真空紫外对原子氧环境下S781白漆性能影响的研究

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1、航天器环境工程第27卷第6期686S队CECRAFTFNVIRONMENTENGINEERrNG2010年12月真空紫外对原子氧环境下S781白漆性能影响的研究郭亮，姜利祥，李涛，刘向鹏(北京卫星环境工程研究所，北京100094)摘要：文章利用AOBISEE设备对S781白漆分另4进行了单一原子氧环境试验、真空紫外与原子氧递次试验以及原子氧与真空紫外综合辐照试验研究。试验研究中原子氧的积分通量为3．5X10悖atom／cm2，真空紫外辐照剂量为200ESH；试验前后用高精度微量电子天平和TEMP2000A便携式热发射率测试仪分别对样品的质量和热发射率进行

2、了测试。通过测试及分析，发现原子氧与真空紫外综合环境对$781白漆产生了协和效应．S781白漆在经原子氧与真空紫外综合环境作用之后质量损失显著增大，3种不同环境试验对$781白漆的热发射率影响不明显．在辐照剂量范围内，$781白漆的真空紫外与原子氧递次试验不能替代原子氧／真空紫外综合辐照试验。关键词：$781白漆；原子氧；真空紫外；模拟试验中图分类号：V416．5；TB303文献标识码：A文章编号：1673-1379(2010)06-0686-04DoI：10．3969／j．issn．1673·1379．2010．06．0030引言低地球轨道环境(Low

3、EarthOrbit，LEO)中存在大量具有强氧化性的原子氧(atomicoxygen，AO)，当航天器在LEO环境中以7～8km／s的轨道速度飞行时，原子氧撞击航天器表面的能量可达4～5eV，在这一过程中，原子氧与航天器表面材料会发生复杂的物理、化学反应，造成材料的剥蚀和性能的退化，进而影响航天器在轨运行的可靠性，更严重的会导致飞行任务的失败【l】。目前原子氧效应及试验方法研究已成为LEO空间环境效应研究的一个重要组成部分。除原子氧外，低地球轨道环境中紫外(UV)、真空紫外(VUV)辐射也会对航天器材料产生影响。尽管真空紫外辐照能在太阳总辐照能中所占比

4、例很小，但其作用却十分重要。当材料表面的分子吸收UV辐射或ⅥⅣ辐射的能量后，就有可能发生化学键的断裂，并引发相应的物理和化学变化，从而对材料的结构和性能带来影响【2卅。低地球轨道航天器在轨期间可能会遭到原子氧和紫外两种环境同时作用，这种综合的空间环境会造成航天器表面材料性能的加速退化，进而危及航天器运行的可靠性，降低航天器的使用寿命。诸如热控涂层、多层绝缘体和光学表面等敏感材料尤其易受影响，表面性能变化将会对它们的功能产生影响【5刁J。此外，紫外造成的化学键断裂，还会在材料表面生成一些新的反应基，从而促进了原子氧对材料的剥蚀。$781白漆是我国自行研制的

5、一种性能优异的热控涂层，它以硅树脂为粘合剂，氧化锌为颜料，曾用于我国某型号的飞行任务中。文献[6．8]主要报导了$781白漆在空间辐照环境下的性能变化规律，文献[9】主要研究了温控白漆在原子氧和紫外综合环境作用下的性能变化，而国内目前还没有关于真空紫外对$781白漆在原子氧环境中性能影响的其他报道，本文将重点对$781白漆在原子氧和真空紫外作用下性能的变化进行研究分析。本文利用AOBISEE设备对航天器常用热控涂层材料$781白漆进行了单一原子氧环境试验、真空紫外与原子氧递次试验以及原子氧与真空紫外综合辐照试验，研究$781白漆在原子氧环境下真收稿日期：

6、2009．12．08；修回日期：2010．11-24基金项目：总装备部预研基金项目资助(项目编号513200901．2)作者简介：郭亮(1982一)，男，硕士学位，主要从事空间特殊环境试验与防护技术研究工作．E．mail：guoliangll13@yahoo．corn．cn。第6期郭亮等：真空紫外对原子氧环境下$781白漆性能影响的研究687空紫外对其性能的影响情况，对长寿命、高可靠航天器的热控设计、热控涂层性能的改进以及完善原子氧环境地面加速试验方法等具有重要意义。1试验研究对象和试验方法1．1研究对象试验选取$781白漆作为研究对象。由于$781白漆

7、所用的粘合剂具有特殊的结构和优异的性能，通常作为航天器表面热控涂层的粘结剂，在航空航天领域得到了广泛的应用。1．2试验设备试验在AOBISEE设备上进行。该设备主要由真空容器、真空抽气系统、三维移动机构、束流发射装置、微波发生系统和总体控制及数据采集系统等组成，图1为该试验设备的结构示意图。图1AOBISEE设备结构示意图Fig．1TheschematicdiagramofAOBISEEfacility1．3试验装置试验装置如图2所示，样品靶台和冷却水箱通过固定架与三维移动机构相连，使样品靶台和冷却水箱接触良好以便控制样品的温度。另外，样品与样品靶台的连

8、接可采用快速拆卸方式。整个试验装置放置在真空容器内。1．水管；2．冷却水箱；3．