导读:本文包含了航天器充电论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:二次电子发射现象,二次电子发射系数,航天器表面充电
航天器充电论文文献综述
王思展,黄建国,姜利祥,王军伟[1]（2019）在《二次电子发射系数在航天器表面充电的应用》一文中研究指出二次电子发射现象是电子入射到材料表面并从材料表面激发出次级电子的现象。在航天领域,二次电子发射系数对于评估和预测航天器的表面充电水平具有十分重要的作用。本文对航天器的表面充电机制进行了介绍,结合航天器表面充电平衡方程编写了计算航天器表面充电电位的Matlab程序,使用航天表面材料二次电子发射系数的测量结果通过计算获得了特定环境下某材料的表面充电电位,为评估材料二次电子发射系数对表面充电的影响提供了一个直接的分析工具。(本文来源于《环境技术》期刊2019年04期）
董磊[2]（2019）在《电子辐射致航天器充电问题的理论研究》一文中研究指出运行在空间辐射环境中的各类航天器受到不同能量和通量的电子辐射,形成了体充电或表面充电。当充电时的电场强度达到或超过一定阈值时,极易引起静电放电现象,而放电不仅直接损害航天器的外壳和覆膜,也会对内部电子设备的正常运行产生影响。人们已经意识到航天器充电这一问题的严重性,并通过地面模拟试验、在轨飞行试验以及数值模拟等多种手段,针对充电机理和材料抗辐射技术等开展研究,以期获得有价值的研究成果。本文对空间电子辐射导致的航天器充电问题展开研究。阐述了航天器充电问题的由来、发展历程、影响航天器充电的空间辐射环境和航天器介质材料等因素,分析了电子与航天器介质材料的作用过程及其数值模拟方法。在此基础上,采用Geant4软件对航天器体充电场强、表面充电电位和介质材料改性等进行了数值模拟研究。本文的研究工作主要包含以下方面的内容和结果:1.研究了航天器体充电问题中电场强度的分布。推导并建立了一维平板介质充电场强模型,研究注入电流密度和辐射诱导电导率等因素对场强分布的影响,获得以下研究结果:(1)对于确定的航天器介质材料,采用数值模拟直接获得辐射电子在介质中的最大射程与入射电子能量之间的依赖关系,仿真结果比经验公式更接近试验数据,也证明了本文所建立模型的准确性和仿真方法的有效性;(2)注入电流密度与作用过程中的电子通量紧密相关,并随着电子作用深度的增大呈下降趋势。辐射诱导电导率受电子能量沉积的影响,随着电子作用深度的增大而增大,在出现峰值后开始减小并达到稳定,呈现明显的非线性变化趋势。本文采用数值模拟方法直接获得注入电子通量和能量沉积,由此得到的注入电流密度和辐射诱导电导率比采用经验公式的近似估计更加准确;(3)提出采用实验数据拟合的方法对强场电导率进行定量分析。以添加氧化锌的聚乙烯材料为例,仿真分析了强场电导率对复合材料体充电场强分布的影响。结果表明,添加氧化锌的比重越大,降低充电场强的效果越明显,尤其当氧化锌添加比重达到5 0%的时候,电场强度降低到106Vm-1左右。因此,添加无机填料可以有效降低高分子材料的充电场强。2.采用一维平板介质充电场强模型对航天器表面充电电位进行计算研究。在低于100 keV的能量范围内,系统地分析了辐射电子的辐射时间、电流密度和能量大小等因素对航天器表面充电电位的影响,提出了“浅表层充电”机制,并通过数值模拟计算获得了二次电子发射系数和背散射电子系数,得到了如下研究结果:(1)不论是金属材料还是高分子材料,辐射电子的能量沉积都呈现出如下的分布规律:入射电子能量越大,作用深度越大、能量沉积峰值出现的位置越深且峰值越小;(2)获得了辐射电子的辐射时间、电流密度和能量大小等对航天器浅表层充电场强分布和表面电位影响的规律。辐射时间的延长,能够导致充电平衡时的最大电场Emax和表面充电电位增大。表面充电电位和充电场强随辐射电子电流密度的增大而增大。