载人航天气舱外气体泄漏状态仿真分析

载人航天气舱外气体泄漏状态仿真分析

陈 联 孙冬花 卢 鑫

(兰州空间技术物理研究所真空低温与物理重点实验室 兰州 730000)

　　摘要：载人航天器密封舱在轨泄漏检测的方法多种多样，但是到目前为止还没有一种方法完全满足空间在轨使用要求。其中利用空间真空环境条件的指向规法舱外泄漏检测方法已经提出多年，在国内已有初步的工程应用，在国内该方法正处于方案论证阶段，空间高真空环境条件、无穷大容积导致的分子沉效应和载人航天器舱外复杂结构等对舱外泄漏气体运动状态的影响规律尚不清楚，无法准确提出检测仪器的设计指标。

　　本文主要采用计算力学仿真和蒙特卡洛仿真的方法，实现了载人航天器在轨泄漏气体在航天器表面分布状态的模拟，获得了不同漏率大小的舱外气体泄漏状态分布规律。其中计算力学法仿真适用于较大泄漏量(大于33 Pa﹒m3/s)的状态模拟，蒙特卡洛法仿真适用于小泄漏量(小于33 Pa﹒m3/s)的状态模拟。

　　两种方法的模拟结果均表明，载人航天器舱外防护层的存在会阻碍舱体壁漏孔泄漏出来的气体分子向宇宙空间运动，舱外微流星体防护层附近处的气体密度要远小于舱体壁上漏孔的气体密度，说明在开展载人航天器舱外泄漏检测时，为了准确测量出一定漏率值的微小漏孔，需要配置更高灵敏度的检测仪器，同时需要开展专用的自动识别方法研究，以准确实现泄漏孔的定位。

　　关键词：气体泄漏 计算力学 蒙特卡洛 载人航天器