Космическая трибология
Космическая трибология — это дисциплина в области трибологии , которая занимается трибологическими системами для применения в космических кораблях . [1] Исследования в этой области направлены на разработку надежных трибологических систем, способных противостоять суровым условиям космоса .
Проблемы
[ редактировать ]Помимо обычных трибологических напряжений, элементы машин космического назначения должны выдерживать суровые условия окружающей среды во время запуска и на орбите . В частности, критическими входами трибосистемы являются: [2]
- случайные вибрации и акустический шум во время запуска , приводящие к высоким переходным нагрузкам и высокочастотным движениям с низкой амплитудой, которые могут вызвать раздражение
- экстремальные температуры и температурные колебания, «от криогенной температуры до нескольких сотен градусов Цельсия ». [2] Это может привести к резким изменениям свойств материалов, особенно в случае смазочных материалов .
- вакуум порядка 10 −7 до 10 −13 мбар , что приводит к испарению смазочных материалов. Это может привести как к нарушению смазки , так и к загрязнению чувствительных инструментов.
- радиация , которая разрушает смазочные материалы и другие неметаллические компоненты (хотя смазочные материалы редко подвергаются непосредственному воздействию радиации)
Смазочные материалы для космической техники
[ редактировать ]Жидкие смазочные материалы
[ редактировать ]Жидкие смазочные материалы для космического применения должны иметь низкое давление паров (летучесть), чтобы выдерживать высокий вакуум на орбите. Подходящие смазочные материалы включают перфторполиэфиры , циклопентаны и полиальфаолефины , главным образом в форме базовых масел для консистентных смазок . [2]
Поскольку скорость испарения увеличивается с температурой, использование жидких смазочных материалов часто ограничивается температурами ниже 100 °C. С другой стороны спектра вязкость жидких смазочных материалов увеличивается с понижением температуры; т. е. чем ниже температура, тем более вязкая смазка (см. также индекс вязкости ). Таким образом, использование жидких смазочных материалов ограничено температурой около -40°С. [2]
Твердые смазочные материалы
[ редактировать ]Твердые смазочные материалы используются в условиях экстремальных температур или там, где испарение смазочных материалов может привести к повреждению чувствительных инструментов.
Твердые смазочные материалы наносятся в виде покрытий или самосмазывающихся материалов . В первом случае напыленный дисульфид молибдена (MoS 2 ) и ионно-осажденный свинец обычно используются (Pb); в последнем случае часто применяют полиимидные композиционные материалы на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), а также свинцовистую бронзу . [2]
Приложения
[ редактировать ]Космическая трибология обеспечивает надежную работу механизмов на борту космических кораблей, которые можно условно сгруппировать на устройства одноразового действия (такие как развертываемые солнечные панели , развертываемые антенны и солнечные паруса ) и устройства непрерывного и прерывистого действия (такие как реактивные колеса , электродвигатели и контактные кольца ). [3]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ В.Р. Джонс-младший; М. Дж. Янсен (2000). «Космическая трибология» (PDF) . НАСА/Tm-2000-209924 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Робертс, EW (2012). «Космическая трибология: ее роль в механизмах космических аппаратов» . Журнал физики D: Прикладная физика . 45 (50): 503001. Бибкод : 2012JPhD...45X3001R . дои : 10.1088/0022-3727/45/50/503001 . S2CID 120418746 .
- ^ Альетти, Гульельмо С. (2011). «Механизмы космического корабля». В Фортескью, Питер; Суинард, Грэм; Старк, Джон (ред.). Системотехника космических аппаратов . John Wiley & Sons, Ltd., стр. 495–526. дои : 10.1002/9781119971009.ch15 . ISBN 978-1-119-97100-9 .