Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Непроходящие лакокрасочные покрытия внешней поверхности космических аппаратов, стойкие к эффектам электризации Доронин Александр Николаевич

Непроходящие лакокрасочные покрытия внешней поверхности космических аппаратов, стойкие к эффектам электризации
<
Непроходящие лакокрасочные покрытия внешней поверхности космических аппаратов, стойкие к эффектам электризации Непроходящие лакокрасочные покрытия внешней поверхности космических аппаратов, стойкие к эффектам электризации Непроходящие лакокрасочные покрытия внешней поверхности космических аппаратов, стойкие к эффектам электризации Непроходящие лакокрасочные покрытия внешней поверхности космических аппаратов, стойкие к эффектам электризации Непроходящие лакокрасочные покрытия внешней поверхности космических аппаратов, стойкие к эффектам электризации
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Доронин Александр Николаевич. Непроходящие лакокрасочные покрытия внешней поверхности космических аппаратов, стойкие к эффектам электризации : диссертация ... кандидата технических наук : 01.04.07.- Москва, 2002.- 116 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/2695-X

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Исследование поверхностных потенциалов лакокрасочных покрытий внешней поверхности КЛА, при их облучении электронами (предварительные исследования) 9

1.1. Плазмодинамический стенд ИТМ АН УССР, технические характеристики 9

1.2. Результаты исследований потенциалов лакокрасочных покрытий внешней поверхности КА при электронном облучении II

Глава 2. Проводимость внешних диэлектрических покрытий КА при воздействии космических ионизирующих излучении (обзор литературы) ... 15

2.1. Введение 15

2.2. Постановка задачи 16

2.3. Радиационная электропроводность полимеров 20

2.4. Инжекционные токи в твердом теле 23

2.5. Экспериментальные результаты 24

2.6. Оценка потенциалов внешних диэлектрических покрытий КА 30

Глава 3. Физическая модель заряжения низкоэнергетическими электронами плоского слоя диэлектрика с открытой поверхностью 33

3.1. Введение 34

3.2. Методика испытаний 36

3.3. Расчеты глубинного хода мощности поглощенной дозы по методу Монте-Карло ..38

3.4. Экспериментальные результаты по измерению тока с тыльного электрода в облучаемых электронами полимерных образцах 42

3.5. Анализ экспериментальных результатов 47

3.6. Обсуждение 57

3.7. Инжекционные токи в модельных полимерах с электронной и дырочной проводимостью 62

3.8. Стационарные токи в режиме непрерывного облучения через закороченный образец модельного полимера при наличии необлучаемого слоя 63

3.9. Обсуждение результатов исследований инжекционных токов и электрических полей в модельных полимерах, облучаемых в короткозамкнутой геометрии 74

ЗЛО. Физическая модель заряжения низкоэнергетическими электронами плоского слоя диэлектрика с открытой поверхностью 80

3.11. Теоретическое рассмотрение процесса заряжения низкоэнергетическими электронами модельного диэлектрика с открытой поверхностью 81

3.12. Результаты численного расчета поверхностного потенциала модельного диэлектрика, облучаемого низкоэнергетическими электронами 87

3.13. Обсуждение результатов численных расчетов по предложенной физической модели заряжения низкоэнергетическими электронами плоского слоя диэлектрика с открытой поверхностью 92

Глава 4. Разработка технологических критериев нанесения непроводящих лакокрасочных покрытий с повышенной стойкостью к эффектам электризации 95

Глава 5. Непроводящие лакокрасочные покрытия внешней поверхности КЛА, стойкие к эффектам электризации 97

Заключение 100

Список литературы 104

Плазмодинамический стенд ИТМ АН УССР, технические характеристики

На плазмодинамическом стенде ИТМ АН УССР нами были выполнены предварительные исследования поверхностных потенциалов лакокрасочных покрытий элементов внешней поверхности КА. Плазмодинамический стенд (рис. 1.1.) позволяет моделировать условия и режим движения КА в ионосфере и магнитосфере Земли: воздействие комплекса факторов космического пространства на материалы наружных поверхностей и рабочие системы КА, включая высокий вакуум, криогенные температуры, электромагнитное излучение (соответствующее спектру солнечного излучения), поток низкотемпературной разреженной плазмы и пучки электронов, а при имитации условий низкоорбитального полета - воздействие ионов атомарного кислорода с концентрацией 10 -1012 см"3 при скорости потока до 8 км/с.

