航天器分子污染返回流计算方法

随着航天器对长寿命、高性能、高可靠要求的不断提高,污染逐渐成为影响任务成功的重要因素之一,数值模拟是评估分子污染的主要手段之一。文章对返回流计算方法进行了总结,详细介绍不同方法的理论基础、计算细节,对每种方法的优缺点、适用性等进行了比较分析。     

航天器分子污染返回流计算方法

随着对航天器长寿命、高性能、高可靠要求的不断提高,污染逐渐成为影响任务成功的重要因素之一,数值模拟是评估分子污染的主要手段之一.对返回流计算方法进行了总结,详细介绍不同方法的理论基础、计算细节,对方法的优缺点、适用性等进行了比较分析.     

利用并行八叉树划分技术开展复杂构型航天器放气污染分析研究

放气污染对航天器造成的有害影响需要定量评估。放气产物分子的输运过程可以采用Monte-Carlo方法模拟,并用射线表示放气分子输运轨迹。如此一来,即转换为射线追踪问题。由于航天器构型复杂,射线追踪的计算很耗时,所以有必要研究其加速算法。文章将复杂构型航天器表面用三角形非结构网格表示,利用八叉树划分技术开展分子运动轨迹与表面相交的加速模拟计算。同时,在基于共享内存多核计算平台,利用OpenMPAPI软件实现了计算的并行化。该方法在对空间站的实例计算中显著提高了运算速度,并对空间站的污染情况进行了初步评价分析。     

陶瓷基分子吸附器的航天器污染控制性能试验研究

为验证陶瓷基分子吸附器利用多孔材料的吸附性能降低航天器一定区域内污染水平的能力,试验研究真空环境中13X分子筛材料的分子污染物吸/脱附特性,以及以13X分子筛为吸附剂的陶瓷基分子吸附器对航天器用电缆放气产物的吸附性能。试验结果表明:13X分子筛可以有效捕获污染物分子,陶瓷基分子吸附器的吸附能力在3.1×10-2～3.4×10-2 g/cm2之间。陶瓷基分子吸附器可以应用于航天器热真空试验和在轨运行时的污染控制,有利于延长航天器寿命、提高航天器可靠性。     

航天器的防污染技术

简单介绍了航天器污染的概念,污染对航天器的损害,航天器污染研究的重要性,以及国内外航天器防污染研究概况。着重介绍真空热试验中的污染控制方法。引入航天器自污染的概念,介绍消除航天器自污染的有效办法是真空烘烤。     

航天器周围真空品质的计算

计算了在低轨道飞行的航天器表面附近的气体分子密度及压力分布。计算了航天器表面的放气,并得到了放气分子在表面附近的等压曲线。计算结果表明,航天器表面附近的分子密度和压力比航天器所处的环境分子密度(10~(13)/m~3)和压力(10~(-7)Pa)提高了两个数量级以上,分别达10~(16)/m~3和10~(-5)Pa。等压曲线的分布是前部较密,后部较疏。     

航天器表面环境散射返回流污染数值模拟和影响因素分析

针对航天器表面出气分子形成的环境散射返回流污染问题,利用试验粒子Monte Carlo方法对圆球和圆柱体简化航天器表面环境散射返回流进行数值模拟。其中,圆球出气表面的计算结果与已有的DSMC(Direct Simulation Monte Carlo)方法计算结果一致,验证了该方法的正确性。此外,对不同长径比的圆柱表面环境散射进行了计算和分析,结果表明:来流方向垂直于圆柱对称轴时,返回分子主要分布在圆柱体侧面的迎风部位;返回通量比随来流与出气分子质量之比的增加逐渐减小,随来流与出气表面温度之比、来流分子速度比和数密度的增加而增大;不同长径比条件下返回通量比相对于上述4个参数的变化具有相似性和递变性,短粗体的返回通量比最小,长细体的最大,正常圆柱体的则居中;返回通量比相对来流攻角的变化在不同长径比条件下不再具有相似性,而是取决于有效迎风面积。     

航天器空间环境防污染试验技术分析

论述航天器空间环境防污染试验技术分析;污染物的来源分析,污染对航天器的影响,对空间环模设备的影响,防止污染的方法,减少航天器自污染的措施及污染的检测方法与航天器空间环境试验时污染检测的实例。     

真空热试验返回流分子污染建模计算

真空热试验中的分子污染对航天器光学有效载荷性能、可靠性具有严重影响.文章对分子污染机制进行了分析,对边界条件及输入参数进行了合理简化.针对太阳电池板真空热试验和卫星整星真空热试验工况采用dsmc方法对残余气体分子造成的散射返回流进行了分析.结果发现,这种散射返回流不可忽视,返回流比率可迭0.004.返回流在放气表面具有一定分布,在表面中心处返回流最高.     

