液态金属限流器中电弧放电特性实验研究

电弧放电行为是影响磁收缩型液态金属限流器限流特性的关键因素之一。为了研究其电弧放电特性,设计了带有透明观察窗的单隔板实验装置,采用LC振荡回路模拟短路电流,进行了不同通孔材料下电弧行为及其演变特性的实验研究。结果表明:液态金属电弧形态发展过程可分为起弧、电弧拉伸、弧区收缩及熄弧4个阶段。另外,通孔材料侵蚀所产生的强大气压会显著影响电弧行为及限流特性,一旦腔体内部气压过大,在燃弧后期易出现电弧在电流过零前熄灭的现象,不利于限流器对短路电流的限制。相较于石英玻璃,有机玻璃和GPO-3作为通孔材料可较大程度加快电弧发展、提高电弧电压,但其材料烧蚀严重影响限流器使用寿命,未来有必要继续探索新型耐高温材料。

激光诱导航天器太阳电池阵放电电弧特性的研究与分析

太阳电池阵空间放电电弧严重威胁航天器的可靠运行和安全寿命。基于太阳电池阵在空间等离子体环境放电电弧理论,对高能脉冲激光诱导太阳电池阵放电电弧机理进行分析,采用空间放电地面模拟实验系统研究3种不同工况下的太阳电池阵放电电弧特性,得到3种工况下激光诱导放电电弧的功率密度阈值分别约为1.8×10^(8)W/cm^(2)、1.45×10^(8)W/cm^(2)和1.08×10^(8)W/cm^(2)。在近地轨道等离子体环境下每次施加脉冲激光诱导放电电弧的概率达到约60%,且激光诱导放电电弧电流峰值为5.4 A,平均持续时间达到16.68μs,极易对太阳电池阵造成较大危害。

LEO航天器太阳电池阵激光诱导电弧放电试验与分析

基于太阳电池阵空间电弧放电理论,对纳秒脉冲激光诱导太阳电池阵电弧放电机理进行分析,采用空间放电模拟试验系统,试验研究了低地球轨道(LEO)等离子体环境下纳秒脉冲激光诱导太阳电池阵电弧放电的功率密度阈值及其放电特性。试验结果表明:LEO等离子体环境下激光诱导太阳电池阵电弧放电的功率密度阈值约为1.08×10^(8)W/cm^(2),与无激光诱导相比,放电持续时间增加了20%,且每施加1次纳秒脉冲激光诱导电弧放电概率约为60%。对比分析不同工况下的太阳电池阵损伤效应可得:纳秒脉冲激光诱导电弧放电破坏绝缘层最严重,容易造成太阳电池阵中部分PN结短路失效,其损坏程度远远大于空间环境太阳电池串间电弧放电烧蚀损坏效应和盖玻片表面热应力损伤造成的PN结断路失效。此结论可为航天器太阳电池阵放电试验的措施及试验参数选取提供参考。