辐射电子电流密度和辐照时间保持不变,充电平衡时的Emax不随辐射电子能量变化,但表面充电电位与辐射电子能量成反比;(3)获得了表面充电电位与入射电子能量和二次电子发射系数的依赖关系。入射电子能量较低时,二次电子发射系数较高,表面充电电位处于高位。随着入射电子能量的继续增大,二次电子发射系数开始减小,表面充电电位也随之减小。归一化的表面注入电流密度与背散射电子系数成互补关系。3.针对高分子介质材料改性的防辐射技术,以聚乙烯材料为例,研究添加不同填料时对复合材料内充电场强的影响,为航天器介质材料选型和改性实验提供了指导依据,获得了如下研究结果:(1)以添加碳化硅的低密度聚乙烯材料为例,随着添加填料比重的增加,电场强度开始增大的深度和充电平衡时的Emax均逐渐减小;当黑α碳化硅比重大于37.5wt%时,碳化硅的颗粒越大,Enax越低。反之,碳化硅的颗粒大小对Emax几乎没有影响;黑α碳化硅降低复合材料内场强分布的效果优于绿α碳化硅;与α结构碳化硅相比,添加内结构β的碳化硅,降低复合材料内场强分布的效果更好。(2)构建了一套基于Geant4的数值模拟系统,针对非线性电导率对航天器充电问题的影响展开深入研究。结果表明,介质电导率的非线性化由多种影响因素所决定,并在大多数情况下能够有效降低介质充电场强。在表面充电问题的研究中,介质电导率与表面电位和二次电子发射系数近似成反比关系。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-25）
焦宇晟,刘军,段宝罡,孟晓亮[3]（2019）在《航天器锂离子蓄电池充电系统建模及仿真分析》一文中研究指出精确计算锂电池充电过程是航天器能源系统的设计难点。为获得一种准确的理论模型及数学工具,对主流的航天器锂电池充电装置,以及锂电池限压充电阶段的电压、电流及容量变化曲线进行分析。对充电阶段的蓄电池以及相应的充电控制电路进行建模,获得相应的控制框图。对S3R及DC-DC充电电路原理进行分析。结合蓄电池模型,利用状态空间平均法,获得限压阶段蓄电池充电电流和充电电量的解析表达式。将理论计算结果与试验数据进行对比,验证了模型与公式的正确性。并利用模型结合MATLAB仿真,对影响蓄电池充电过程的内阻r进行分析。(本文来源于《国外电子测量技术》期刊2019年01期）
原青云,王松[4]（2018）在《一种新的航天器外露介质充电模型》一文中研究指出为综合考虑高能电子辐射与周围等离子体对航天器外露介质充电的影响,在航天器内带电模型的基础上,通过添加边界充电电流来考虑等离子体与航天器介质表面的相互作用,并统一参考电位为等离子体零电位,建立了航天器外露介质充电模型,给出了新模型的一维稳态解法,并与表面充电模型和深层充电模型进行了对比分析.结果表明:新建模型能够综合考虑表面入射电流、深层沉积电流和传导电流对充电的耦合作用过程,实现外露介质表面和深层耦合充电计算,有利于全面评估航天器外露介质的充电问题.(本文来源于《物理学报》期刊2018年19期）
朱基聪,方美华,武明志,田鹏宇,费涛[5]（2018）在《木星磁场对航天器表面充电的影响分析》一文中研究指出木星具有太阳系行星中最强的磁场,而磁场会通过磁限制作用以及迭加动生电场对航天器表面充电情况造成影响。本文以木星高充电区域之极轨为研究对象,采用SPIS软件模拟研究了木星磁场对航天器表面充电危险性的影响。研究结果表明:低轨区域由于二次电子在磁场中的回旋半径很小,二次电子发射会受到抑制作用,造成充电更加恶劣,但是差分电势变化并不显着,而高轨道区域则由于回旋半径很大,未对充电情况造成明显影响,此时由于势垒的存在造成了太阳电池帆板充电的缓和;动生电场的存在,则会造成导体材料充电更加恶劣,其充电电位的变化除导体自由电荷移动所产生的动生电势外,还包括材料收集电荷移动所产生的额外电势,因此模拟仿真结果与理论计算值差别较大,此外动生电场还造成了太阳电池帆板上电势梯度的增加,增加了相邻电池贴片缝隙的放电风险。(本文来源于《真空科学与技术学报》期刊2018年06期）
