几种典型气体低气压放电行为研究.pdf

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1、硕士学位论文几种典型气体低气压放电行为研究RESEARCHONDISCHARGEBEHAVIOROFTYPICALGASESATLOWPRESSURE李航哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V19学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文几种典型气体低气压放电行为研究硕士研究生：李航导师：吴宜勇教授申请学位：工学硕士学科：材料科学与工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：V19U.D.C：621.3

2、DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONDISCHARGEBEHAVIOROFTYPICALGASATLOWPRESSURECandidate：LiHangSupervisor：Prof.WuyiyongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsSciencean

3、dEngineeringDateofDefence：June，2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要航天器在空间运行时，其内部材料存在析气现象，导致材料附近气压升高至10-3~103Pa低气压范围，同时临近空间飞行器因临近空间气压范围亦处在低气压范围。本文研究不同气体组分（甲烷、氮气、氦气、空气、甲烷与氮气混合气体、甲烷与氦气混合气体）低气压放电行为和介电材料（聚四氟乙烯和环氧玻璃纤维板）低气压空气

4、环境沿面闪络行为。通过改变所处环境的压力，研究击穿电压和闪络电压随环境压力变化规律和特点；在相同压力条件下改变电极间距，研究不同电极状态下放电阈值随电极状态演化规律及特点。对单一气体（甲烷、氮气和氦气）和混合气体（空气、甲烷与氮气混合气体、甲烷与氦气混合气体）环境分别进行放电实验。通过该变气体压力或电极间，研究放电阈值随电极间距和气体压力的变化规律。实验结果表明气体压力是影响放电模式的主要原因，在气压较高时以电弧放电为主，气压较低时以辉光放电为主。混合气体放电阈值影响因素与纯净气体的影响因素相同，受电极间距和气

5、体压力共同作用。相同条件下，空气放电阈值高于氮气，甲烷与氮气混合气体或甲烷与氦气混合气体放电阈值不低于单一气体情况，表明混合气体有其独特放电特征。沿面闪络是发生在介电材料表面的一种放电现象，本文以航天器内常用的绝缘材料聚四氟乙烯和PCB常用基体材料环氧玻璃板为研究对象，探究气体压力和电极间距对闪络电压的影响。实验结果表明，气体压力对聚四氟乙烯和环氧玻璃纤维板闪络电压变化影响显著，不同压力区间对应闪络电压不同，以上两种材料闪络电压敏感区间为0.1~1Pa之间，随着气压的增加快速下降，高于1Pa时，闪络电压阈值分别

6、为1000V（聚四氟乙烯）和600V（环氧玻璃纤维板），而低于0.1Pa其闪络电压高至40kV（聚四氟乙烯）和28kV（环氧玻璃纤维板），表明0.1Pa以上低气压存在闪络放电风险。通过比较空气在不同压力下放电阈值大小，确定空气放电的风险区间，并与临近空间高度对应，表明在临近空间48km至65km范围内，飞行器服役时存在低气压放电风险。而对于在轨服役卫星，在局部或有机材料集中部位析气现象显著，存在较高的低气压气体放电风险及闪络放电风险。关键词：气体击穿；混合气体；阈值电压；沿面闪络；闪络电压-I-哈尔滨工业大学硕

7、士学位论文AbstractOutgassingfrommaterialinspacecraftisacommonphenomenonwhenthespacecraftisontheorbit,whichcausesthegaspressurenearthematerialtorisetoalowpressureof10-3to103Pa.Atthesametime,thenearspacecraft'spressurerangeinthenearspaceisalsointhelowpressurerange.

8、Thispaperstudiesthelow-pressuredischargebehaviorofdifferentgascomponents(methane,nitrogen,helium,air,methane-nitrogenmixedgas,methaneandheliummixedgas)andthelowpressureofdielectricmaterials(poly