Испытания проводятся в лабораторных условиях с использованием ускорителей на сжатых газах, электромагнитных и водородных источников, взрывных ускорителей с кумулятивными зарядами, плазменных и лазерных ускорителей, электростатических ускорителей разных типов. Для имитации действия микрометеорных потоков на материалы поверхности КА при лабораторных испытаниях, также может быть использовано воздействие мощных импульсов лазерного излучения, дающих сходные результаты.
В космосе метеорные частицы имеют различную плотность: железоникелевые ~ 7,8г•см-3, каменные ~ З г•с-3, частицы пыли ~ 0,5 г•с-3; более крупные частицы имеют более рыхлую структуру. Плотность потока метеорных частиц убывает с ростом их массы, поэтому вероятность столкновения КА с крупными метеорами, весьма мала.
В электростатическом ускорителе микрочастицы разгоняются электрическим полем. При потенциале 3 МВ твердые частицы с массой 10-13...10-9 г при удельной плотности 0,5...8 г•см-3 ускоряются до скоростей ~ 10...30 км•с-1. Общая плотность потока составляет до 103...104 частиц•м-2•с-1.
Как известно, при ударе микрочастицы в кратере за счет тепловыделения происходит расплавление материала бомбардируемой поверхности объекта испытания (ОИ), образуются капельки жидкости (расплава), при застывании которых на поверхности формируется пленка. Именно оседание этой пленки вызывает необратимые изменения свойств поверхности ОИ.
При правильном выборе режима ускорителя время формирования пленки должно быть значительно меньше времени остывания осаждающегося материала, тогда будут имитироваться условия процесса, вызывающего изменения свойств поверхности ОИ: обратимый процесс нагрева и необратимый процесс осаждения пленки.
3.5.2. Имитация потоков микрометеорных частиц.
3.5.2.1. Методы ускорения твердых микрочастиц.
Для имитации воздействия микрометеорных частиц на ответственные элементы внешних поверхностей КА, а также для создания и калибровки новых микрометеорных датчиков существуют различные методы ускорения твердых микрочастиц в лабораторных условиях.
Ниже приведен перечень ускорителей с основными их параметрами: массой и скоростью частицы (m, V ).
1. Пушечные ускорители, работавшие на сжатых газах: m~ 10-3 кг, V~1…10 км/c.
2. Электромагнитные пушки, использующие принцип электродвигателя с линейной индукцией: m~ 10-3 кг, V~0,5…10км/c.
3. Взрывные ускорители с использованием мощных взрывных волн и кумулятивных зарядов: m~ 10-5…10-3 кг, V~1…10км/c.
4. Плазменные ускорители: m~ 10-9 кг, V~10…20км/c.
5. Лазерные ускорители: m~ 10-6 кг, V~10…20км/c.
6. Электростатические и линейные укорители: m~ 10-13…10-17 кг, V~10…100 км/c.
7. Ускорители с бегущей магнитной волной с использованием явления сверхпроводимости: m~ 10-6 кг, V~100…1000км/c.
Некоторые из указанных способов рассмотрим более подробно.
Наибольшая скорость тела, которая может быть получена с помощью процессов взрыва и горения порохов и сходных веществ может быть определена с помощью выражения:
(3.5.1.)
где U - удельная энергия взрывчатого вещества.Обычно vм = 1…3 км/с.
Разгон продуктов сгорания в соплах химических ракетных двигателей происходит до максимальных скоростей порядка
(3.5.1.)
где Т - температура газа в камере сгорания; М – средняя
масса молекул продуктов сгорания; к – постоянная Больцмана; 
- показатель адиабаты.
Значения скорости, расчитанные по этой формуле соответствуют режиму ускорителя с к.п.д. равным 100%, т. е. реально достижимые скорости будут несколько ниже. Для примера скорости истечения струи из ЖРД для смеси кислород-бензин достигают ~ 4,5 км/с, а для смеси кислород- водород ~ 5,2 км/с.
Ракетный способ разгона можно использовать только при движении в вакууме, т е. в очень длинной откачанной трубе или в космосе. При движении в воздухе достижимая скорость ограничивается его сопротивлением, уравновешивающим тягу двигателя, поэтому скорость тела будет даже меньше достигаемой в результате выстрела.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.