Откачка стенда (общий объем 15 м3) осуществляется безмасляной высокопроизводительной системой, состоящей из электроразрядного агрегата АВЭД-40/800М и турбомолекулярных насосов ТМН-2500. Степень разрежения до 10"5 Па.

Стенд оснащен системами диагностики и контроля зарядового состояния образцов материалов, моделей КА, и параметров среды, в том числе аппаратурой «Зонд-Заряд», предназначенной для измерения поверхностных потенциалов материалов облучаемых потоками заряженных частиц.

На стенде, при испытаниях лакокрасочных покрытий внешней поверхности КА нами были реализованы следующие значения параметров воздействия:

- энергия электронов, Ее = (1... 30) кэВ;

- плотность тока пучка электронов 1е= (10" ... 10 ) нА/см ;

- ультрафиолетовое излучение с интенсивностью 2.10" Вт/см при А, = (120...350) нм;

- остаточное давление в рабочей камере (безмасляный вакуум) р = КҐПа;

- температура поверхности образцов составляла либо Т= 298 К, либо Т= ИЗ К;

Таким образом, системы и средства стенда позволили нам моделировать комплекс основных эффектов и явлений, характерных для взаимодействия внешней поверхности КА с околоземной космической плазмой.

Испытаниям были подвергнуты сорок шесть образцов лакокрасочных покрытий внешней поверхности КА, которые охватывают практически весь спектр таких покрытий допущенных к применению в изделиях космической техники. Испытывались свежеприготовленные образцы и образцы, прошедшие ускоренные климатические испытания (УКИ). Образцы подвергались комбинированному и последовательному воздействию ультрафиолетового излучения интенсивностью 2.10" Вт/см при к = (1200...3500) нм, пучка электронов с энергией (1...30 кэВ) при плотности тока пучка 0,5 нА/см2, в вакууме 10"4 Па, при температуре поверхности 298 К и 113 К. Электрофизические характеристики образцов сорока шести материалов и покрытий исследовались при последовательном выполнении следующих операций: 1 - облучении пучком электронов с энергией Ее « 3-25 кэВ, интенсивностью 0,5 нА/см2 при tw - 23,5С, ро 1СҐ4 Па; 2 - облучении образца пучком + УФ-излучением jv « 2-Ю" Вт/см и Av « 1200-3500 А при /w = 23,5С; 3 - облучение пучком fw = -160±10С; 4 - облучение образца пучком + УФ-излучением при tw= -160±10С. В рассматриваемом диапазоне энергий электронов пучка Ее да 3-25 кэВ при интенсивности 1е « 0,1-0,5 нА/см пробоев в процессе зарядки и нейтрализации образцов не обнаружено. Три образца:

- подложка - углепластик КМУ-4Л, покрытие - опытное ТРП, белое, токопроводящее, КМ-5/88, образец №4, не прошедший УКИ;

- подложка - 12XI8H10T, покрытие - опытное ТРП, белое, токопроводящее, КМ-5/88, образец №5, не прошедший УКИ;

- подложка - стеклопластик ВПС-7, покрытие - опытное ТРП, белое, токопроводящее, КМ-5/88, образец №11, после УКИ;

не зарядились ни при каких условиях.

Условно все прошедшие испытания образцы могут быть объединены в отдельные группы, характеризуемые идентичностью состава покрытий и материала подложек.