朱基聪[6]（2018）在《木星轨道等离子体环境致航天器表面高水平充电特征研究》一文中研究指出由空间等离子导致的表面充电效应是造成航天器故障的常见环境效应之一。相关探测数据和研究结果表明木星不仅具有使航天器表面充高电位的等离子体环境,而且具有太阳系行星最强的磁场环境。目前,木星探测已成为国内外深空探测的重点,但尚且缺少有关木星等离子环境和磁场环境下的航天器表面充电分析。基于此,本文以木星轨道的表面充放电防护为目的,展开了木星轨道等离子和磁场环境对航天器高水平充电的相关研究。主要内容如下:首先,本论文确立了针对其潜在高充电区域——极区的双麦克斯韦分布等离子体环境模型和以高斯-施密特理论为基础的磁场模型。实现了以等效电路法为基础的木星轨道等离子体环境充电的快速估算算法,并对选定的木星轨道充电电位进行了快速估算。其次,本论文利用基于PIC方法的SPIS软件开展了木星等离子体环境和磁场环境条件下的充电仿真与分析。在极轨等离子体模型充电仿真计算中发现:木星极轨可以达到高充电水平。根据本项目建立的卫星模型,阴影区,2Rj、15Rj极区轨道充电可达上千伏,25Rj高度达到了上万伏,充电计算结果与快速充电估算程序计算结果较为一致;在阴影区、光照区以及出阴影过程这叁个航天器必经过程中,阴影区时材料绝对电位最高,出阴影过程时材料差分电位最大;针对本项目建立的卫星模型,太阳能帆板边缘由于上方势垒的存在导致了反转电势梯度,具备大的放电风险。最后,进行了木星磁场对表面充放电的仿真计算。计算发现:磁场通过磁限制和动生电动势对表面充电产生影响;在木星轨道较低时,较强的磁场强度导致二次电子回旋半径小,表面充电电位明显增加,本论文模型中ITOC、CFRP、CERS叁种材料在2Rj轨道的电势分别增加了300V,150V和250V;动生电场在导体材料上迭加电场,如ITOC和CFRP两种材料在“朱诺”号轨道上充电电位分别增加了410V和550V,动生电场的存在还导致CERS表面电势梯度的增加,从~20V增加到了~100V,大大增加了相邻电池贴片间的缝隙放电风险。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2018-03-01）
苏京,张丽新,刘刚,周博,潘阳阳[7]（2017）在《大椭圆轨道航天器介质材料深层充电仿真分析》一文中研究指出为研究大椭圆轨道(HEO)航天器介质深层充电规律特征,基于FLUMIC模型建立辐射带电子环境模式,初步分析了诱发HEO深层充电的高能电子环境,计算了介质材料在HEO环境下的充电特征,并与地球同步轨道(GEO)下的情况进行对比。结果表明,HEO电子平均积分通量与GEO的相比处于同一量级,但存在明显波动,这将导致卫星在轨运行时,其上介质平均充电电位上升,增加内带电的风险。HEO介质平均充电电位为GEO的1.3倍,瞬时电位以12 h周期波动,电位最大值较环境电子通量最大值有数十min延时。增加屏蔽层厚度和减小介质厚度均能有效减缓HEO卫星介质电位波动,并降低内带电的风险。(本文来源于《航天器环境工程》期刊2017年06期）
武明志,朱基聪[8]（2017）在《基于COMSOL的GEO航天器表面充电仿真模型》一文中研究指出空间等离子体会对航天器产生严重的表面充电效应,对航天器的运行产生影响。本文采用有限元法,并根据粒子输运方程,借助COMSOL仿真软件对航天器表面充电现象进行叁维仿真,建立与传统表面带电软件不同的全新模型。采用该模型对GEO等离子体环境下的航天器表面充电进行仿真,并与SPIS和NASCAP-2K软件的仿真结果进行对比分析,验证了本文提出模型的可行性与准确性,为表面充电模拟提供新的思路。(本文来源于《科技创新导报》期刊2017年32期）
