QCM用于检测航天器表面污染的技术研究

文章简要叙述了QCM(石英晶体微量天平)检测技术在航天器表面污染检测中的作用,主要体现在航天器表面、光学仪器和动力系统的污染检测,低地球轨道空间的原子氧检测,并且对QCM检测中使用的关键方法,热解重量分析法和温度效应进行分析。     

QK型石英晶体微量天平频温效应的初步研究

文章利用QK型石英晶体微量天平温度热效应模型,对其频温效应问题进行了分析,并通过温度-频率特性试验,对分析结果进行了验证。同时,为今后石英晶体微量天平的研制提出了建议。     

空间污染监测仪器介绍

文章简要介绍了目前国外使用的几种主要的空间环境污染监测仪器,对温控石英晶体微量天平、石英晶体粒子微量天平、电离规、热涂层热量计和光散射传感器的原理、结构及特性分别进行了阐述.     

原子氧环境对石英晶体微量天平性能影响的分析

随着高可靠、长寿命航天器的发展,对在轨污染检测的要求也越来越高。石英晶体微量天平是分子污染检测的重要工具,为了分析了解原子氧对石英晶体微量天平的影响,文章用理论分析和试验的方法对石英晶片在1×1020 atom/cm2注量的原子氧辐照条件下的性能变化进行了研究。试验证明,石英晶体微量天平在总注量1020 atom/cm2量级的原子氧辐照后,其振荡频率和等效阻容感发生了一定变化,但仍具备污染传感能力和频率输出能力,其功能不受影响。     

10MHz温控石英晶体微量天平的研制

石英晶体微量天平是在航天器研制过程中对分子污染进行检测和量化的主要设备.文章介绍了它的机理,并对正在研制的10MHz石英微量天平的技术指标、研制进展等进行了详细的叙述.     

石英晶体微量天平辐射效应补偿的初步研究

文章根据我国航天器真空热环境试验污染监测的需要,提出了航天器真空热环境石英天平污染监测的辐射效应问题.通过对石英天平内部结构的热特性分析,设计了具备辐射效应补偿的石英晶体微量天平装置.结合卫星真空热环境下的模拟试验,对这种辐射效应补偿效果进行了验证.     

图片解读

照片是北京卫星环境工程研究所自主研制的一台石英晶体微量天平性能测试设备。该设备可用于天平及晶片的可靠性测试及筛选。它可进行天平及石英晶片的高低温循环,以获得天平的温度频率特性曲     

石英晶体微量天平污染量测试准确性的试验验证

文章通过对石英晶体微量天平的污染量测试原理的分析,及在真空环境下的材料放气负载试验,借助分子流和视角因子理论,利用物质量准确均分方法,实现了1×10-7g的标准物质量的有效传递,从而实现了一种石英晶体微量天平的污染量测试准确性的检验方法,为在真空热试验过程中污染量测试的准确性提供了保证。     

石英微量天平在环模试验中的污染监测技术

文章详细介绍了石英晶体微量天平的测试技术及在空间环境模拟室中的污染测试数据及分析结果。     

低温石英天平在材料放气污染特性测试中的应用

研制了适用于ASTME 1559航天器材料放气污染特性测试标准的低温石英晶体微量天平,天平的谐振频率可以为5MHz、10MHz和20MHz,能够在82K的低温下工作。文章对天平的输出频率稳定性、质量灵敏度和低温凝结效应进行了测量,结果表明该天平在各个方面均能满足ASTM E 1559标准测试要求。     

Optical methods for non-contact measurements of membranes

Structures for space applications very often suffer stringent mass constraints. Lightweight structures are developed for this purpose, through the use of deployable and/or inflatable beams, and thin-film membranes. Their inherent properties (low mass and small thickness) preclude the use of conventional measurement methods (accelerometers and displacement transducers for example) during on-ground testing. In this context, innovative non-contact measurement methods need to be investigated for these stretched membranes.The object of the present project is to review existing measurement systems capable of measuring characteristics of membrane space-structures such as: dot-projection videogrammetry (static measurements), stereo-correlation (dynamic and static measurements), fringe projection (wrinkles) and 3D laser scanning vibrometry (dynamic measurements).Therefore, minimum requirements were given for the study in order to have representative test articles covering a wide range of applications. We present test results obtained with the different methods on our test articles.     

