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2024年06期
技术方法

硅橡胶密封材料在电解水环境中的老化寿命研究

王玥;王毅;刘相;钱鸿昌;赵丕盛;

为了评估硅橡胶密封材料在电解水环境中的老化寿命,以压缩永久变形率为密封圈的性能变化参数,开展G146、G199和6144等3种典型硅橡胶材料在电解水环境中的老化试验,利用阿伦尼乌斯方程对老化数据进行统计分析,建立压缩永久变形保留率与时间的老化动力学方程,并对硅橡胶密封材料在25℃的老化寿命进行预测。计算结果表明,硅橡胶G146、G199、6144密封材料在25℃时的老化寿命为21.3 a、9.8 a和12.0 a。试验结果为确定该密封材料的维修周期提供了参考依据。

2024 年 06 期 v.35 ; 飞天科研基金(极端环境条件下非金属材料选型及介质相容性研究)
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空间站尿处理装置机械密封结构设计与试验研究

丁平;孙民政;杨松林;李英斌;刘力涛;

针对碳化硅陶瓷不易烧结制造成复杂零件,在部分机械密封中应用受限的问题,笔者设计了一种碳化硅陶瓷环与金属零件镶嵌,制作复杂结构机械密封的方案,并以空间站尿处理装置为应用背景,设计和开展了型式试验和寿命试验。试验结果显示:试制的镶嵌式机械密封,在压差50 kPa的条件下,液体静态泄漏速率不大于0.88 mL/h;在转速400 r/min的条件下,液体动态泄漏速率不大于0.47 mL/h;在装机条件下进行了振动和冲击动力学环境鉴定试验,试验前后密封性能无变化,试验后在模拟尿液废水中进行了4 500 h的寿命试验,密封性能良好。试验后拆解检查,陶瓷环安装及外观状态良好,无可见腐蚀和磨损。结果表明,该镶嵌结构能够满足复杂机械结构的要求,能够在酸性、腐蚀性液体条件下长期稳定的工作。

2024 年 06 期 v.35 ; 人因工程全国重点实验室基金资助(项目编号614222207072207)
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中国空间站环境控制与生命保障系统任务可靠性评估

廖捷;李英斌;刘向阳;王伟荣;夏侨丽;

空间站环境控制与生命保障系统是确保航天员在轨健康生活与高效工作的关键系统。在中国空间站发射前和在轨稳定运行3年后对该系统开展任务可靠性评估。首先建立系统功能框图,在对配套产品可靠性贡献进行分析的基础上进行系统可靠性建模。然后综合使用多种试验数据来源,在采用贝叶斯方法和威布尔分布模型对产品进行可靠性评估的基础上,使用CMSR法进行系统级别可靠性评估。评估结果说明随着中国空间站在轨任务规划和工作模式的明确,以及在轨飞行数据积累与评估样本量增加,运行3年后评估可进一步准确掌握中国空间站环控生保系统的可靠性水平。系统中不可在轨更换维修的产品具有较长的寿命与较高的固有可靠性。对于在轨可更换维修产品,根据评估结果将其延寿工作与可靠性要求相结合,明确了空间站环控生保系统寿命与可靠性薄弱环节及系统可靠性变化趋势,可为后续制定中国空间站环控生保系统在轨维护方案、在轨备件计划、上行物资清单等工作提供更为准确的参考依据。中国空间站环控生保系统未来随着在轨维修更换和单机可靠性增长工作的进行,可进一步保障系统任务可靠性。本文提出的可靠性建模方法与相似产品数据使用方法,可构建较为合理的可靠性模型并极大地扩充评估数据来源。

2024 年 06 期 v.35 ;
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氧等离子体处理与物理吸附相结合的聚二甲基硅氧烷表面改性

施镠佳;谭映军;王春艳;聂捷琳;顾寅;巩陶婉;许梓;杨成佳;王博;丁柏;曲丽娜;李莹辉;

聚二甲基硅氧烷(PDMS)适用于空间细胞培养芯片的制作,为促进细胞在PDMS表面的黏附,需对其进行高稳定性的亲水改性。本文基于氧等离子体处理和物理吸附相结合的方法对PDMS实施改性。氧等离子体处理PDMS后,继续分别在表面吸附多聚赖氨酸或胶原蛋白Ⅰ型。针对不同改性溶液浓度及保存条件的聚赖氨酸-氧等离子体处理(PLL-ox-)和胶原蛋白-氧等离子体处理(COL-ox-)PDMS表面,测量其接触角及表面自由能,并用原子力显微镜观测表面形貌及粗糙度。对比了细胞在改性前后PDMS表面的生长状况,并检测培养1~3d的活细胞数量。实验结果表明:较高改性溶液浓度及低温保存更利于亲水性维持,4℃保存PLL-ox-PDMS和COL-ox-PDMS的接触角分别在25 d和14 d时仍接近60°和65°,细胞在两种改性表面均能较好地黏附和增殖、生长10 d仍未见脱落。该处理方法尤其适用于中长期空间细胞培养等不能在表面处理后马上接种细胞,且需要细胞较长期生长于基底的应用场景。

2024 年 06 期 v.35 ; 航天医学基础与应用国家重点实验室研究基金资助项目(SMFA20C01,SMFA17B02)
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基于有限面积及漫射体假设月面模型的月表红外辐射外热流计算误差分析

刘秀斌;李猛;朱晔;王海亮;尚坤;

月面外热流分析是月面航天器热控设计的前提,而月面红外辐射是月面外热流的重要组成部分。就目前研究而言,月面辐射外热流计算所采用的几何模型及光学参数并不相同,计算结果相差较大。本文针对有限面积的月面几何模型及采用漫射体假设的辐射参数模型开展误差分析,旨在提高月面红外辐射外热流计算精度。笔者依据热辐射原理及月面环境特点建立了月面红外辐射外热流模型,面对具体案例,利用理论计算及仿真分析进行求解,最后针对有限面积及漫射体假设两种影响因素开展误差分析,分析结果能够为月面外热流计算提供依据。

2024 年 06 期 v.35 ; 飞天科研基金(2022SY54B1003)
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