CN104144550A - 航天器表面充放电效应防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及宇宙飞行技术领域，公开了一种航天器表面充放电效应防护方法，将航天器的表面材料与结构地连接，并根据不同类别的材料，来设置所述表面材料相应的材料参数，以达到防护目的。具体地，本发明分别考虑到航天器表面导体材料、应用于导体上的导电材料以及应用于绝缘体上的导电材料，保证表面材料可导电性的同时具有泄漏电荷的路径，使得材料的暴露面积、厚度和表面材料的表面到接地点的最大距离满足相应的设置要求，避免航天器发生表面充放电效应而导致航天器系统功能的损坏。

Description

航天器表面充放电效应防护方法

技术领域

本发明涉及宇宙航行技术领域，特别是涉及一种航天器表面充放电效应防护方法。

背景技术

航天器在空间环境运行下会受到周围等离子体、带电粒子的轰击，使暴露的外表面的材料出现电荷积累，即为航天器充电（带电）；当航天器表面材料积累的电荷与结构地（航天器上的参考地）之间的电位差超出该材料的击穿阈值时，就发生静电放电，即为航天器表面充放电效应。如果航天器表面发生剧烈的放电，则航天器的结构表面会受到严重破坏，严重影响航天器任务的完成。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何防止由于航天器表面充放电效应对航天器系统功能的损坏。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种航天器表面充放电效应防护方法，将航天器的表面材料与结构地连接，并根据不同类别材料，来设置所述表面材料相应的材料参数。

进一步地，当所述表面材料为导体材料时，其通过电阻器与结构地连接形成电荷泄放电路；

所述电阻器的阻值要求满足以下关系：

R<1.0E+9/A

其中：A为导体暴露表面区域面积，其单位为每平方厘米。

进一步地，当所述表面材料为导电材料时，且设于与所述结构地连接的导体表面，形成电荷泄放电路；

所述表面材料的电阻系数与厚度乘积满足以下关系：

rt<2×1.0E+9

其中：r为航天器表面材料的电阻系数，单位为欧姆*厘米；t为航天器表面材料的厚度，单位为厘米。

进一步地，当所述表面材料为导电材料时，且设于绝缘体上，所述表面材料连接所述结构地形成电荷泄放电路；

所述表面材料要求其满足以下关系：

rh²/t<4×1.0E+9

其中：r为航天器表面材料的电阻系数，单位为欧姆*厘米；

t为航天器表面材料的厚度，单位为厘米；

h为从材料表面到接地点的最大距离，单位为厘米。

（三）有益效果

上述技术方案提供的一种航天器表面充放电效应防护方法，将航天器的表面材料与结构地连接，并根据不同类别的材料，来设置所述表面材料相应的材料参数，以达到防护目的。具体地，本发明分别考虑到航天器表面导体材料、应用于导体上的导电材料以及应用于绝缘体上的导电材料，保证表面材料可导电性的同时具有泄漏电荷的路径，使得材料的暴露面积、厚度和表面材料的表面到接地点的最大距离满足相应的设置要求，避免航天器发生表面充放电效应而导致航天器系统功能的损坏。

附图说明

图1中的a是本发明航天器表面充放电效应第一种电路泄放径原理图；

图1中的b是本发明航天器表面充放电效应第二种电路泄放径原理图；

图1中的c是本发明航天器表面充放电效第三种应电荷泄放路径原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明的一种航天器表面充放电效应防护方法，将航天器的表面材料与结构地连接，并根据不同类别的材料，来设置相应的材料参数，以达到防护目的。

具体地，本发明分别考虑到航天器表面导体材料、应用于导体上的导电材料、应用于绝缘体上的导电材料，保证表面材料可导电性的同时具有泄漏电荷的路径，使得材料的暴露面积、厚度等参数满足相应的设置要求，避免航天器发生表面充放电效应而导致航天器系统功能的损坏。其中，本发明所述的导电材料包括导体材料和半导体材料。

如图1中的a所示，当所述表面材料为导体材料时，其通过电阻器与结构地连接形成电荷泄放电路。该电阻器的电阻系数要求满足以下关系：R<1.0E+9/A，其中：A为导体暴露表面区域面积，其单位为每平方厘米。

如图1中的b所示，当航天器的表面材料为导电材料时，且应用在接地导体表面，将导电材料设于与结构地连接的导体上，形成电荷泄放电路。具体地，可将该导电材料可通过涂覆或喷涂等方式在设于导体表面，这样，使得作为航天器表面材料的导电材料上所积累的电荷通过导体与结构地连接形成电荷泄放路径。应用在接地导体的导电材料电阻系数与厚度乘积满足以下关系：rt<2×1.0E+9，其中：r为表面材料的电阻系数，单位为欧姆*厘米；t为材料厚度，单位为厘米。同样地，作为航天器表面材料的导电材料的电阻系数不应大于（2×1.0E+9）/t；

如图1中的c所示，当航天器的表面材料为导电材料时，且应用在绝缘体上，将该导电材料设于绝缘体上，并将该导电材料的边缘与结构地连接，从而形成电荷泄放电路。所述材料要求其满足以下关系：rh²/t<4×1.0E+9，其中：r为航天器表面材料的电阻系数，单位为欧姆*厘米；t为航天器表面材料的厚度，单位为厘米；h为从航天器表面材料的表面到接地点的最大距离，单位为厘米。同样地，该航天器的表面材料的电阻系数不应大于（4×1.0E+9）t/h²。

本发明所提供的航天器表面充放电效应防护方法，并根据不同类别的材料，来设置相应的材料参数，此方法用于航天器表面充放电效应防护，相比现有技术，更能准确地针对航天器表面材料的不同电阻系数、暴露面积（或材料厚度）、材料表面到接地的最大距离等因素，把表面材料控制在不发生表面放电安全范围之内，保证材料积累电荷正常的正常泄放。

对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种航天器表面充放电效应防护方法，其特征在于，将航天器的表面材料与结构地连接，并根据不同类别的材料，来设置所述表面材料相应的材料参数。

2.如权利要求1所述的航天器表面充放电效应防护方法，其特征在于，当所述表面材料为导体材料时，其通过电阻器与结构地连接形成电荷泄放电路；

所述电阻器的阻值要求满足以下关系：

R<1.0E+9/A

其中：A为导体暴露表面区域面积，其单位为每平方厘米。

3.如权利要求1所述的航天器表面充放电效应防护方法，其特征在于，当所述表面材料为导电材料时，且设于与所述结构地连接的导体表面，形成电荷泄放电路；

所述表面材料的电阻系数与厚度乘积满足以下关系：

rt<2×1.0E+9

其中：r为航天器表面材料的电阻系数，单位为欧姆*厘米；t为航天器表面材料的厚度，单位为厘米。

4.如权利要求1所述的航天器表面充放电效应防护方法，其特征在于，当所述表面材料为导电材料时，且设于绝缘体上，所述表面材料连接所述结构地形成电荷泄放电路；

所述表面材料要求其满足以下关系：

rh²/t<4×1.0E+9

其中：r为航天器表面材料的电阻系数，单位为欧姆*厘米；

t为航天器表面材料的厚度，单位为厘米；

h为从材料表面到接地点的最大距离，单位为厘米。