载人航天器密封舱内非金属材料控制

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1、第28卷第6期航天器环境工程2011年12月SPACECRAFTENvIRONMENTENGINEERING601载人航天器密封舱内非金属材料控制俞进，于潇，魏传锋(中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094)摘要：载人航天器非金属材料控制是保证航天员安全和航天器顺利完成飞行任务的重要因素。文章对非金属材料控制的主要要素进行了分析，制定了选用要求，提出了控制方法和措施，并对非金属材料阻燃、有害气体脱出及质量损失等性能进行了专项筛选试验及总体封舱检测，从而获得了载人航天器密封舱内非金属材料选用清单。关键词：载人航天器；非金属材料；材料控制：验证试验

2、中图分类号：V250．2；V254文献标识码：A文章编号：1673-1379(2011)06-0601-04DOI：10．39690．issn．1673—1379．2011．06．019O引言载人航天器密封舱内使用了大量种类不同的非金属材料，其性能、用途各不相同。在密封环境条件下，如果材料选择不当，可能会释放有害气体，也可能被引燃，或因老化而构成潜在安全隐患，对航天员的健康和正常工作造成威胁。因此，载人航天器必须对非金属材料的选择、使用进行控制。本文参考国外有关标准和做法，提出了载人航天器非金属材料选用原则、控制措施和试验验证方案。1国外对非金属材料控制

3、情况介绍1．1美国对非金属材料的控制美国NASA对非金属材料控制方面有系统的要求和严格的规定。在NASA．STD一6001【IJ中对可燃环境中非金属材料的可燃性、气味、逸出气体和相容性提出了相关要求与测试方法：载人航天器可居住环境部位(包括飞行器、装载设备及试验设备等)所用材料都必须进行可燃性、气味和逸出气体的测试；用于其他部位的所有材料必须进行可燃性评估测试。此外，当材料暴露于液氧或其他可起反应的液体环境时，必须评估其与液体的相容性；暴露于增压供氧环境的材料必须进行气味和逸出气体的评估测试等。根据测试试验结果，NASA建立了非金属材料的禁用、限用材料的

4、数据库。只有试验结果合格的材料才允许使用【2-3】。1．2欧洲对非金属材料的控制欧洲对非金属材料控制同样制定了详细的标准，在ECSS—Q一70《材料、机械零件和工艺》【41中提出了材料选择的标准和规则，以及评价、确认和鉴定(或鉴定试验)程序等。材料选择时考虑温度、热循环、真空、细菌和真菌繁殖、辐射、雷击、电化学腐蚀、应力腐蚀、原子氧、微流星体和空间碎片、机械接触表面作用(冷焊、磨损)等环境因素，以及可燃性、放气性、毒性、液体相容性、电化学相容性、电荷和防静电、吸湿性和寿命等材料特性。1．3俄罗斯对非金属材料的控制俄罗斯材料试验的公开文献很少。在与其航天专

5、家交流的过程中了解到，关于非金属材料方面的内容在俄罗斯国家标准《载人航天器中航天员的居住环境(医学一工程总要求)》【5】和《关于建立载人空间飞行器乘员舱防火安全设计标准的说明报告》16J中有所体现。前者提出了载人航天器居住舱采用的非金属材料及其选用要求。后者提出了对非金属材料阻燃方面的要求，包括常规重力和微重力工况下的耐火参数要求等。收稿日期：2011．10．3l；修回日期：2011-11．25基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：俞进(1970一)，女，高级工程师，主要从事载人航天器系统总体设计。联系电话：(010)68745615。航天器环境工程第

6、28卷在试验的实施方面，俄罗斯对载人航天器内的主要非金属材料进行了常规重力和微重力环境下的阻燃试验，通过比对试验结果判定舱内不同类别非金属材料的阻燃特性，从而确认其是否能在航天器上使用。2非金属材料选用及控制措施按照国外的载人航天器非金属材料控制经验，应首先确定非金属材料选用原则，划分出非金属材料选用范围。然后根据非金属材料的使用环境，制定非金属材料筛选试验项目及试验要求。2．1选用原则1)材料的防火、防静电及阻燃性能好；2)材料的热稳定性好；3)材料使用过程中无污染组分脱出：4)材料脱出物小影响光学表面和电子元器件正常工作；5)材料不存在因相互作用形成

7、易燃、易爆或有毒的二次危险化合物的情况；6)材料应在工业生产超过3个月后使用，以保证其工艺稳定性。2．2选用范围非金属材料应在航天器允许使用的材料选用目录范围内选用。优先选用飞行环境与载人航天器接近的卫星或国外载人航天器已使用过的非金属材料。参考国外材料选用“黑名单”，限制使用橡胶、胶类、塑料及涂料等非金属材料，禁止使用脱出刺激性气体的非金属材料。2．3选用要求对于密封舱内的非金属材料，应通过可燃性、出气、气味方面的筛选试验检测，试验结果合格才可上天使用。可燃性试验包括阻燃及燃烧产物试验。出气、气味试验可以合并进行。对于可能因为出舱建立起低压环境的密封舱

8、内使用的非金属材料，在选用前还应通过材料挥发性能试验的检测，包括真空中材料质量损