空間粒子輻射對航天器充放電效應(yīng)的分析與研究.pdf

1、空間環(huán)境是影響航天產(chǎn)品可靠性的重要因素之一,其中粒子輻射引起的輻射劑量效應(yīng)和單粒子效應(yīng),在我國航天產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)中有一定的考慮,但是充放電效應(yīng)在我國航天產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)中還缺少足夠的重視,多顆衛(wèi)星因此而出現(xiàn)異常或故障,如2010年4月上旬發(fā)生的一次高能電子增強(qiáng)事件,使我國多顆衛(wèi)星因充放電而出現(xiàn)異常。
　　 導(dǎo)致這一狀況的因?yàn)槭?我國航天器充放電效應(yīng)研究工作相對薄弱,工程人員缺少充放電基本知識(shí)和防護(hù)設(shè)計(jì)分析能力,航天器產(chǎn)品的相關(guān)

2、設(shè)計(jì)分析要求不夠明確。為此本文在大量調(diào)研的基礎(chǔ)上,經(jīng)過分析、研究,凝練出航天產(chǎn)品充放電效應(yīng)工作要求,以期系統(tǒng)地給出航天器充放電效應(yīng)的機(jī)理、充放電效應(yīng)的分析方法、防護(hù)設(shè)計(jì)要求、試驗(yàn)驗(yàn)證和該專項(xiàng)工作的流程等,為航天工程設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)簡便、可操作的指導(dǎo)文件。
　　 本文第二章論述了航天產(chǎn)品可靠性要求,第三章給出了航天器表面充放電和深層充放電機(jī)理以及對航天器的可靠性影響,第四章和第五章重點(diǎn)給出了充放電效應(yīng)分析方法以及防護(hù)設(shè)計(jì)要求,第六

3、章明確了試驗(yàn)驗(yàn)證方法,最后第七章給出了專項(xiàng)工作流程和效果考核方法。
　　 分析航天器充放電效應(yīng)、評(píng)估其危害是整個(gè)充放電效應(yīng)專項(xiàng)工作的基礎(chǔ),也是防護(hù)設(shè)計(jì)的前提和依據(jù),目前國內(nèi)外航天器充放電效應(yīng)大多采用大型的仿真軟件,雖有利于精確分析,但專業(yè)性強(qiáng),不利于航天各級(jí)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用和推廣,對各航天產(chǎn)品的應(yīng)用缺乏可操作性。第四章先分析了充放電嚴(yán)重等級(jí),然后從航天器表面和深層充放電的機(jī)理出發(fā),分別給出了簡便的、可操作的表面和深層充放電分

4、析、評(píng)估方法,便于普通工程設(shè)計(jì)人員分析、評(píng)估和展開防護(hù)設(shè)計(jì)。其中,首次凝練出的深層充放電分析方法,通過空間電子能譜、屏蔽,估算材料的充電電流,結(jié)合材料的擊穿電壓或放電時(shí)間常數(shù),評(píng)估材料充放電危害。該方法機(jī)理明確,計(jì)算過程簡便,易于工程應(yīng)用。該章最后簡單介紹了國外廣泛采用的幾種大型軟件情況。
　　 在第五章中,通過大量的調(diào)研工作,參考相關(guān)航天規(guī)范,依據(jù)充放電機(jī)理,系統(tǒng)地歸納、總結(jié)了充放電防護(hù)設(shè)計(jì)要求,包括表面充放電設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、材料控