(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210770226.4 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 李兴冀　杨剑群　吕良星　武磊　 吕钢　 (74)专利代理 机构 北京隆源天恒知识产权代理 有限公司 1 1473 专利代理师 万娟 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/26(2020.01)G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 一种自主获取方式下航天器表面材料掏蚀 效应的模拟方法 (57)摘要 本发明提供了一种自主获取方式下航天器 表面材料掏蚀效应的模拟方法， 涉及航天器仿真 计算技术领域， 所述模拟方法以自主选择获取掏 蚀效应影响参数的方式实现原子氧与紫外协同 作用下材料掏蚀效应的仿真计算， 所述掏蚀效应 影响参数包括多边形网格参数、 原子氧参数、 紫 外参数、 被掏蚀材料参数及保护层参数。 本发明 基于原子氧与紫外协同作用， 可以实现自主自由 选择掏蚀效应影 响参数的获取方式， 实现在不同 剂量原子氧和紫外辐照下材料掏蚀效应的模拟 仿真实验， 既能准确模拟实际情况， 又能加速、 精 确评估原子氧与紫外协同作用下 材料掏蚀效应 。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115203923 A 2022.10.18 CN 115203923 A 1.一种自主获取方式下航天器表面材料掏蚀效应的模拟方法， 其特征在于， 所述模拟 方法以自主选择获取掏蚀效应影响参数的方式实现原子氧与紫外协同作用下材料掏蚀效 应的仿真计算， 所述掏蚀效应影响参数包括多边形网格参数、 原子氧参数、 紫外参数、 被掏 蚀材料参数及保护层参数。 2.根据权利要求1所述的自主获取方式下航天器表面材料掏蚀效应的模拟方法， 其特 征在于， 所述多边形网格参数通过设定多边形网格所在三维坐标系中各 方向的指向获得。 3.根据权利要求1所述的自主获取方式下航天器表面材料掏蚀效应的模拟方法， 其特 征在于， 所述被掏蚀材料参数通过设定原子氧保护材料参数、 紫外 保护材料参数或原子氧/ 紫外协同保护材 料参数获得。 4.根据权利要求3所述的自主获取方式下航天器表面材料掏蚀效应的模拟方法， 其特 征在于， 所述原子氧保护材料参数包括掏蚀速率前置系数、 掏蚀激活 能、 掏蚀速率角度分布 指数、 原子氧反射概率、 原子氧散射概率、 原子氧复合概率和原子氧被 吸附临界能量； 所述 紫外保护材料参数包括复数折射率、 反射率及折射率； 所述原子氧/紫外协同保护材料参数 包括掏蚀前置系数及激活能的协同系数。 5.根据权利要求1所述的自主获取方式下航天器表面材料掏蚀效应的模拟方法， 其特 征在于， 所述保护层参数包括保护层缺陷类型、 尺寸及分布。 6.根据权利要求5所述的自主获取方式下航天器表面材料掏蚀效应的模拟方法， 其特 征在于， 所述保护层缺陷类型通过设定方 形点缺陷、 圆形点 缺陷或线缺陷获得。 7.根据权利要求5所述的自主获取方式下航天器表面材料掏蚀效应的模拟方法， 其特 征在于， 所述保护层缺陷尺寸通过确定航天器表 面掏蚀目标网格单元的编号及所述掏蚀目 标网格单 元的尺寸获得。 8.根据权利要求5所述的自主获取方式下航天器表面材料掏蚀效应的模拟方法， 其特 征在于， 所述保护层缺陷分布通过确定保护层是否为顶面和底面双侧保护层获得。 9.