王虹宇,孙鹏,邓爱东,常怀见[9]（2017）在《航天器充电问题的粒子模拟:多尺度多物理仿真》一文中研究指出当航天器穿过空间等离子体时,会由于吸收带电粒子而充电。对这种充电过程的仿真分析在航天安全中具有重要的工程意义。通常,高充电电压发生在高地球轨道甚至更深的空间,此时等离子体极其稀薄,充电过程的特征时间会达到小时甚至天的量级。而通常等离子体行为的特征时间在纳秒级别,对充电过程的仿真必须解决巨大的时间尺度差异问题。此外,充电过程会被各种物理过程修正,包括航天器的内部电源;等离子体推进器的污染;材料和带电粒子之间的相互作用;太阳光导致的光电效应;非绝缘体的漏电等等。这些物理过程都需要在模拟程序中进行考虑。然而这些过程普遍具有差异巨大的时间尺度,带来了问题的刚性,使模拟变得尤其困难。我们基于Particle-In-Cell方法,设计了一个具有多物理分析能力的航天器充电模拟程序,程序中使用了预估加速方法提供了分析长时间充电过程的能力;物理上可以考虑二次电子,光电效应,介质漏电,航天器内部电源,推进器污染等效应,并对刚性问题进行了部分处理。本文讨论这些问题相关的物理和算法建模。(本文来源于《第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集》期刊2017-07-26）
石红,杨生胜,秦晓刚,王俊[10]（2016）在《光照下GEO轨道航天器表面充电解析模型》一文中研究指出在光照区航天器表面光电子电流大于环境电流,一般而言航天器光照面带正电,而在轨数据表明其也能充电至很高的负电位。本文建立了单极-双极和单极-四极两种解析模型,给出了光照条件下球形航天器表面差异电位分布,描述了势垒的高度和半径随极化强度的变化关系以及航天器的空间电位分布规律。结果表明航天器光照面会形成一个阻滞光电子发射的势垒,从而使航天器光照区带负电,最后通过与LANL地球同步轨道航天器在轨数据的对比验证了该模型的正确性。(本文来源于《真空科学与技术学报》期刊2016年05期）
航天器充电论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
运行在空间辐射环境中的各类航天器受到不同能量和通量的电子辐射,形成了体充电或表面充电。当充电时的电场强度达到或超过一定阈值时,极易引起静电放电现象,而放电不仅直接损害航天器的外壳和覆膜,也会对内部电子设备的正常运行产生影响。人们已经意识到航天器充电这一问题的严重性,并通过地面模拟试验、在轨飞行试验以及数值模拟等多种手段,针对充电机理和材料抗辐射技术等开展研究,以期获得有价值的研究成果。本文对空间电子辐射导致的航天器充电问题展开研究。阐述了航天器充电问题的由来、发展历程、影响航天器充电的空间辐射环境和航天器介质材料等因素,分析了电子与航天器介质材料的作用过程及其数值模拟方法。在此基础上,采用Geant4软件对航天器体充电场强、表面充电电位和介质材料改性等进行了数值模拟研究。本文的研究工作主要包含以下方面的内容和结果:1.研究了航天器体充电问题中电场强度的分布。推导并建立了一维平板介质充电场强模型,研究注入电流密度和辐射诱导电导率等因素对场强分布的影响,获得以下研究结果:(1)对于确定的航天器介质材料,采用数值模拟直接获得辐射电子在介质中的最大射程与入射电子能量之间的依赖关系,仿真结果比经验公式更接近试验数据,也证明了本文所建立模型的准确性和仿真方法的有效性;(2)注入电流密度与作用过程中的电子通量紧密相关,并随着电子作用深度的增大呈下降趋势。辐射诱导电导率受电子能量沉积的影响,随着电子作用深度的增大而增大,在出现峰值后开始减小并达到稳定,呈现明显的非线性变化趋势。本文采用数值模拟方法直接获得注入电子通量和能量沉积,由此得到的注入电流密度和辐射诱导电导率比采用经验公式的近似估计更加准确;(3)提出采用实验数据拟合的方法对强场电导率进行定量分析。以添加氧化锌的聚乙烯材料为例,仿真分析了强场电导率对复合材料体充电场强分布的影响。