Раздел 2
Исследование отрицательного воздействия на работу КА различного рода
загрязнений и разработка технических требований по чистоте
Для проведения исследований воздействия загрязнений на работу КА необходимо
классифицировать существующие виды загрязнений. По своим размерам и химическому
составу загрязнения делятся на механические и молекулярные. И те и другие могут
осаждаться на поверхности изделий и присутствовать в окружающей среде.
Рассмотрим каждый из видов загрязнений подробно.
Механические загрязнения
Механическими загрязнениями являются нежелательные инородные объекты с
измеряемыми размерами, находящиеся на поверхности изделия или содержащиеся в
газе или жидкости. Механические загрязнения подразделяются на частицы и
волокна. Волокно отличается от частицы тем, что отношение ее длины к ширине не
менее 10:1 и длина составляет от 100 мкм и более.
К механическим загрязнениям относится пыль, находящаяся в воздухе и в рабочих
газах, осаждающиеся на поверхность и содержащиеся в рабочих жидкостях различные
частицы и волокна.
Количество механических загрязнений поверхности классифицируется [22]. В [23]
также приводится классификация уровней чистоты поверхности по загрязнению
частицами по [22].
Существует также альтернативная характеристика чистоты поверхности в виде
коэффициента затенения (КЗ), который представляет собой отношение площади
проекции всех частиц к общей площади поверхности, на которой они размещаются.
Величина коэффициента затенения независима от распределения количество-размер
частиц и также не зависит от формы и цвета частиц. В общем случае уровни
чистоты должны выражаться в виде количества частей на миллион (мм2/м2), но
могут использоваться выражения требований по чистоте поверхности и в виде сотых
долей или процентов (%). Характеристика чистоты поверхности по механическим
загрязнениям в виде коэффициента затенения обладает тем преимуществом, что ряд
параметров, оценивающих потерю работоспособности приборов и аппаратуры,
непосредственно связан с долей поверхности критического элемента, покрытой
частицами.
Количество механических загрязнений, содержащихся в воздухе, или запыленность
воздуха классифицируется в трех стандартах – [24, 25 и 48].
Чистота сжатого воздуха классифицируется в [49]. Уровни загрязнений сжатого
воздуха по количеству механических примесей представлены в [50].
Источниками механических загрязнений могут служить:
рабочий персонал (частички кожи, волосы, пыль и волокна с одежды);
применяемые материалы и оборудование (продукты отслаивания и шелушения
покрытий, волокна от салфеток и т.д.);
воздух, приходящий извне;
пиросредства и двигательные установки (продукты сгорания, возникающие при их
работе).
Проведение работ в чистых помещениях, использование персоналом специальной
технологической одежды значительно снижает загрязнение поверхности изделий
механическими загрязнениями, т.е. осаждение на ней пыли, но не может исключить
этого явления полностью. Вязкостное сопротивление будет препятствовать
выпадению пылевых частиц на поверхность, но, тем не менее, открытые поверхности
с течением времени будут накапливать всё больше и больше пылевых частиц,
выпадающих на них из окружающего воздуха. Поэтому требуется периодическая
очистка изделия и защита его специальными накидками. Во много раз увеличивается
загрязнение поверхности изделия во время проведения на нем работ, например,
сборке, монтаже каких-либо элементов конструкции, подстыковке кабелей и т.д.
Источниками загрязнения при этом являются люди, применяемые инструменты и
материалы. Предварительная очистка инструментов и применение специальных
материалов, предназначенных для работы в чистых помещениях, также ограничивает,
но не исключает полностью загрязнения изделия. Поэтому, после любой операции на
поверхности или в непосредственной близости от изделия должна следовать очистка
этой поверхности с последующим контролем чистоты. Особенно ответственной
является операция очистки и контроля чистоты перед интеграцией КА с РН, после
чего доступ к чистым поверхностям изделий будет ограничен.
После размещения КА внутри модуля полезной нагрузки ракеты-носителя (РН)
источником его загрязнения может быть воздух, используемый для
термостатирования. Загрязнять КА могут как те частицы, которые привносятся
внутрь модуля полезного груза вместе с термостатирующим воздухом, так и те,
которые могут быть отделены воздушным потоком от поверхностей РН или выдуты им
из застойных зон, являющиеся накопителями загрязнений. Поэтому важно применение
термостатирующего воздуха особой чистоты, выбор такой конструкции и материалов
РН, чтобы максимально снизить загрязнение КА.
Дополнительно на аппарат могут быть привнесены механические загрязнения от
материалов поверхности модуля полезной нагрузки в виде частиц, отделяющихся от
нее в процессе вибрации во время транспортирования ракеты вместе с космическим
аппаратом и, особенно, во время пуска.
При запуске ракеты-носителя аппарат может быть загрязнен также частицами,
образующимися во время работы двигателя и при срабатывании пиротехнических
средств.
Рассмотрим более подробно отрицательное влияние пылевых частиц на работу
элементов космического аппарата.
По определению механические загрязнения представляют собой конгломераты
вещества с размерами, измеряемыми в микронах, и, по сути, являются пылевыми
частицами. Ее воздействие на подложку имеет двойственную природу. Во-первых,
пыль препятствует прохождению света на подложку. Следовательно, воздействие
пылевых частиц будет пропорционально увеличению матовости поверхности или
процентному затенению площади. Деградация характеристик от
- Київ+380960830922