空间高轨高压太阳电池阵静电防护技术研究

目的提高太阳电池阵的可靠性。方法对空间用高轨高压太阳电池阵的静电防护技术进行试验研究,通过外加电弧的方式对太阳电池试验件进行一次放电模拟试验,通过电子注入模拟高轨等离子体环境,采用单一电子能量模拟多能谱能量的环境,对太阳电池阵二次放电进行摸底试验。结果一次放电对太阳电池试验件无影响,二次放电发生时,太阳电池串之间电压的阈值为80 V,二次放电会对太阳电池串输出功率造成一定影响。结论在太阳电池阵设计过程中,控制太阳电池串之间的并联间隙为1 mm,相邻太阳电池串之间电压差不大于80 V、在相邻太阳电池串之间涂敷硅橡胶等方法能有效控制太阳电池阵二次放电的发生,大大提高了太阳电池阵的可靠性。     

LEO等离子体环境中HVSA的电弧放电研究

由于高压太阳电池阵在低轨等离子体环境中会发生电弧放电，这会造成航天器表面退化、电磁干扰、PN结破坏等负作用，因此进行了这方面的地面模拟试验研究。首先阐述了低地球轨道等离子体环境及高压太阳电池阵发生触发放电和二次放电的机理，然后介绍等离子体环境模拟设备原理与结构、试验方法及两次高压太阳电池阵的放电试验结果，系统的研究了电池片的放电位置及外界环境和结构条件对放电的影响。     

电子辐照下聚酰亚胺材料表面充电特性研究

目的研究多因素条件下航天用典型介质材料聚酰亚胺表面充电特性。方法利用空间介质材料表面带电地面模拟实验系统,以电子枪辐照材料模拟空间带电环境中航天器材料表面带电过程,以航天器上常用的介质材料聚酰亚胺为研究对象,研究不同电子能量、不同束流密度和不同厚度下聚酰亚胺表面充电特性。结果聚酰亚胺表面电位随着电子能量、束流密度和厚度的增大而增大,电子能量越高,束流密度越大,聚酰亚胺表面充电平衡时间越短。结论航天器介质材料表面带电程度与空间带电环境的电子能量、束流密度和介质材料本身结构紧密相连,研究多因素作用下航天用典型介质材料表面充电特性,将为航天器带电防护设计提供数据支持。     

微米级空间碎片撞击太阳电池研究

目的评估航天器太阳电池阵遭遇微米级空间碎片撞击后性能的下降程度。方法利用激光驱动飞片发射系统针对硅太阳电池开展系统的试验工作,对太阳电池机械损伤特性及伏安特性进行测试。利用ORDEM2000软件计算航天器所在轨道的碎片通量和速度。结合试验结果,计算航天器太阳电池阵因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率。结果太阳电池最大输出功率衰减率与溅射区直径呈二次函数关系,与表面污染率近似相等。未来5年天宫一号所在轨道航天器太阳电池因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率为0.45%。结论利用该研究结果可以预计航天器太阳电池因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率,为航天器总体设计提供技术支持。     

太阳电池阵等离子体环境下功率泄漏试验研究

目的确定太阳电池空间等离子环境下的功率泄漏特性参数。方法在地面模拟等离子环境下,测量太阳电池阵收集电流随偏置电压的变化规律,再根据计算模型估算太阳电池阵空间环境下的功率泄漏数值。结果太阳电池收集电流随偏置电压的增大而增大,达到一定阈值后,发生收集电流突变现象,实际测试电流值大于100 mA,功率泄漏百分比大于14.3%。辉光放电伴随收集电流突变过程,等离子体鞘层从太阳电池的导体部分扩展到介质部分;收集电流突变发生后,测量电池暗特性,未发现明显损伤。结论针对未来高电压大功率太阳电池阵,应采用功率泄漏试验,检验其功率泄漏特性,建议综合考虑多方面的因素规避发生收集电流突变风险。     

ESD模拟器校验研究现状及进展

介绍了静电放电模拟器校验系统的组成及原理.在综述国内外静电放电模拟器校验研究现状的基础上,指出该研究领域当前需要进一步研究的问题和发展方向.研究结论表明,需要对现行静电放电抗扰度试验标准(IEC 61000-4-2)进行完善,并提出了改进建议;选用在较大频率范围上具有平坦频率响应的电流靶等校验设备;全面分析校验测试的误差来源及影响;改进校验程序和方法.     