根据权利要求1所述的自主获取方式下航天器表面材料掏蚀效应的模拟方法， 其特 征在于， 所述紫外参数的获取方式包括自定义 或从任务导入， 所述自定义方式下， 所述紫外 参数通过自行设定射线密度、 紫外线最大反射次数、 紫外线模式、 紫外线最小强度比和射线 方向获得； 所述从任务导入方式下， 所述紫外参数通过剥蚀计算结果中读取轨道紫外强度 获得。 10.根据权利要求1所述的自主获取方式下航天器表面材料掏蚀效应的模拟方法， 其特 征在于， 所述原子氧参数的获取方式包括单值、 麦克斯韦分布或从任务导入， 所述单值方式 下， 所述原子氧参数通过设定原子氧总量、 平均速度和入射方向获得； 所述麦克斯韦分布方 式下， 所述原子氧参数通过设定原子氧总量、 平均速度、 入射方向和环境温度获得； 所述从 任务导入方式下， 所述原子氧参数通过剥蚀计算结果中读取轨道平均 原子氧速度分布及角 度分布获得。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115203923 A 2一种自主获取方式下 航天器表面材料掏蚀效应的模拟方 法 技术领域 [0001]本发明涉及航天器仿真计算技术领域， 具体而言， 涉及一种自主获取方式下航天 器表面材 料掏蚀效应的模拟方法。 背景技术 [0002]航天器材料由于空间碎片的撞击、 航天器运送过程中的碰撞等原因， 保护层中常 常出现各种形态的缺陷， 原子氧仍会通过缺陷撞击Kapton与其反应从而引起温控层 的失 效。 原子氧对材料 的掏蚀作用主要是强氧化性的原子氧对材料进行化学腐蚀， 最终导致材 料内部受到破坏、 性能发生改变甚至失效。 紫外辐射的存在， 将会影响到原子氧与 某些材料 的反应或掏蚀速度。 因为紫外辐射会导致温控涂层或者有机聚合物发生分子链的交联， 价 键的断裂， 从而引起材料的内部软化或者碎裂， 为原子氧的侵 蚀提供了通道， 加剧原子氧的 掏蚀。 现有技术中， 许多研究者使用空间飞行试验、 地面模拟试验和数值仿 真等多种方法对 其进行了研究。 研究表明， 试验方法仍是最直接最有效地评估原子氧侵 蚀效应的手段， 但试 验方法成本高、 研究周期 长且没有兼顾紫外辐照的协同影响， 使 得计算过程复杂， 且结果不 精确。 发明内容 [0003]本发明解决的问题是现有技术中， 空间飞行试验、 地面模拟试验等试验方法成本 高、 研究周期 长且没有兼顾紫外辐照的协同影响， 使 得计算过程复杂， 且结果不精确中的至 少一个方面。 [0004]为解决上述问题， 本发明提供一种自主获取方式下航天器表面材料掏蚀效应的模 拟方法， 所述模拟方法以自主选择获取掏蚀 效应影响参数的方式实现原子氧与紫外协同作 用下材料掏蚀效应的仿 真计算， 所述掏蚀 效应影响参数包括多边形网格参数、 原子氧参数、 紫外参数、 被掏蚀材 料参数及保护层参数。 [0005]可选地， 所述多边形网格参数通过设定多边形网格所在 三维坐标系中各方向的指 向获得。 [0006]可选地， 所述被掏蚀材料参数通过设定原子氧保护材料参数、 紫外保护材料参数 或原子氧/紫外协同保护材 料参数获得。 [0007]可选地， 所述原子氧保护材料参数包括掏蚀速率前置系数、 掏蚀激活能、 掏蚀速率 角度分布指数、 原子氧反射概率、 原子氧散射概率、 原子氧复合概率和原子氧被吸附临界能 量； 所述紫外保护材料参数包括复数折射率、 反射率及折射率； 所述原子氧/紫外协同保护 材料参数包括掏蚀前置系数及激活能的协同系数。 [0008]可选地， 所述保护层参数包括保护层缺陷类型、 尺寸及分布。 [0009]可选地， 所述保护层缺陷类型通过设定方 形点缺陷、 圆形点 缺陷或线缺陷获得。 [0010]可选地， 所述保护层缺陷尺寸通过确定航天器表面掏蚀目标网格单元的编号及所 述掏蚀目标网格单 元的尺寸获得。说　明　书 1/5 页 3 CN 115203923 A 3