Так для образцов с подложкой из АМгб с различной обработкой и Д16АТ, с грунтовкой ВЛ-02 и покрытием из белой эмали КО-5191 увеличение числа слоев эмали от 1 до 3 несколько уменьшает потенциал поверхности от значений [/, 7 кВ до Us « 4 кВ. Зависимость Us -немонотонна, а в воздействии криогенных температур закономерностей не наблюдается.

Для второй группы образцов идентичным является покрытие из эмали ХП-5237 (3 слоя) черная, нанесенное на подложки из различных материалов с грунтовкой различного состава и без нее. Наличие дополнительного слоя

грунтовки несколько снижает уровень поверхностного заряда (« на 2 кВ).

Третья группа образцов: покрытие - опытное ТРП, белое, токопроводящее КМ-5/88 на подложках из различных материалов, диэлектриков и металлов. На образцах с подложками из углепластика КМУ-4Л, стеклопластика ВПС-7 уровень поверхностного потенциала не более I кВ, при переходе к подложкам из алюминиевых сплавов Us возрастает до значений « 6-8 кВ и слабо зависит от температуры поверхности образца.

Покрытие из эмали ХС-973 и КО-5191 на подложках из АМгб с различной степенью обработки и углепластика слабо влияет на изменение потенциала поверхности образца.

Степень обработки подложки из МА2-1, в частности, зачистка и химическая оксидирование при идентичном по составу и количеству слоев (2) серой эмали ХС-973 увеличивает уровень зарядки - Us возрастает. Изменение материала подложки для образцов с идентичным по составу покрытием - опытное ТРП, белое, нетокопроводное также изменяет электрофизические свойства материала: замена подложки из АМгб на МА2-1 с одинаковой степенью обработки увеличивает Us на « 2-3 кВ.

В то же время для покрытия из эмалей серой ХС-973 (2 слоя) и белой КО-5191 (1 слой) степень обработки материала подложки MA2-I и температура поверхности практически не влияют на уровень Ua и электрофизические характеристики.

Образцы с покрытием из опытного ТРП, токопроводящего черного КМАр-13 чувствительны к материалу подложки: после УКИ на образцах с подложкой из АМгб уровень Us выше, чем без УКИ и с подложкой из ВПС-7В. Более ярко выражено влияние криогенных температур; Us возрастает в « 2 раза.

Радиационная электропроводность полимеров

Совершенно очевидно, что решающее значение для понимания проводимости диэлектрических слоев, облучаемых потоками моноэнергетических электронов, пробег которых меньше толщины слоя, имеет РЭ диэлектрика. В частности, именно она определяет темп спада переходного тока сразу после начала облучения. Значительный прогресс в изучении РЭ полимеров и стекол достигнут в самое последнее время (см. книги [15,16] и обзор [17]). Поэтому особую ценность представляют данные исследований [18], в которых РЭ полимеров определялась в ходе независимых экспериментов при практически однородном облучении тех же самых образцов в близких условиях облучения. Теоретическая интерпретация данных представлена в [19].

В настоящее время РЭ диэлектриков описывается с помощью полуэмпирической модели Роуза-Фаулера-Вайсберга (РФВ), достаточно подробно рассмотренной в литературе. При непрерывном облучении с постоянной мощностью дозы РЭ диэлектрика проходит через максимум ут в момент времени гт(рис.2.2) при этом где («)- числовой коэффициент порядка единицы (его значения табулированы в [20]), а- так называемый дисперсионный параметр (0 а 1,0) и єт - параметр, определяющий эффективную константу объемной рекомбинации кг через ее ланжевеновское значение krL =—ju0, где е-заряд электрона и ju0- микроскопическая подвижность основных носителей заряда: кг =—krL. Если РЭ обеспечивается свободными зарядами, т то ет = Є. Однако в наиболее распространенных технических полимерах (полиэтилен, политетрафторэтилен, сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, полипропилен) sm»e. Режим объемной рекомбинации, при котором выполняется это неравенство, получил название неланжевеновского. Время выхода переходного тока на стационарное значение уг много больше tm и на практике, как правило, не достигается еще и вследствие неизбежных дозовых эффектов. Показано, что rrm=AmR, (4.2) где А = (1 + а)-1 - параметр материала (0.5 А 1). Значения А иАт известны для широкого круга полимеров [21]. РЭ полимеров, как правило, монополярна, т. е. преобладает вклад одного носителя заряда (в основном дырок, но в полиэтилентерефталате -электронов). Эффективная подвижность носителей заряда в большом временном интервале г. с Основным методом измерения эффективной подвижности является метод нестационарной радиационной электропроводности, дополненный методом акцепторов [16]. Классическая времяпролетная методика [22] в применении к техническим диэлектрикам мало информативна.

