Моделирование миграции примеси в полимерном композите при вакуумнотепловом воздействии

Авторы
Мелешко В.К.
Организации
МГТУ им. Н. Э. Баумана
Сессия
Теория и моделирование физических процессов
Форма представления
Устный
Текст тезисов
В условиях эксплуатации космический аппарат (КА) подвергается воздействию как естественных факторов космического пространства (ФКП – излучения, вакуум и переменная температура), так и продуктов собственной внешней атмосферой (СВА) – важнейших факторов, снижающих надежность бортовых систем и сокращающих срок активного существования КА. СВА – это газовая оболочка, образующаяся в окрестности КА за счет потери массы неметаллических материалов поверхности, утечки газов из негерметичных отсеков, выбросов продуктов сгорания топлива ракетных двигателей и других процессов. Негативное влияние СВА на функционирование КА проявляется в осаждении его продуктов на чувствительных к загрязнениям участках поверхности КА, в первую очередь, оптических. Наличие СВА снижает электрическую прочность открытого электротехнического и радиотехнического оборудования. С ростом давления вблизи поверхности КА увеличиваются вероятности электростатических разрядов приводящих к сбоям в работе бортовой аппаратуры. Все более широкое применение полимерных материалов и негерметизированных отсеков в конструкциях современных КА создает предпосылки для увеличения плотности СВА и присутствия в ее составе высокомолекулярных соединений легко конденсирующихся на поверхностях КА.
Полимерные композиционные материалы (ПКМ), используемые, например, в качестве терморегулирующих покрытий (ТРП) и занимающие значительную площадь поверхности КА, могут служить основными источниками летучих веществ (ЛВ) составляющих СВА. В качестве ЛВ могут выступать как технологические добавки в материал (пластификаторы, растворители, отвердители и т.д.), так и вещества образованные в результате взаимодействия ФКП с ПКМ.
Применение математического моделирования для разработки ПКМ даст возможность детерминировать динамику их потери массы в условиях космоса за счет выбора рецептуры и оптимизации структуры. Это позволит сократить объем испытаний для подтверждения функциональных свойств создаваемых композитов и позволит прогнозировать ожидаемый в условиях эксплуатации уровень их потери массы.
В работе на основе краевой задачи для координатно-зависимой диффузии проведено численное исследование миграции ЛВ в модельных ПКМ и выхода ЛВ в вакуум. Показано, что управляя распределением активного наполнителя ПКМ, можно ускорить или замедлить выход ЛВ в вакуум.