结果表明,添加氧化锌的比重越大,降低充电场强的效果越明显,尤其当氧化锌添加比重达到5 0%的时候,电场强度降低到106Vm-1左右。因此,添加无机填料可以有效降低高分子材料的充电场强。2.采用一维平板介质充电场强模型对航天器表面充电电位进行计算研究。在低于100 keV的能量范围内,系统地分析了辐射电子的辐射时间、电流密度和能量大小等因素对航天器表面充电电位的影响,提出了“浅表层充电”机制,并通过数值模拟计算获得了二次电子发射系数和背散射电子系数,得到了如下研究结果:(1)不论是金属材料还是高分子材料,辐射电子的能量沉积都呈现出如下的分布规律:入射电子能量越大,作用深度越大、能量沉积峰值出现的位置越深且峰值越小;(2)获得了辐射电子的辐射时间、电流密度和能量大小等对航天器浅表层充电场强分布和表面电位影响的规律。辐射时间的延长,能够导致充电平衡时的最大电场Emax和表面充电电位增大。表面充电电位和充电场强随辐射电子电流密度的增大而增大。辐射电子电流密度和辐照时间保持不变,充电平衡时的Emax不随辐射电子能量变化,但表面充电电位与辐射电子能量成反比;(3)获得了表面充电电位与入射电子能量和二次电子发射系数的依赖关系。入射电子能量较低时,二次电子发射系数较高,表面充电电位处于高位。随着入射电子能量的继续增大,二次电子发射系数开始减小,表面充电电位也随之减小。归一化的表面注入电流密度与背散射电子系数成互补关系。3.针对高分子介质材料改性的防辐射技术,以聚乙烯材料为例,研究添加不同填料时对复合材料内充电场强的影响,为航天器介质材料选型和改性实验提供了指导依据,获得了如下研究结果:(1)以添加碳化硅的低密度聚乙烯材料为例,随着添加填料比重的增加,电场强度开始增大的深度和充电平衡时的Emax均逐渐减小;当黑α碳化硅比重大于37.5wt%时,碳化硅的颗粒越大,Enax越低。反之,碳化硅的颗粒大小对Emax几乎没有影响;黑α碳化硅降低复合材料内场强分布的效果优于绿α碳化硅;与α结构碳化硅相比,添加内结构β的碳化硅,降低复合材料内场强分布的效果更好。(2)构建了一套基于Geant4的数值模拟系统,针对非线性电导率对航天器充电问题的影响展开深入研究。结果表明,介质电导率的非线性化由多种影响因素所决定,并在大多数情况下能够有效降低介质充电场强。在表面充电问题的研究中,介质电导率与表面电位和二次电子发射系数近似成反比关系。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
航天器充电论文参考文献
[1].王思展,黄建国,姜利祥,王军伟.二次电子发射系数在航天器表面充电的应用[J].环境技术.2019
[2].董磊.电子辐射致航天器充电问题的理论研究[D].山东大学.2019
[3].焦宇晟,刘军,段宝罡,孟晓亮.航天器锂离子蓄电池充电系统建模及仿真分析[J].国外电子测量技术.2019
[4].原青云,王松.一种新的航天器外露介质充电模型[J].物理学报.2018
[5].朱基聪,方美华,武明志,田鹏宇,费涛.木星磁场对航天器表面充电的影响分析[J].真空科学与技术学报.2018
[6].朱基聪.木星轨道等离子体环境致航天器表面高水平充电特征研究[D].南京航空航天大学.2018
[7].苏京,张丽新,刘刚,周博,潘阳阳.大椭圆轨道航天器介质材料深层充电仿真分析[J].航天器环境工程.2017
[8].武明志,朱基聪.基于COMSOL的GEO航天器表面充电仿真模型[J].科技创新导报.2017
[9].王虹宇,孙鹏,邓爱东,常怀见.航天器充电问题的粒子模拟:多尺度多物理仿真[C].第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集.2017
[10].石红,杨生胜,秦晓刚,王俊.光照下GEO轨道航天器表面充电解析模型[J].真空科学与技术学报.2016