載人航天氣艙外氣體泄漏狀態(tài)仿真分析

載人航天氣艙外氣體泄漏狀態(tài)仿真分析

陳 聯(lián) 孫冬花 盧 鑫

(蘭州空間技術(shù)物理研究所真空低溫與物理重點實驗室 蘭州 730000)

　　摘要：載人航天器密封艙在軌泄漏檢測的方法多種多樣，但是到目前為止還沒有一種方法完全滿足空間在軌使用要求。其中利用空間真空環(huán)境條件的指向規(guī)法艙外泄漏檢測方法已經(jīng)提出多年，在國內(nèi)已有初步的工程應(yīng)用，在國內(nèi)該方法正處于方案論證階段，空間高真空環(huán)境條件、無窮大容積導(dǎo)致的分子沉效應(yīng)和載人航天器艙外復(fù)雜結(jié)構(gòu)等對艙外泄漏氣體運動狀態(tài)的影響規(guī)律尚不清楚，無法準(zhǔn)確提出檢測儀器的設(shè)計指標(biāo)。

　　本文主要采用計算力學(xué)仿真和蒙特卡洛仿真的方法，實現(xiàn)了載人航天器在軌泄漏氣體在航天器表面分布狀態(tài)的模擬，獲得了不同漏率大小的艙外氣體泄漏狀態(tài)分布規(guī)律。其中計算力學(xué)法仿真適用于較大泄漏量(大于33 Pa﹒m3/s)的狀態(tài)模擬，蒙特卡洛法仿真適用于小泄漏量(小于33 Pa﹒m3/s)的狀態(tài)模擬。

　　兩種方法的模擬結(jié)果均表明，載人航天器艙外防護層的存在會阻礙艙體壁漏孔泄漏出來的氣體分子向宇宙空間運動，艙外微流星體防護層附近處的氣體密度要遠(yuǎn)小于艙體壁上漏孔的氣體密度，說明在開展載人航天器艙外泄漏檢測時，為了準(zhǔn)確測量出一定漏率值的微小漏孔，需要配置更高靈敏度的檢測儀器，同時需要開展專用的自動識別方法研究，以準(zhǔn)確實現(xiàn)泄漏孔的定位。

　　關(guān)鍵詞：氣體泄漏 計算力學(xué) 蒙特卡洛 載人航天器