При изучении коэффициента аккомодации газовых частиц с поверхностями твердых тел следует учитывать, что в космическом пространстве частицы могут иметь энергию до 10…15 эв. Характер взаимодействия с поверхностью частиц с такими энергиями существенно отличается от характера взаимодействия частиц с тепловыми энергиями, которые обычно присутствуют в лабораторных вакуумных установках.
Вышеизложенное подтверждает важность моделирования в ряде случаев, связанных с исследованием тонких поверхностных эффектов, не только суммарных пониженных давлений, но и конкретного химического состава, состояния (атомы, ионы), а также соответствующих энергетических характеристик остаточного газа (молекулярные пучки).
Наличие в составе остаточного газа в вакуумных установках паров органических продуктов, мигрирующих из диффузионных насосов, а также газоотделений из уплотнительных материалов может существенно исказить картину испарения и других исследуемых поверхностных процессов. Например, при конденсации на поверхностях трения даже в виде тонких слоев они могут служить смазочными материалами и искажать картину трения. Это подтверждает необходимость использования при проведении поверхностных исследованиях “безмасляной” откачки.
Давления, необходимые для изучения трения, износа, поведения смазок при трении в вакууме, находятся в диапазоне 10-7…10-14 торр. В этом случае общие требования сходны с требованиями при изучении сублимации и других явлений, и все сказанное выше остается справедливым и для этого случая.
В случае моделирования вакуумных условий для изучения поведения заряженных частиц необходимо, чтобы продолжительность пролета частиц была меньше времени их перезарядки. Обычно это реализуется при давлениях ниже ~10-5…10-7 торр. Кроме того, в этом случае важно использовать “безмасляную” откачку ввиду, возможного крекинга (разложения) углеводородных слоев на мишени под воздействием потока частиц.
Для проведения комплексных вакуумных испытаний КА выбираются обычно давления 10-8…10-9 торр, при которых одновременно может воспроизводиться большинство отдельных воздействий космического вакуума.
На основании вышеизложенного можно заключить, что для моделирования воздействия космических вакуумных условий требуется:
Ø знать и учитывать космические вакуумные условия, в которых пребывает К.А в космическом пространстве (на орбите, траектории и т. п.);
Ø обеспечить в лабораторной установке давление, соответствующее специфике исследуемого явления или процесса, и необходимую скорость откачки;
Ø обеспечить в лабораторной установке в случае необходимости низкий коэффициент возврата и другие характеристики вакуумного моделирования;
Ø обеспечить, в ряде случаев, в лабораторной установке необходимый состав и энергетические характеристики остаточного газа, предотвратив его загрязнение маслами и другими продуктами, отсутствующими в космическом вакууме.
Выполнение каждого из этих требований диктуется конкретной задачей моделирования.
3.1.6. Теплообмен в вакуумной камере.
Как уже указывалось выше другой стороной или частью проблемы моделирования условий функционирования КА в космическом пространстве является обмен потоками квантов. Одним из главных последствий этого обмена будет изменение теплового режима КА. Понятно, что тепловой режим космического аппарата будет столь же сильно зависеть и от обмена потоками частиц, т. о. происходит возврат к замечанию, изложенному выше, но главным остается вопрос: как следует имитировать космические условия в лабораторной установке.
Будем считать, что исследуемый объект с характерным диаметром d, температурой Т1 и степенью черноты поверхности ε1 помещен в вакуумную камеру диаметром D, с температурой ее стенок Тw. и степенью их черноты ε2.
Полное тепло, отдаваемое единицей поверхности тела в земных условиях q, определяется тремя составляющими
(3.1.27)
где qK – тепло, обусловленное естественной конвекцией, qT – тепло, обусловленное теплопроводностью; qЛ – тепло, обусловленное излучением.
Вспомним, что:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.