粉塵微粒子高速撞擊光學玻璃損傷行為研究.pdf

1、隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，微小空間碎片和微流星體(空間粉塵)高速撞擊累積損傷效應(yīng)日益引起關(guān)注。本文在合理剪裁空間粉塵環(huán)境模式的基礎(chǔ)上，利用粉塵靜電加速器、掃描電鏡、能譜儀和分光光度計及計算機仿真技術(shù)，分別針對三種表面鍍膜光學玻璃，以微米級鋁粉高速撞擊光學玻璃為研究對象，考察粉塵微粒子高速撞擊光學玻璃損傷行為特征，同時評價相應(yīng)的損傷效應(yīng)。
　　Grün微流星體模型和ORDEM2000碎片模型計算結(jié)果顯示，低地球軌道(LEO)上微米級空

2、間碎片的通量較微流星體高一至兩個數(shù)量級，400km軌道上直徑為20mm的光學玻璃在軌運行一年可能遭受尺寸為1μm～10μm空間粉塵撞擊的概率接近100％。
　　掃描電鏡觀察結(jié)果表明，粉塵高速撞擊造成三類鍍膜光學玻璃的損傷形式均包括玻璃靶體破壞和粒子附著。就靶體損傷而言，鍍膜K208玻璃表面的破壞形式主要是形成大小不等的撞擊坑；鍍膜石英玻璃表面的破壞形式主要表現(xiàn)在復(fù)合涂層穿孔及復(fù)合膜與玻璃基體的分離上；而鍍膜非晶玻璃的表面破壞形式主

3、要是涂層被破壞形成絲狀物。就粒子附著而言，在鍍膜K208玻璃和鍍膜石英玻璃所產(chǎn)生的影響區(qū)域要遠遠大于其自身的尺寸；在鍍膜非晶玻璃上的影響區(qū)域與其自身的尺寸大致相當。
　　光學性能測試結(jié)果顯示，粉塵粒子高速撞擊對鍍膜K208玻璃透過率的影響最大，對于鍍膜石英玻璃反射率和鍍膜非晶玻璃透過率的影響相對較小，而對光學性能所產(chǎn)生的影響在近紫外-可見光波段最為嚴重。
　　數(shù)值模擬仿真結(jié)果表明，非線性有限元模擬軟件ANSYS/LS-DYN