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铱涂层钼铼合金在卫星姿轨控制系统动力装置中的应用

铱涂层钼铼合金在卫星姿轨控制系统动力装置中的应用

  • 分类:应用技术
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  • 发布时间:2020-03-04
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【概要描述】宇宙是最原始的物质与空间基础,它无穷无际,充满无限未知,给人类带来了极具梦幻色彩的想像空间。面对夜空中星辰满天的召唤,地外空间的诱惑力使人类对宇宙不由地更加向往。科学家们在进行了大量的理论运算和实践之后,发现我们可以发射小的天体运行在地球的轨道上,从而为人类提供各种以地外天体角度来观测地球事物的信息。自从前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星以来,我们的头顶上现如今已有很多个人造卫星小伙伴,它们没日没

铱涂层钼铼合金在卫星姿轨控制系统动力装置中的应用

【概要描述】宇宙是最原始的物质与空间基础,它无穷无际,充满无限未知,给人类带来了极具梦幻色彩的想像空间。面对夜空中星辰满天的召唤,地外空间的诱惑力使人类对宇宙不由地更加向往。科学家们在进行了大量的理论运算和实践之后,发现我们可以发射小的天体运行在地球的轨道上,从而为人类提供各种以地外天体角度来观测地球事物的信息。自从前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星以来,我们的头顶上现如今已有很多个人造卫星小伙伴,它们没日没

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宇宙是最原始的物质与空间基础,它无穷无际,充满无限未知,给人类带来了极具梦幻色彩的想像空间。面对夜空中星辰满天的召唤,地外空间的诱惑力使人类对宇宙不由地更加向往。科学家们在进行了大量的理论运算和实践之后,发现我们可以发射小的天体运行在地球的轨道上,从而为人类提供各种以地外天体角度来观测地球事物的信息。自从前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星以来,我们的头顶上现如今已有很多个人造卫星小伙伴,它们没日没夜的以电磁波的形式不间断的传输着数据,主要是为人类的军事侦察、环境监控、数据通信、地球深层观测等交替传输着信息。

 

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纵观全球能够生产、制造人造地球卫星的国家非常少,在全世界190多个国家中只有美国、俄罗斯、中国、法国、英国、日本、印度、以色列等少数几个国家才拥有核心的人造地球卫星的研发、生产、制造技术,能够稳定大规模发射人造卫星的国家更少之又少。一个国家的航天水平可以通过其发射的卫星数量、使用性能、稳定性、回收率中充分体现出来。

人造卫星的出现与军事活动有着紧密的关系,当地时间1957年10月04日前苏联制造的全世界每一颗人造卫星“伴侣1号”发射成功,同时也代表着美、苏太空竞赛的开始。说明人造地球卫星在发展之始就带有极高的政治、军事、经济实力、意识形态等大国家与大国家之间的激烈竞争关系在里面。第一颗人造地球卫星的发射成功,促使20世纪中后期社会主义和资本主义两大阵营主要对手加快了对地外空间的开发、利用、抢占,同时在后期的许多太空发展之中起到了推波助澜的促进作用,比如美国的“阿波罗计划”和“火星计划”正是在太空竞赛这一基础上形成的产物。

低轨道卫星是指距离地球表面200Km-300Km的高度以相应轨道进行运行的卫星,在此高度的卫星主要是以军事侦察卫星为主,为了更为方便的进行军事侦察和跟踪,在卫星的相应区域增加动力系统从而可以更好的对目标进行实时的监控。同时由于轨道较低侦察跟踪的目标更清晰,图像和数据受宇宙射线的影响相应要小,因此受到美国和俄罗斯等国家的重视。侦察卫星的机动性和灵活性是卫星在战争和特定工况中保证使用效率和性能的制胜法宝,地球低轨道可变姿态和可变轨道侦察通信卫星应运而生。

在人造卫星中有一种叫姿轨控制系统的动力装置,可以有效的对在轨卫星的姿态和轨道进行控制调节。据相关资料显示,现行的新一代490N姿轨卫星控制器使用的喷管是以气相沉积铼金属为基体表面涂铱合制而成。

 

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难熔金属中与钼形成合金化后制成喷管的较理想的元素为铼金属,其次为钽、铌、钨、钛、锆、铪。铼是有效改善难熔金属DBTT(塑脆转变温度)性能的金属之一,通过研究发现金属钼和金属铼形成有效的合金,因此在金属钼中添加一定比例的金属铼可以有效降低钼的DBTT。钼铼合金是一种综合了钼和铼两种金属材料性能的二元合金,钼铼合金不仅具有铼、钼的高温强度、抗高温烧蚀能力,同时在接近熔点时还能保持良好的力学性能,在现代卫星中钼铼合金可作为新型太空器发动机中重要的高温结构件和功能件。卫星上使用的液态燃料主要成分为四氧化二氮和肼,燃烧过程中会形成高温、高压气体,同时还会产生强腐蚀性物质对喷管造成氧化和烧蚀。而铱具有较强的抗高温氧化和烧蚀性能,因此作为表面涂层保护喷管基体钼铼合金。

 

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铱涂层钼铼合金是部分低轨卫星姿轨控制系统中动力装置的重要组成部分。铱涂层钼铼合金是以钼铼合金作为基体,制造成喷管的结构之后,再使用PVD或CVD涂层的方式将金属铱附着在基体的表面。

喷涂铱的主要目的是:低轨道卫星上使用的液体燃料,在反应过程中会形成高温、高压,同时有强腐蚀性物质,使用铱作为表面涂层有效的保护了钼铼合金喷管的抗氧化抗腐蚀性能。由于铱的价格昂贵和密度大,单单使用铱作为喷管是非常不划算的,通过钼铼合金作为基材,以铱作为涂层的技术大大节省了生产成本和发射运载成本。相对于固定姿态和不可变轨卫星而言,能够进行低轨道姿态控制和可变轨人造卫星的出现将大大提升卫星的使用空间和生存空间。

随着中国的航空、航天工业的发展,将会有更多新材料的研究和制备技术得以实现。虽然我们离世界上的两大航天大国美国、俄罗斯之间还存在很大的差距,但是随着时间的推移,以中国空间站和玉兔车等一大批航天装备的推出为例,中国的航天事业发展速度令人惊叹。

 

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