Поскольку нас интересует в первую очередь проводимость диэлектрического слоя при неполном проникновении электронов через всю его толщину, то естественно в области больших времен облучения решающее значение приобретает вопрос об инжекционном механизме проводимости в необлучаемом объеме диэлектрика.

Предполагается, что сам диэлектрик является идеальным, т.е. его собственная сквозная проводимость отсутствует. Однако, при инжекции избыточных носителей заряда (электронов или дырок) из электрода или его облучаемого слоя, он приобретает способность пропускать электрический ток.

В наиболее простом случае (катод-неограниченный источник электронов) при t -»оо имеем (закон Чайлда-Ленгмюра [4]): где ju - стационарная подвижность электронов в диэлектрике. Обычно предполагается, что ju «ju0 и /л = вр0 при в «1,0.

В случае чисто дисперсионного транспорта (при экспоненциальном распределении ловушек по энергии) с учетом заполнения ловушек имеем [4Д9]: полная концентрация ловушек (Г0- абсолютное значение разности потенциалов на электродах). Параметры a,v0,juQ,M0 и з Для полимеров достаточно точно известны, либо могут быть оценены из общих соображений [16, 23].

На данный момент не совсем понятна ситуация с инжекционными токами в диэлектриках в случае, если инжектируются неосновные носители, поскольку информация по параметрам их переноса крайне ограничена [16]. Согласно Гроссу [12] подвижность электронов в политетрафторэтилене или его сополимере на 3-4 порядка ниже, чем подвижность дырок. Аналогичная ситуация справедлива в кварце, только в нем картина обратная - основными носителями заряда выступают именно электроны [24].

Существующие в настоящее время данные по проводимости диэлектрических слоев при действии пучков заряженных частиц (электронов, протонов, а-частиц, дейтронов), не проникающих через всю толщину облучаемых диэлектриков, достаточно подробно рассмотрены в литературе [12, 15, 25]. К сожалению, в большинстве цитируемых работ параллельного измерения РЭ исследованных диэлектриков не проведено. Более того, именно из характеристик спада переходного тока ДО делается вывод о свойствах РЭ диэлектрика.

В большинстве материалов (полимеры, стекла, керамики, щелочно-галоидные монокристаллы) при их облучении, как электронами, так и легкими ионами (протоны, а-частицы, дейтроны) при толщине необлучаемого слоя больше 20 мкм j(t) - о при / - со (по крайней мере, ток снижается за пределы чувствительности измерительной аппаратуры).

Однако в монокристаллах KCl, NaCl и КВг при их облучении электронами надежно регистрировались стационарные токи утечки через необлучаемые слои материала толщиной до миллиметра, хотя при облучении их же протонами стационарный ток снижался более чем на 2-3 порядка даже при толщине необлучаемого слоя в десятки микрон [26]. Очень вероятно, что авторы работы действительно наблюдали инжекционную проводимость по необлучаемому слою за счет инжекции из облучаемого объема электронов -основных носителей заряда в этих щелочно-галоидных кристаллах.

