田帥 劉錚 齊強 李欣

（北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京，100094）

航天器在地面工作和存儲的環(huán)境一般為工業(yè)潔凈室，該環(huán)境需要對空氣中的塵埃、溫度、濕度、靜壓等進行控制。隨著航天器載荷的多樣化，其環(huán)境不僅對溫度和濕度有較高的要求，同時航天器處于不同工序時對潔凈度的要求也不同。例如航天器常規(guī)存儲環(huán)境要求為ISO 8 級潔凈度，航天器在執(zhí)行檢漏時的潔凈度要求為ISO 7級。這些潔凈度的級別在標(biāo)準(zhǔn)中有明確的定義與闡述。在實際標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的過程中，如何實現(xiàn)這些潔凈度的要求成為標(biāo)準(zhǔn)落實的關(guān)鍵。

1 航天器潔凈廠房潔凈度相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)

航天器環(huán)境潔凈度的主要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)從頂層的國軍標(biāo)至底層的院級標(biāo)準(zhǔn)均有涉及。這些標(biāo)準(zhǔn)的要求逐項細化并最終落實到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和具體標(biāo)準(zhǔn)化操作文件中。

航天器環(huán)境潔凈度的頂層標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 25915—2021 《潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境》[1]和國家軍用標(biāo)準(zhǔn) 《衛(wèi)星裝配測試廠房設(shè)計規(guī)范》。GB/T 25915.1 《潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境 第1 部分：空氣潔凈度等級》中對航天器常用的環(huán)境ISO 7 級和ISO 8 級的關(guān)注粒徑的粒子最大濃度限值進行了明確規(guī)定。ISO 7 級環(huán)境中大于或等于0.5μm粒徑的粒子最大濃度限值為352000 個/立方米，大于或等于1μm 粒徑的粒子最大濃度限值為83200個/立方米，大于或等于5μm 粒徑的粒子最大濃度限值為2930 個/立方米。ISO 8 級的環(huán)境該指標(biāo)為ISO 7 級的10 倍。GB/T 25915.2 《潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境 第2 部分：證明持續(xù)符合GB/T 25915.1 的監(jiān)測與監(jiān)測技術(shù)條件》中對監(jiān)測周期、監(jiān)測儀器、例行監(jiān)測、出具的報告文件等提出了綱領(lǐng)性要求。GB/T 25915.3 《潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境第3 部分：監(jiān)測方法》給出了潔凈度監(jiān)測的規(guī)程和原理。國家軍用標(biāo)準(zhǔn) 《衛(wèi)星裝配測試廠房設(shè)計規(guī)范》的7.2.3 至7.2.7 條目對裝配測試廳的潔凈度給出了明確的規(guī)定，要求衛(wèi)星等航天器裝配測試需達到10 級（8 級）潔凈度。這些條目對送風(fēng)形式、三級過濾、風(fēng)量、換氣次數(shù)給出了明確規(guī)定。

航天器環(huán)境潔凈度的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為 《潔凈室（區(qū)）內(nèi)潔凈度級別及評定》。該標(biāo)準(zhǔn)中細化闡述了粒子濃度的鑒定和監(jiān)測方法。但由于制定標(biāo)準(zhǔn)的年代較為久遠，該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)仍然使用10000 級和100000 級來確定級別。

航天器潔凈度的五院標(biāo)準(zhǔn)《潔凈室綜合性能監(jiān)測方法》在遵循上述2 個標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上，細化并落實了各項綱領(lǐng)性要求。該標(biāo)準(zhǔn)中對于潔凈度的監(jiān)測方法進行了更新。細化了潔凈度監(jiān)測過程，明確為4 個步驟。明確了監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理方法。

有關(guān)于航天器潔凈度標(biāo)準(zhǔn)中，除了執(zhí)行上述自頂向下的3 項標(biāo)準(zhǔn)外，還配合制定了相關(guān)的企業(yè)級作業(yè)文件，例如 《航天器潔凈廠房環(huán)境參數(shù)》《試驗區(qū)環(huán)境控制程序》。

2 航天器潔凈廠房潔凈度監(jiān)測儀器

目前，一般監(jiān)測空氣中懸浮顆粒所用的監(jiān)測儀器一般均使用塵埃粒子計數(shù)器。其性能指標(biāo)需滿足GB/T 25915—2021 《潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境》的要求。針對于航天器潔凈廠房的大面積特點提出如下要求：①大于636m2的空間，其最小采樣點數(shù)為面積的平方根；②每個采樣點的采樣量至少為2L，每一個采樣點單次采樣的最小采樣時間為1min，每一個采樣點的采樣量應(yīng)一致。

