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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州 730000)

　　摘要：載人航天器密封艙在軌泄漏檢測(cè)的方法多種多樣，但是到目前為止還沒(méi)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(cè)方法已經(jīng)提出多年，在國(guó)內(nèi)已有初步的工程應(yīng)用，在國(guó)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(wú)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(duì)艙外泄漏氣體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響規(guī)律尚不清楚，無(wú)法準(zhǔn)確提出檢測(cè)儀器的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

　　本文主要采用計(jì)算力學(xué)仿真和蒙特卡洛仿真的方法，實(shí)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(jì)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(hù)層的存在會(huì)阻礙艙體壁漏孔泄漏出來(lái)的氣體分子向宇宙空間運(yùn)動(dòng)，艙外微流星體防護(hù)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(shuō)明在開展載人航天器艙外泄漏檢測(cè)時(shí)，為了準(zhǔn)確測(cè)量出一定漏率值的微小漏孔，需要配置更高靈敏度的檢測(cè)儀器，同時(shí)需要開展專用的自動(dòng)識(shí)別方法研究，以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)泄漏孔的定位。

　　關(guān)鍵詞：氣體泄漏 計(jì)算力學(xué) 蒙特卡洛 載人航天器