Именно при исследовании проводимости методом расщепленного цилиндра Фарадея было открыто явление инверсии полного тока в диэлектрике (рис. 3.2), заключающееся в том, что при своем снижении переходный ток меняет знак [27-29]. Этот эффект наблюдается и в полимерах (полиэтилен, политетрафторэтилен, полистирол). Интересно, что при облучении протонами или а-частицами его удавалось наблюдать даже в полиметилметакрилате, но при повышенной плотности тока пучка ( 10 А/м ). Эти результаты вызвали в свое время оживленную дискуссию, в ходе которой была установлена причина столь нестандартного поведения полного тока в диэлектрике. В основе эффекта лежит явление неланжевеновской рекомбинации в дисперсионном режиме транспорта, когда kr « krL [30] (см. также [31, 32]).

Экспериментальные результаты по измерению тока с тыльного электрода в облучаемых электронами полимерных образцах

При изучении РСИП особое место занимает режим облучения, при котором h = lm (Ah = 0). Именно этот режим облучения позволяет определить наиболее точно параметр а - фигурирующий в методе нестационарных токов: 2( ) "Tah [49, 19]. Согласно методу Монте-Карло а = 0.51 ±0.02. Экспериментально определенное значение составляет 0.49 ±0.02. Таким образцом, начальное значение тока с тыльного электрода 12Ф) в свежеотожженном образце при Ah = 0 близко к половине тока инжекции. В процессе облучения наблюдается спад тока I2(t) к своему стационарному значению 12, что отражает смену механизма прохождения тока через диэлектрик: ток смещения постепенно заменяется током проводимости, в том числе и в области полимера при х 1т, в которой функции/и g много меньше единицы. Определение стационарного значения 12 представляет определенные трудности, связанные с затянутостью процесса установления равновесия. Дело в том, что спад тока I2(t) только на самой ранней стадии приближенно описывается экспонентой, а затем сменяется на степенную зависимость I2(t)ccr2 [13, 15]. Поэтому наиболее достоверные значения 1г были получены при 1Ь -0.05-1 мкА/см2 и только для Ah 5 мкм.

В случае Ah = 0 во всех исследованных полимерах 12 х Ц, где р = 0.95 -г 1.0 т.е. ток с тыльного электрода практически пропорционален току пучка (или току инжекции). Обращает на себя внимание достаточно сильное снижение тока /2(0 в процессе облучения (рис. 3.3), так что 1г » 0.08/0 в ПС и ПКД, хотя в ПЭТФ (И = 12 мкм) 72 0-33/0 (в 6 мкм пленках ПЭТФ 72 - Ц ) Отметим также, что при равных токах пучка кинетика установления тока 1г в ПС и ПЭТФ на ранних стадиях облучения существенно короче, чем в ПКД (рис.2.3), что неудивительно, поскольку в первых двух полимерах радиационная электропроводность заметно выше. Кроме того, в них кинетика установления радиационной электропроводности не является монотонной, т.е. проходит через максимум [17, 50], что несколько затрудняет прямое сопоставление теории с экспериментом (см. ниже). Тем не менее, длительность процесса установления стационарного состояния достаточно близка во всех полимерах (Д = const). Это хорошо видно из сравнения кривых 1 и 5 рис.3.3. С увеличением Ah еще более возрастают трудности корректного определения Іг в связи с дополнительным снижением его величины. Это обстоятельство вынуждает нас использовать еще большие токи пучка (0.3-7-1.0 мкА/см2), а здесь вступает в игру новый методический фактор, а именно радиационный разогрев образца, подобно тому, как это имело место при изучении радиационно-диэлектрического эффекта [55] или радиационно-стимулированной проводимости резин [56]. Как следует из кривой 4 рис. 3.3. за счет радиационного разогрева ПКД ток /2(0 достигая минимального значения 5-Ю- I2(fy, затем резко возрастает до 0.5/2(0), т.е. почти в 100 раз! Заметим, что если бы темновая проводимость нагретого полимера оказалась существенно выше радиационной, то ток 12 достиг бы значения 0.5 /0 и оказался бы в 2 раза больше зарегистрированного. Были приняты необходимые меры предосторожности для исключения влияния радиационного нагрева. Зависимость 1г от Д/г приведена на рис. 4.3. Данные для ПКД, относящиеся к Ah 5 мкм, следует рассматривать только как возможную верхнюю границу этих значений. По-прежнему сохраняется близкая к пропорциональной зависимость 12 от 10: показатель степени р = 0.85- 0.95 при Ah 3 мкм (при Ah 3 мкм резко возрастает погрешность измерения І2 в связи с существенным снижением полезного сигнала, особенно в ПЭТФ и ПС).