Role of interface deformations in Benard-Marangoni instability

This work is concerned with a linear analysis of natural thermoconvection in a two-layer system formed by a liquid surmounted by an upper immiscible gas layer (Bénard-Marangoni problem). Emphasis is put on the role of the air layer on the thermoconvective instability. It is shown that the motion inside the gas phase can be disregarded provided its thickness is smaller than the thickness of the liquid layer. The gas can then be modelled as a purely conductive medium. Another important problem discussed here is the role of surface deformations on the onset of convection. In that respect, the use of Boussinesq's approximation is discussed and its limits of validity are specified. The main results are the following. First, it is concluded that overstability cannot be observed in ordinary fluids under realistic experimental conditions. Besides, it is shown that, among the relatively larger number of parameters appearing in the problem, the viscosity is by far the most important. Moreover, new dimensionless numbers are introduced to better apprehend the physical context. The experimental conditions required to observe the surface zero-wave number instability are also determined, as well as the conditions under which gravity effects may be neglected on earth. Finally it is examined under which circumstances the interface can be considered as remaining flat.     

二级轻气炮模拟空间碎片 超高速碰撞试验技术

二级轻气炮是用来模拟空间碎片超高速碰撞效应的重要设备。文章首先介绍了目前二级轻气炮国内外的发展的概况;阐述了其工作原理及所使用的工作气体和试验用品;然后讨论了影响二级轻气炮性能的初始注气压力、活塞速度、弹丸释放压力、活塞质量、弹丸质量等若干参量;最后对反映二级轻气炮性能的重要指标弹丸出口速度和动态碰撞角的测试技术和方法进行了分析。     

基于透射原理的液面变形测量方法综述

带液体燃料的航天器的液体晃动与运动控制离不开液面变形的精确测量。然而液体的弱反射性、易变形性、强透射性等特点增大了液面变形的测量难度,而传统的固体形貌光测技术并不适用。文章综述了目前应用较广的基于透射的液面变形测量方法,重点对相位偏折法、畸变分析法和光线追踪法的测量原理、灵敏度、适用范围和各自的优缺点进行讨论;并展望液面测量方法的发展方向和趋势。     

关于检漏试验中漏率测量的几个问题的探讨

文章主要介绍在环境模拟试验中遇到的有关漏率测量的几个问题,通过检漏系统的方程分析了检漏灵敏度与真空系统的参数关系,漏孔与压力、温度、气体流态的关系,并阐明标定系统灵敏度时应注意的事项.     

星用微波集成电路TaN薄膜电阻的功率耐受值研究

氮化钽(tantalum nitride, TaN)薄膜电阻电路是星载放大器、功分器等典型产品中必不可少的组成部分。在较大功率信号施加的条件下,TaN埋嵌电阻部位热效应较强,出现电路失效或烧毁的可能性也较其他部位大。星载微波单机应用环境条件恶劣,对于薄膜电阻的应用可靠性要求极高,常规侧重高温工况,热处理等条件下的氮化钽电阻功率耐受性研究无法得到实际星载应用工况中氮化钽电阻的功率特性,势必需要通过模拟实际应用工况和边界条件,通过设计制作氧化铝基板上不同尺寸TaN薄膜电阻样件,测量在施加不同电流的工况下电阻表面和电阻电极的温度,并根据电阻表面最大允许温升对应的电流,计算出可耐受的最大功率,完成了TaN薄膜电阻的功率耐受性研究。研究结果表明,在基板厚度一定时,随着电阻面积增大,薄膜电阻耐受功率呈增大趋势;较大尺寸薄膜电阻的功率耐受随着基板厚度的增加而降低。此研究结果对后续优化星用微波电路设计,提高宇航微波产品应用可靠性,减少不必要的设计冗余,有重要意义。     

粒子流量可调的喷管烧蚀试验方法

发展了一种保持燃气参数不变的情况下能实现粒子流量可调的喷管烧蚀试验方法,并研制了试验装置。该试验方法是将两相流燃气中的一部分粒子收集起来,以减少流经喷管的粒子流量,通过改变收集孔和收敛角的大小来调节粒子流量。采用该方法开展了变粒子流量的喷管烧蚀试验,试验结果验证了该方法是有效的,试验条件下喷管喉部平均线烧蚀率随粒子流量减小而降低。     

基于PATRAN/NASTRAN的复合材料结构铺层的分级优化设计方法

提出了一种用于复合材料结构铺层分级优化设计的有效方法,探讨了在当前载荷和边界条件下应变能与铺层厚度和结构质量之间的关系。在PATRAN/NASTRAN的基础上,采用直接搜索法与正交试验法相结合的优化方法,建立了一套实用的优化系统。该系统可适用于对称/非对称层合板、蜂窝夹层结构及多部件组合结构等多种结构类型;可解决多约束问题,约束条件考虑了应力、应变、最大位移、固有频率及结构屈曲失稳等多种因素。通过典型算例及工程应用,证明该系统能够取得优于其它同类算法的优化结果。