人体静电放电模型和人体静电消除器参数分析

通过对人体静电放电模型的分析计算,得出人体静电放电过程中静电电压和放电电流的表达式,并积分得到人体静电放电的能量公式.通过人体对接地金属放电和对镶嵌高表面电阻材料的人体静电消除器放电的计算,与各种爆炸性气体、蒸气的相关参数做对比,明确了人体静电消除器必须限制的主要参数,即表面电阻和放电时间,对人体静电消除器的设计选型及石油石化行业预防由人体静电引起的事故有重要意义.     

高温烟气静电除尘中试试验研究

为了研究在宽间距静电除尘器内部流动的大流量高温烟气中颗粒物的静电捕集特性,基于CFB锅炉中试试验平台设计并搭建了高温静电除尘中试装置.试验了板间距300mm、最高温度达到1020K的实际烟气中颗粒物的静电捕集特性,获得了放电电压、温度和烟气流速等关键因素对颗粒物的静电捕集的影响规律.实验结果表明,高温静电除尘器中烟气流速为0.3m/s,温度为1020K下达到了82.2%的除尘效率,证实了针对实际高温烟气,静电除尘器有较好的颗粒捕集效果.通过对比563K到1020K下的热态试验以及常温下的冷态试验,发现颗粒捕集效率随温度的上升迅速降低,这与高温下流速的上升、放电电压的降低以及气体黏性的增加有关.     

贮存使用环境对导弹性能的影响机理

目的分析影响导弹性能的主要环境因素及影响机理。方法根据导弹的贮存条件和环境因素的重要性,分析影响导弹性能的主要环境因素,分析总结其影响机理。结果影响导弹性能的主要环境因素包括温度、湿度、振动与冲击、重力、气压和静电,其中温度的主要影响机理是引起力学性能、电器性能、气体和液体对容器的压力、化学反应速度的变化,湿度的影响机理是水膜、凝露的形成和产品的吸湿,振动与冲击的影响机理是疲劳损伤和极限破坏,重力影响固体发动机粘接界面的机理是药柱温度小于平衡温度引起的扯离应力,气压的影响机理是空气压力、空气密度和空气含氧量的变化,静电的影响机理是静电放电和静电引力。结论环境影响导弹性能的机理,对通过设计提高导弹的环境适应能力和使用环境控制都很重要。     

环境因素对X80管线钢在NS4溶液中腐蚀性的影响

通过动电位极化方法研究了温度、溶解氧、pH值等环境因素对X80管线钢在NS4溶液中腐蚀性的影响,并将三者对X80钢腐蚀速率的影响程度进行了灰关联分析.动电位极化曲线试验结果表明:随着NS4溶液中溶解氧含量的减少,X80钢的腐蚀电流密度(icorr)降低,耐腐蚀性增加;随着溶液温度升高和溶液pH值降低,X80钢的腐蚀电流密度增加,耐腐蚀性下降;灰关联分析结果表明:根据关联度的大小,环境因素对X80钢腐蚀速率影响大小的顺序为溶解氧、溶液pH值、温度.     

飞行器防空间静电放电设计和试验技术

结合某飞行器的特点,以及产品在轨飞行期间遭遇的空间静电放电(SESD)环境,研究了在没有可借鉴的条件下,如何通过分析提出大型天线及本体的空间静电放电防护设计目标,根据产品实际情况设计了分段实施的措施,运用等效理念设计了试验子样和测试方案,策划了设计元器件、原材料、天线系统、飞行器等不同层面的试验验证技术和方法.     