Как и следовало ожидать в исследованном интервале энергий электронов ( 50 кэВ) наблюдается лишь слабое влияние поля внедренного объемного заряда на транспорт быстрых электронов (см. [15]).Даже в ПКД, в котором наведенные электрические поля, по видимому, максимальны, это влияние приводит к снижению / от 0.03 до 0.02 при длительном облучении (т.е. не более чем на 35 %). При росте / до 0.12 это влияние еще более ослабляется, составляя только 8%. В ПС и ПЭТФ эффект вообще не обнаружен. Таким образом, при проведении численных расчетов можно пренебречь изменением функций/и g в процессе облучения.

При энергии электронов 48 кэВ (/= 0.03 в ПКД), т.е. уже в условиях, когда /m h (/т = 39.8 мкм, h = 31 мкм), найдено, что 12 « 0.78 12(0) = 0.391 ь в хорошем согласии с данными Спира [37].

Обсуждение результатов численных расчетов по предложенной физической модели заряжения низкоэнергетическими электронами плоского слоя диэлектрика с открытой поверхностью

Анализ заряжения полимерных слоев с открытой поверхностью показывает, что наименьший потенциал поверхности достигается при толщине слоя, не превышающей максимального пробега электронов. В этом случае величина поверхностного потенциала определяется радиационной электропроводностью полимера и практически не зависит от типа основных носителей заряда (электроны или дырки). Уменьшение а приводит к резкому возрастанию потенциала поверхности. Увеличение исходной (темновой) проводимости приводит к заметному снижению потенциала, особенно при

Yd Ю"13 Ом м"1. Заметим, что в качестве yd может выступать и жесткая компонента космических ионизирующих излучений (электроны и протоны с пробегом И). Для h и 20-40 мкм мощность дозы этой компоненты в пике магнитной суббури может достигать -0.1 Гр/с [1]. Соответствующая ей радиационная электропроводность / {h обозначает hard -жесткий) составит 10 14х0.1= 10"15 Ом м"1 и согласно рис. 16.3 приведет к снижению поверхностного потенциала почти в 2 раза.

Распространение результатов на реальные полимеры требует определенной осторожности. В таких полимерах как ПЭТФ {а = 0.05) и полипиромеллитимид (ППМИ) {а = 0.22) наблюдается заметное возрастание а при сокращении времени облучения. Этот эффект особенно ярко выражен в ПЭТФ [80]. В этом полимере а 0.38 при t 5 мкс, -0.2 при 100 мкс и 0.05 при t 1 мс. Учет подобного изменения а в рамках использованного подхода не представляется возможным. Именно поэтому нами и была выбрана процедура изменения М0 для обеспечения разумных значений уг при /?о 1.0 Гр/с, типичных для условий сильной магнитной суббури. Сравнение рис. 12.3, 14.3 и рис. 13.3, 15.3 показывает, что указанная выше процедура приводит к заметному уменьшению поверхностного потенциала у,Ом м"