航天器研制全过程污染控制工程

污染控制体系的完善,控制技术的成熟,对航天器研制至关重要,本文简要说明了污染控制的重要性,以及由于污染造成航天器失效的例子,比较详细地介绍了航天器项目各阶段污染控制的一些方法,最后简要介绍了污染领域的发展方向和急需解决的问题。     

空间环境对光学元件分子污染的影响及减缓方法

随着航天器在轨寿命的延长，分子污染对其空间光学系统在轨安全和可靠性的影响越来越突出。文章首先阐明空间分子污染的来源及其对空间光学元件的效应；之后分析温度、紫外辐射、激光照射等空间自然环境和人工环境对光学元件分子污染的影响，揭示空间环境影响光学元件分子污染的演变过程和形态；进而给出地面预处理、表面改性、优化系统设计和在轨主动清除等方面的空间光学元件分子污染减缓与清除技术；最后提出分子污染的高灵敏监测、热控及分子污染吸附复合涂层、分子污染在轨高效去除技术、先进的协同模拟设备和仿真技术等研究方向。     

KM3大型空间环模设备放气污染检测与污染控制

首次建立了对空间环模设备放气污染检测的6种测试方法,应用于KM3大型空间环模设备的多次试验中,并依据检测结果,对 KM3系统的污染特性从污染来源、成分及分布进行了详细论述,提出了一些相应的控制方法。     

卫星发动机羽流污染模型的DSMC方法研究

文章通过DSMC（Direct Simulation Monte Carlo,直接模拟蒙特卡罗）方法对卫星发动机羽流进行数值模拟,对仿真方法进行了对比验证,证实了DSMC方法可以比较精确地模拟羽流场。在建立卫星污染模型的过程中,针对污染发动机喷口形状的变化以及出口参数的变化,对DSMC方法模拟结果进行了对比,得到喷口形状和出口参数的变化对模拟结果的影响,并得到最优的卫星敏感表面羽流污染计算模型。     

“资源”卫星轨控推力器羽流场数值模拟

文章以"资源"卫星敏感表面污染问题的实际研究为目的,针对该卫星20N轨控推力器为对象,采用轴对称分区和三维直接蒙特卡罗(DSMC)相结合的方法,模拟采用肼为推进剂的多组分羽流场,计算获得了敏感表面的羽流及其反流特性。模拟结果表明,分子量越小的分子越容易进入反流区,出现组分分离现象和非平衡效应。最后,与已有的文献试验结果相比较,表明模拟结果合理可信,为卫星敏感表面的污染模拟打下基础。     

国外空间站外部污染控制体系简介

国外从20世纪80年代起就开展了对空间站外部污染及其控制措施的研究,已在总体设计、地面验证、加工制造、在轨验证等方面形成了较为成熟和完备的污染控制体系。为了借鉴他国的成功经验,服务于我国空间站建设,文章从污染分类、污染影响、污染分析、污染控制要求、污染控制措施、污染验证等方面对国外空间站外部污染控制体系进行了介绍,并对我国的空间站外部污染研究提出了建议。     

中性大气环境效应模拟试验技术现状及发展方向

文章首先对空间中性大气环境进行分析，阐述了大气阻力、氧化剥蚀、污染及辉光效应。然后对中性大气环境效应模拟试验技术现状进行梳理介绍，包括大气阻力试验技术、氧化剥蚀效应试验技术、污染效应试验技术、辉光效应试验技术等。最后结合未来型号和深空探测任务需求，对空间中性大气环境效应模拟试验技术发展方向进行了探讨。     

用于结构与机构去污染的真空烘烤设备

为了防止空间结构与机构产品中的非金属材料对航天器造成污染,要在产品装配前去除其中的可挥发性物质,需对产品进行真空烘烤清洁处理,因此研制了一套结构与机构防污染的真空烘烤设备。该套设备主要包括真空容器、热沉、真空抽气系统、氮系统、去污染系统、电气控制系统等。文章对该设备的系统组成、主要性能指标及使用功能进行了详细的说明。     

利用真空热试验进行轨道卫星污染研究

利用北京卫星环境工程研究所拥有的各种规模的空间环境模拟器在进行真空热试验时,测量卫星表面返回质量流密度和发射质量流密度,通过加文(GarWin)方程组来确定轨道卫星的污染预估,从而解决了当前型号研制中污染控制的问题.     

航天器污染检测新技术的研究

根据飞行时间二次离子质谱学的新进展,用当代最先进的仪器首次对三种典型的我国地面空间环境模拟污染样品进行了探索性实验研究。结果表明：由于极高的检测灵敏度,具备分析微量航天污染物成分的能力;由于很高的质量分辨本领,具备检测航天污染物包含的所有元素、同位素和各种化合物的指纹鉴别能力;成像分析可获得航天污染物各成分面分布及一定的分层信息,从而可望揭示出各类污染物的形成过程。与国内外现有的各类检测手段相比,飞行时间二次离子质谱是航天污染物检测强有力的一种新手段。讨论了需要进一步研究解决的主要问题,如果能开发出可避免二次污染并分阶段取样、保存样品的装置与之配合,该技术有望在迅速崛起的航天污染系统工程中发展成为一种独具特色的航天污染检测新技术。