在航天器潔凈廠房潔凈度監(jiān)測過程中，一般選用激光塵埃粒子計數(shù)器。其被測粒子的粒徑范圍的為0.3μm 至10μm。該種激光塵埃粒子計數(shù)器可直接監(jiān)測10000 級（ISO 7 級）、100000 級（ISO 8 級）潔凈度、采樣流量一般為2.83L/min或 者28.3L/min、粒徑檔位為0.3μm、0.5μm、1.0μm、5μm。

在航天器潔凈廠房潔凈度監(jiān)測實際使用過程中使用2 種類型的激光埃粒子計數(shù)器。①手持式激光埃粒子計數(shù)器，其可以在航天潔凈廠房內(nèi)任意位置移動使用。由于航天潔凈廠房面積一般大于636m2，達到1000m2左右。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)需要采樣至少32 個點位。這種手持式可根據(jù)需要自主確定測量位置的數(shù)目，以滿足最小采樣點數(shù)的要求。②固定式激光埃粒子計數(shù)器，其需固定在廠房離地面0.8m 高度的工作水平面上使用，且可以通過計算機不間斷采集其數(shù)據(jù)，以達到潔凈度實時監(jiān)測的功能。一般航天器潔凈廠房布置不少于4 個固定式激光埃粒子計數(shù)器以記錄航天器潔凈廠房內(nèi)潔凈度的實時變化。

此類激光塵埃粒子計數(shù)器運行穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛、易于采購且產(chǎn)品成熟。但是在航天器潔凈廠房潔凈度監(jiān)測過程中存在一定的缺陷。例如，被測粒子在同樣測量環(huán)境中測得的數(shù)據(jù)存在一定差異（即測量值的不確定度較大），所以需要多測量幾組數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計計算得出置信度達到95%的數(shù)據(jù)。此外，激光等光學(xué)儀器容易老化壽命有限。

3 航天器潔凈廠房潔凈度運行管理

在航天器潔凈廠房內(nèi)使用上述激光塵埃粒子計數(shù)器，測量粒徑 為0.5μm、1.0μm 及5.0μm，按照既定步驟進行潔凈度監(jiān)測。常規(guī)航天器潔凈廠房潔凈度監(jiān)測由兩種檢測模式共同完成：①使用手持式塵埃粒子計數(shù)器手動測量，②使用現(xiàn)場布置的固定塵埃粒子計數(shù)器自動監(jiān)測。

在自動監(jiān)測工作程序模式下，將潔凈度數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置為每2 小時自動監(jiān)測潔凈，試驗區(qū)的潔凈度，由現(xiàn)場管理人員每2 小時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行檢查確認。如數(shù)據(jù)超標(biāo)按超標(biāo)程序執(zhí)行，匯總記錄日志。環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器故障時，啟用備用服務(wù)器。

在手動測量工作程序模式下，在環(huán)境數(shù)據(jù)自動監(jiān)測系統(tǒng)故障時，現(xiàn)場管理人員使用手持式設(shè)備進行測量，每日3 次（第一次：9:00～11:00，第二次：13:00～15:00，第三次：20:00～22:00）。

當(dāng)航天器潔凈廠房潔凈度參數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)要求時，啟動預(yù)警處理程序。在預(yù)警程序中對各種可能引起潔凈度異常的原因進行梳理，給出相關(guān)的解決方法和步驟。航天器潔凈廠房如果出現(xiàn)潔凈度異常，在排查到原因之后，根據(jù)原因的不同作出如下處理：①如因停電或者電器故障，導(dǎo)致潔凈設(shè)備不能正常運行而引起的潔凈度超標(biāo)，在確認恢復(fù)供電或電器故障排除后，盡快恢復(fù)航天器潔凈廠房的潔凈設(shè)備正常運行；②如因人數(shù)過多引起潔凈度超標(biāo)，超標(biāo)區(qū)域需對現(xiàn)場人數(shù)進行控制，并加強對超標(biāo)區(qū)域潔凈設(shè)備的調(diào)節(jié)；③如因天氣原因引起潔凈度超標(biāo)，應(yīng)加強對超標(biāo)區(qū)域工藝空調(diào)的調(diào)節(jié)；④如因航天器潔凈廠房大門開關(guān)頻繁和開啟時間較長引起潔凈度超標(biāo)，在不影響現(xiàn)場工作的情況下減少大門開關(guān)次數(shù)和縮短大門開啟時間，需要加強對超標(biāo)區(qū)域潔凈設(shè)備的調(diào)節(jié)。