Зависимость потенциала открытой поверхности диэлектрика от собственной электропроводности. Плотность тока электронов 10 А/м для полимеров с низкими значениями дисперсионного параметра ( 0.3), тем самым (энергия электронов 30 кэВ), толщина образца 20 мкм, толщина запорного слоя 3 мкм, а = 0.2, Мо = 1025 м"3. подчеркивая ту исключительную роль, которую в этом режиме заряжения играет радиационная электропроводность как таковая [96-104]. Тем не менее, полученные результаты (рис. 14.3,15.3) показывают, что в материалах с низким а ( 0.1) поверхностный потенциал возрастает с ростом толщины необлученного слоя ish более круто, чем при высоких значениях а. С увеличением тока /0, наоборот, в материалах с низким а ( 0.1) поверхностный потенциал растет медленнее (см. рис. 12.3,13.3). Глава 4. Разработка технологических критериев нанесения непроводящих лакокрасочных покрытий с повышенной стойкостью к эффектам электризации.

При функционировании КА на и высокоэллиптических орбитах и геостационарной орбите их внешняя поверхность подвергается воздействию околоземной космической плазмы. Одним из результатов этого воздействия является дифференциальное заряжение элементов внешней поверхности низкоэнергетическими электронами, заключающееся в следующем.

Элементы внешней поверхности, покрытые различными лакокрасочными материалами, приобретают, в результате своего взаимодействия с плазмой различные электрические потенциалы. Величины этих потенциалов определяются электрофизическими свойствами самих лакокрасочных покрытий. Дифференциальное заряжение поверхности КА приводит к возникновению мощных электростатических разрядов (ЭСР), и, как следствие, к сбоям и отказам в работе бортовой радиоэлектронной аппаратуры.

Для исключения дифференциального заряжения КА используют специальные лакокрасочные покрытия, обладающие повышенной электропроводностью. К числу таких покрытий относят как проводящие грунтовки, так и проводящие эмали.

Однако до настоящего времени не удалось разработать проводящие эмали определенных цветов, обладающие требуемыми значениями спектральных коэффициентов отражения и поглощения ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения.

Известно лакокрасочное покрытие, стойкое к возникновению ЭСР, которое представляет собой комбинацию проводящей грунтовки, на которую наносится слой непроводящей эмали с требуемыми спектральными характеристиками. Причем толщина слоя эмали выбирается такой, чтобы электроны плазмы пролетали ее и тормозились в слое проводящей грунтовки. Такое покрытие обладает достаточной стойкостью к возникновению ЭСР, однако толщина слоя эмали (13,7 мкм для электронов спектра АЕ-4 со средней энергией 40 кэВ) оказывается недостаточной для обеспечения требуемого срока службы КА на орбите. Выполненные нами исследования показывают, что можно увеличить до требуемой величины толщину слоя непроводящей эмали без снижения стойкости к эффектам электризации, т.е. без заметного увеличения поверхностного потенциала при заданных условиях облучения, если использовать технологические критерии нанесения непроводящих покрытий, которые разработаны в настоящей главе. На основе анализа выводов физической модели заряжения электронами плоского слоя диэлектрика сформулированы основные критерии, позволяющие реализовать технологию нанесения непроводящих лакокрасочных покрытий элементов внепшей поверхности КА с заранее заданной величиной поверхностного потенциала для заданных условий эксплуатации: - такое покрытие состоит из двух слоев. Первый слой - это слой проводящей грунтовки требуемой толщины. Второй слой - это слой непроводящей эмали требуемого цвета. Связующее грунтовки и эмали должно быть одним и тем же, для обеспечения хорошей межслойной адгезии; - толщина слоя непроводящей эмали определяется по разработанной в диссертации программе исходя из требуемого значения поверхностного потенциала покрытия при заданных условиях эксплуатации; - при прочих равных условиях в качестве непроводящих эмалей рекомендуется применять те, у которых при облучении основными носителями заряда являются электроны. В этом случае потенциал поверхности значительно снижается.

Похожие диссертации на Непроходящие лакокрасочные покрытия внешней поверхности космических аппаратов, стойкие к эффектам электризации