Космическая трибология - Space tribology
Космическая трибология - это дисциплина в области трибологии, которая занимается трибологическими системами для космических аппаратов . Исследования в этой области направлены на создание надежных трибологических систем, способных противостоять суровым условиям космоса .
Вызовы
Помимо обычных трибологических нагрузок, элементы машин для космического применения должны выдерживать суровые условия во время запуска и на орбите . В частности, важнейшими входами трибосистемы являются:
- случайные колебания и акустический шум во время запуска , приводящие к высоким переходным нагрузкам и высокочастотным движениям с малой амплитудой, которые могут вызвать фреттинг
- экстремальные температуры и температурные колебания, «от криогенных до нескольких сотен градусов по Цельсию ». Это может привести к резкому изменению свойств материала, особенно в случае смазочных материалов .
- вакуум порядка от 10 -7 до 10 -13 мбар , что приводит к испарению смазочных материалов. Это может вызвать как нарушение смазки, так и загрязнение чувствительных инструментов.
- излучение , которое разрушает смазочные материалы и другие неметаллические компоненты (хотя смазочные материалы редко подвергаются прямому воздействию излучения)
Смазки для космического применения
Жидкие смазки
Жидкие смазочные материалы для космического применения должны иметь низкое давление пара (летучесть), чтобы выдерживать высокий вакуум на орбите. Подходящие смазочные материалы включают перфторполиэфиры , циклопентаны и полиальфаолефины , в основном в виде базовых масел для консистентной смазки .
Поскольку скорость испарения увеличивается с температурой, использование жидких смазочных материалов часто ограничивается температурами ниже 100 ° C. С другой стороны, 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 температурами около -40 ° C.
Твердые смазки
Твердые смазочные материалы используются для приложений с экстремальными температурами или там, где испарение смазочных материалов может вызвать повреждение чувствительных инструментов.
Твердые смазки наносятся в виде покрытий или через самосмазывающиеся материалы . В первом случае обычно используются распыленный дисульфид молибдена (MoS 2 ) и свинец с ионным покрытием (Pb); в последнем случае часто используются полиимидные композиционные материалы на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), а также свинцовая бронза .
Приложения
Космическая трибология обеспечивает надежную работу механизмов на борту космического корабля, которые можно в целом сгруппировать в одноразовые устройства (например, развертываемые солнечные панели , развертываемые антенны и солнечные паруса ), а также устройства, работающие непрерывно и периодически (такие как реактивные колеса , электродвигатели и т. Д.). контактные кольца ).
Рекомендации
- ↑ WR Jones, Jr., MJ Jansen (2000). «Космическая трибология» (PDF) . НАСА / ТМ-2000-209924 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ а б в г д Робертс, EW (2012). «Космическая трибология: ее роль в механизмах космических аппаратов» . Журнал физики D: Прикладная физика . 45 (50): 503001. Bibcode : 2012JPhD ... 45X3001R . DOI : 10.1088 / 0022-3727 / 45/50/503001 .
- ^ Aglietti, Гульельмо S. (2011). «Механизмы космических аппаратов». В Фортескью, Питер; Суинерд, Грэм; Старк, Джон (ред.). Системотехника космических аппаратов . John Wiley & Sons, Ltd., стр. 495–526. DOI : 10.1002 / 9781119971009.ch15 . ISBN 9781119971009 .