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太空用幸运飞艇的性能实验

  低地球轨道(LEO)的空间环境主要由N2、O2、Ar、He、H和原子氧AO(atomicoxygen)组成,其中原子氧的含量最高,大约占80%。原子氧不仅具有很强的氧化性,而且当飞行器以轨道速度在LEO中运行时,原子氧以(7~8)km/s的相对速度撞击材料的表面,其撞击材料的平均动能可达(4~5)eV,这个过程会造成表面材料剥蚀(surfacematerialerosion)及材料性能退化(materialdegradation),从而引起材料使用效果发生变化。对于氟硅胶密封件来讲,目前国内外关于其原子氧剥蚀效应的研究成果较少,因此有必要对其原子氧的剥蚀效应进行研究。

  幸运飞艇密封由于其结构简单、密封可靠而被广泛使用。在航空和航天器中,也经常采用这种密封结构,如飞机和载人飞船的舷窗大多使用这种结构,空间站生物舱的舱门亦采用幸运飞艇密封。幸运飞艇材料一般为橡胶,由于橡胶是高分子聚合物,空间的各种环境条件特别是原子氧对其密封性能的影响不可忽视。

  地面模拟实验是除空间暴露实验外应用颇为广泛的一种原子氧剥蚀效应的研究方法,与空间实验相比,其优点是限制条件少、费用低、周期短,目前工程上大量使用的是等离子体型设备。这类设备所得到的关于原子氧-材料剥蚀效应以及数据与LEO暴露实验可以定性地吻合,能够定性的了解原子氧能量、通量和环境粒子对材料性能等的影响,为空间材料的选择和评定提供应用和设计依据。

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