一种有机白漆材料原子氧作用下太阳吸收率外推预示方法 【技术领域】
本发明涉及一种有机白漆材料在原子氧作用下太阳吸收率(αs)外推预示方法，属于航空航天技术领域。采用本发明，可推算有机白漆材料在大通量原子氧作用下的太阳吸收率(αs)。
背景技术
有机白漆材料的太阳吸收比(αs)在原子氧作用下会随原子氧作用时间或者原子氧通量的增加而增加，所以，材料在使用前要进行地面原子氧模拟试验。但是对材料进行地面模拟试验时，原子氧通量达到材料在轨经受的实际原子氧通量，即使采用较高的加速倍率，试验时间和试验成本也是无法承受的。在保持试验条件(如相同的原子氧密度)不变或者变化很小的情况下，认为材料性能的变化是连续有序的，在一定的范围内，遵循一定的数学函数统计规律，而不会发生跳跃式变化。通过对材料进行适量的原子氧试验，并对试验数据进行分析拟合，找到一个合适的反映材料性能变化趋势地函数曲线，就可以用趋势外推法对材料的性能进行预测。可使材料筛选、性能预估工作将更方便和快捷。
【发明内容】
本发明的目的是为了解决大通量原子氧试验时劳动强度大、耗时长、成本高、效率低的问题，为卫星设计者提供一种快速获取白漆材料在原子氧作用下太阳吸收率(αs)数据的方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明提出的一种有机白漆材料原子氧作用下太阳吸收率(αs)外推预示方法，包括以下步骤：
1)将有机白漆材料放入同轴微波源原子氧地面模拟试验设备中，进行原子氧试验；
2)在试验过程中，测量白漆材料的反射率R；
3)利用下述公式(1)，计算出太阳吸收率αs；
αs＝1-R (1)
4)对获取的αs数据进行分析、拟合，建立数学公式(2)，如下；
as＝Ae-x/B+as0(2)
其中：A，B，αs0为常数，取值分别为：
A＝0.10537
B＝1.46×1021，单位：atoms/cm2
αs0＝0.217
X-原子氧通量，单位：atoms/cm2。
5)用建立的数学公式(2)计算材料在大通量原子氧作用下的太阳吸收率(αs)数据。
本发明与地面模拟试验相比的有益效果是：
在本发明之前，为了获取白漆材料在大通量原子氧作用下的太阳吸收率(αs)数据，需要进行长时间的地面原子氧模拟试验。本发明提出仅采用少量的地面原子氧模拟试验，获取白漆材料的吸收率数据；通过对获取的数据进行分析、拟合，建立白漆材料太阳吸收率外推公式，利用公式可以快速得出白漆材料在大通量原子氧作用下的吸收率，从而可以避免进行大量的地面原子氧模拟试验，减轻了试验强度，提高了效率，节约试验成本。
【附图说明】
图1-为本发明有机白漆材料原子氧作用下太阳吸收率(αs)外推预示方法采用的同轴微波源原子氧地面模拟试验设备结构示意图；
图1中，1-微波源，2-波导及同轴转换，3-供氧系统，4-放电腔，5-磁体，6-中性化板，7-试样架，8-积分球，9-测试室。
图2-为本发明利用试验数据得出的有机白漆材料原子氧作用下太阳吸收率(αs)曲线；
图3-为本发明利用外推公式计算得出的有机白漆材料太阳吸收率(αs)曲线。
图4-为本发明有机白漆材料原子氧作用下太阳吸收率(αs)外推计算数据与试验数据的对比。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明采用同轴微波源原子氧地面模拟试验设备，其特征在于：试验设备由微波源1，波导及同轴转换2，供氧系统3，放电腔4，磁体5，中性化板6，试样架7，积分球8，测试室9组成。
利用同轴微波源原子氧地面模拟试验设备对白漆材料进行原子氧作用，并建立吸收率外推公式的具体实施方式如下：
实施例：有机白漆太阳吸收比(αs)外推
材料来源：中国科学院上海硅酸盐研究所
试验设备：同轴微波源原子氧地面模拟试验设备
试样尺寸：40×40mm
原子氧能量：5-8eV
原子氧密度：5.1×1015atoms/cm2·s
原子氧通量：1.1×1021atoms/cm2
测试内容：
将有机白漆材料装入同轴微波源原子氧地面模拟试验设备
中，用已标定的原子氧密度对白漆材料进行试验。试验前后及试
验过程中，测试白漆材料的反射率(R)，并根据αs＝1-R，得出
太阳吸收比(αs)。各测试点及结果见表1.
表1有机白漆模拟试验数据
原子氧通量 (×1021atoms/cm2) 反射率 (R) 吸收比 (αs) 0.000 0.894 0.106 0.140 0.880 0.120 0.275 0.865 0.135 0.415 0.861 0.139 0.550 0.854 0.146 0.695 0.846 0.154 0.825 0.837 0.163 1.000 0.833 0.167 1.100 0.820 0.180
通过对表1中的试验数据进行分析，并采用数值拟合的方法，建立该白漆太阳吸收比随原子氧作用的指数数学公式(2)。
如图3所示，利用公式(2)，可以外推该白漆材料在5.0×1021atoms/cm2作用下的吸收比数据，大约是0.210。
为了验证外推公式计算结果的可靠性，本发明对白漆材料进行了验证试验。如图4所示，外推公式计算得出的太阳吸收率数据与验证试验得出的吸收率数据的对比，可以看出，两者具有很好的相似性。