可重复使用航天器空间辐射效应评价关键问题及解决方法

介绍了可重复使用航天器及其应用需求,分析了其在太空遭遇的空间辐射环境及效应,探讨了可重复使用航天器的空间辐射效应评价在元器件退火效应研究及工程化、地面模拟试验设施及评价技术、地面检测维护及评价、抗辐射设计规范等方面存在的问题,提出了深入开展元器件空间环境效应及退火效应机理研究,给出适合可重复使用航天器的指标和评价体系;搭建多功能的综合环境效应地面模拟试验装置,加强多因素环境协同效应机理研究,建立空间多因素环境协同效应试验方法;开展空间环境多因素协同效应仿真,加强可重复使用航天器辐射效应预示方法的深入研究等解决途径。     

防静电热控材料低能质子辐照试验研究

防静电热控材料是航天器上常用的热控材料之一,其在空间环境下的性能退化是航天器设计中必须考虑的问题。对几种航天器上常用的防静电热控材料进行了低能质子辐照试验,并原位测量样品的太阳吸收率和表面电阻率,对低能质子辐照下的性能退化规律进行了初步分析。试验结果表明,在低能质子辐照下,这3种材料的太阳吸收率都有不同程度的上升,而表面电阻率则呈现下降的趋势。     

不同能量电子辐照下星用瑞侃导线性能退化研究

目的研究卫星上外露导线在空间辐射环境下的耐受能力。方法通过分析GEO轨道下在轨10年航天器外露瑞侃导线的辐照环境,研究低能和高能电子对导线性能的影响,地面模拟试验参数选择能量分别为45 keV和1 MeV,注量率均为8.3×10^10 e/(cm^2·s),总注量均为2×10^16 e/cm^2。考察瑞侃导线力学性能(断裂伸长率、拉伸强度)和电性能(击穿电压)的退化情况,并用XPS和SEM测试分析手段,对其电子辐照损伤机理进行研究。结果在不同能量电子辐照下,瑞侃导线的力学性能均略有下降,没有显著区别,而电学性能严重退化,且低能电子较高能电子对其电学性能影响更为严重,其击穿电压分别下降了100%和50%。结论通过剂量-深度分布计算,45 keV入射电子能量全部沉积在样品表层下数微米的深度范围内,完全被导线外皮吸收,对样品的损伤较大;而1 MeV入射电子能量绝大部分穿透表皮沉积在样品铜芯中,因而其性能退化情况相对低能电子较小。进一步的,通过SEM和XPS测试和分析发现,电子辐照造成瑞侃导线分子链降解,形成自由基以及气体,自由基的再交联是造成瑞侃导线损伤的重要机理。     

航天器内部充电评估软件的实现

在欧空局提供的FLUMIC模型的基础上,加入了地球同步轨道GOES卫星在2003--2009年大于2MeV的高能电子通量数据,验证改进了其在L=6．6Re处的理论公式;并利用FLUMIC模型在一般L值情形下的理论公式,设计编写了航天器内部充电评估软件。此软件能计算在一定的时间内,卫星在轨运行时可能遭受的粒子微分通量或积分通量值,以作为航天器高能辐射防护的设计依据。     

海洋环境水下电场时频特征分析

目的掌握海洋环境水下电场主要能量来源和衰减规律。方法结合理论研究环境电场幅值随时间的变化规律,重点分析水下环境电场不同频带的频谱分布,最后计算得到海洋环境水下电场不同频点的幅值在整个频带所占比重。结果海洋环境水下电场随海水电导率和海水运动强度的减弱,幅值降低,能量主要集中在0.01~1 Hz的低频以及工频处,在一定的空间范围内海洋环境水下电场的一致性较强。结论实验结果与理论分析结果具有一定的吻合度。     

载人航天器关键电子产品综合环境应力试验

载人航天器电子产品在轨经历多种环境应力的综合作用,为提高载人航天器电子产品的可靠性,针对其综合应力环境考核需要,制定了载人航天器电子产品综合环境应力试验方案,并设计了试验程序,明确了各单项应力环境试验条件。经筛选,9艘载人航天器共136台电子产品参加了综合环境应力试验。试验结果表明,综合环境应力试验可以有效地暴露载人航天器电子产品设计和制造缺陷。