạm) phải được xác định theo tình huống gặp phải trong quá trình sử dụng thực tế của thiết bị. Do đó, có thể chia thành các thử nghiệm tác động sau

1) Sốc nhiệt độ một chiều dựa trên nhiệt độ tới hạn không đổi, đối với thiết bị có ít khả năng tiếp xúc với sốc nhiệt độ một chiều, ít nhất một sốc trong mỗi điều kiện tương ứng;

2) Sốc một chu kỳ dựa trên nhiệt độ cực cao không đổi, thiết bị chỉ có thể tiếp xúc với môi trường sốc nhiệt độ một lần;

3) Sốc nhiều chu kỳ dựa trên nhiệt độ cực cao không đổi, khi dự kiến ​​thiết bị sẽ tiếp xúc thường xuyên hơn thì có rất ít dữ liệu để xác nhận số lần sốc cụ thể.

3. Thời gian chuyển đổi

Các tiêu chuẩn liên quan yêu cầu thời gian chuyển đổi càng ngắn càng tốt và không có lý do hợp lý và thời gian chuyển đổi cần không quá 1 phút để đạt được hiệu ứng sốc nhiệt độ tối đa. Đôi khi do kích thước của mẫu vật và các lý do khác, cần phải sử dụng thiết bị vận chuyển để hoàn tất quá trình chuyển, thời gian chuyển đổi có thể vượt quá 1 phút, khi thời gian chuyển đổi vượt quá 1 phút, cần giải thích tính hợp lý của thời gian vượt quá.

4. Tốc độ thay đổi nhiệt độ

Các tiêu chuẩn liên quan quy định rằng đối với thử nghiệm sốc nhiệt độ, sản phẩm phải được chuyển đổi nhanh chóng giữa các hộp nhiệt độ cao và thấp và thời gian chuyển đổi nhỏ hơn hoặc bằng 5 phút.

Buồng thử nghiệm sốc nhiệt nóng lạnh 2 vùng LIB có dung tích nhỏ và công suất lớn để đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm khác nhau. Thử nghiệm có thể được thực hiện trong quá trình thử nghiệm sốc nhiệt từ -70 đến +200°C. Mẫu được tự động chuyển từ buồng lạnh sang buồng nóng bằng giỏ. Giỏ trượt theo phương thẳng đứng và êm ái qua các thanh ray, làm cho mẫu vật được tiếp xúc với hai buồng.

Kiểm tra độ rung

---

Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, việc kiểm tra độ rung là cực kỳ quan trọng vì thiết bị hoạt động trong không gian rất khó hoặc không thể sửa chữa khi đã triển khai. Do đó, vệ tinh, tàu vũ trụ và hệ thống trên không phải được xác nhận kỹ lưỡng trên mặt đất trước khi phóng. Các chương trình thử nghiệm môi trường thường yêu cầu áp dụng đồng thời nhiều ứng suất, khiến việc thử nghiệm điều kiện kết hợp trở thành một phần quan trọng trong quá trình phát triển sản phẩm hàng không vũ trụ.

Thử nghiệm độ rung của tàu vũ trụ là một thành phần quan trọng của kỹ thuật môi trường hàng không vũ trụ và được sử dụng rộng rãi để xác minh xem liệu các hệ thống hàng không vũ trụ có thể tồn tại trong các điều kiện động lực khắc nghiệt gặp phải trong quá trình phóng hay không. Trong quá trình tên lửa bay lên, các yếu tố như hoạt động của động cơ, hiệu ứng POGO, đánh lửa và tắt động cơ cũng như sự tách giai đoạn tạo ra tải trọng rung động mạnh. Các lực động này có thể dẫn đến biến dạng cấu trúc, lỏng các kết nối hoặc thậm chí làm hỏng các bộ phận và hệ thống trên tàu. Kinh nghiệm thử nghiệm hàng thập kỷ hàng không vũ trụ đã chỉ ra rằng thử nghiệm độ rung trên mặt đất là điều cần thiết để đảm bảo khả năng thích ứng với môi trường và độ tin cậy vận hành của tàu vũ trụ.

Khả năng chống rung cũng quan trọng không kém đối với máy bay, máy bay không người lái và hệ thống điều khiển chuyến bay. Thiết bị hàng không vũ trụ hiện đại chứa nhiều cảm biến nhạy cảm và mô-đun điện tử, bao gồm các đơn vị đo quán tính (IMU). Rung quá mức có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của tín hiệu và truyền dữ liệu, có khả năng ảnh hưởng đến độ ổn định của việc điều hướng và hiệu suất điều khiển chuyến bay. Ngoài ra, rung động có thể làm lỏng các vít, đầu nối hoặc mô-đun bên trong, đe dọa tính toàn vẹn cấu trúc và sự an toàn của toàn bộ hệ thống. Rung động liên tục trong quá trình vận chuyển, cất cánh, hạ cánh hoặc bay cũng có thể làm giảm độ ổn định của hình ảnh và độ chính xác vận hành trong các ứng dụng trên không. Vì những lý do này, độ bền rung đã trở thành mối quan tâm chính trong công nghệ hàng không vũ trụ và máy bay không người lái.

Buồng rung dòng LIB THV tích hợp thử nghiệm nhiệt độ, độ ẩm và độ rung vào một hệ thống mô phỏng môi trường kết hợp. Hệ thống kết hợp buồng độ ẩm nhiệt độ với máy lắc rung điện động, cho phép kiểm tra độ tin cậy toàn diện dưới nhiều áp lực môi trường. LIB cung cấp các giải pháp tùy chỉnh để thử nghiệm các sản phẩm từ linh kiện điện tử nhỏ đến lắp ráp hàng không vũ trụ lớn. Kích thước buồng, phạm vi nhiệt độ và độ ẩm cũng như cấu hình bàn rung đều có thể được điều chỉnh theo yêu cầu của khách hàng. Từ thiết kế và sản xuất hệ thống đến lắp đặt, vận hành và đào tạo người vận hành, LIB cung cấp các giải pháp kiểm tra môi trường toàn diện một cửa.

Người mẫu		THV-1000	Phòng thử nghiệm độ rung
Kích thước bên trong (mm)		1000*1000*1000
Kích thước tổng thể (mm)		1800*4600*2600
Khối lượng nội thất		1000L
tham số	Phạm vi nhiệt độ	-50oC ～ +150oC
	Biến động nhiệt độ	± 0,5oC
	Độ lệch nhiệt độ	± 2,0oC
	Phạm vi độ ẩm	30% ~ 98% RH
	Độ lệch độ ẩm	± 2,5% RH
	Tốc độ làm mát	5oC / phút
	Tốc độ sưởi ấm	5oC / phút

Bản tóm tắt

---

Thử nghiệm môi trường được tiến hành để xác minh độ tin cậy về chức năng và độ bền của sản phẩm trong suốt thời gian sử dụng dự kiến, bao gồm các điều kiện gặp phải trong quá trình vận hành, vận chuyển và bảo quản. Mục đích của các thử nghiệm này là để sản phẩm tiếp xúc với các điều kiện môi trường tự nhiên hoặc mô phỏng được kiểm soát nhằm đánh giá các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất, độ ổn định và tuổi thọ của sản phẩm.

Bằng cách tái tạo các áp lực môi trường như nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, độ ẩm và sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng, các buồng thử nghiệm môi trường giúp nhà sản xuất hiểu được sản phẩm sẽ hoạt động như thế nào trong các ứng dụng trong thế giới thực. Mô phỏng môi trường tăng tốc cho phép các điểm yếu hoặc lỗi tiềm ẩn xuất hiện trong khoảng thời gian ngắn hơn, hỗ trợ xác nhận sản phẩm trong các giai đoạn nghiên cứu, phát triển, thiết kế và sản xuất. Quá trình này rất cần thiết để xác nhận xem sản phẩm có thể đạt được các mục tiêu về chất lượng, hiệu suất và độ tin cậy như mong đợi trước khi đưa vào thị trường hay không.

Thử nghiệm môi trường còn giúp các kỹ sư phân tích tác động và cơ chế của các yếu tố môi trường lên vật liệu, linh kiện và hệ thống hoàn chỉnh, cung cấp dữ liệu quan trọng để đánh giá độ tin cậy và dự đoán vòng đời. LIB chuyên về công nghệ mô phỏng môi trường và cung cấp các phòng thử nghiệm môi trường tiên tiến cùng với các giải pháp thử nghiệm tùy chỉnh. Với kinh nghiệm sâu rộng trong ngành, LIB có khả năng hỗ trợ nhiều ứng dụng thử nghiệm khác nhau và giúp khách hàng giải quyết các thách thức phức tạp về độ tin cậy môi trường một cách hiệu quả và chuyên nghiệp.

Cần thực hiện kiểm tra môi trường cho sản phẩm của bạn? Liên hệ Công nghiệp LIB ngay bây giờ.