原子氧作用下聚酰亚胺薄膜剥蚀形貌仿真方法

摘要

为研究低地球轨道(LEO)原子氧(AO)作用下航天器用聚酰亚胺(PI)薄膜材料剥蚀形貌变化规律,提出一种基于局部网格边界相交判断的剥蚀形貌仿真方法,并采用周期性边界处理法获得表面形貌。其计算所得材料掏蚀深度与文献中的试验结果相差小于4%,证明该方法对AO与PI材料的相互作用的仿真与试验结果相近。采用剥蚀深度算术平均偏差和标准差作为形貌的描述参数,发现这2个参数均随着AO累积通量以0.253次幂律增大。标准差和算术平均偏差的比值随AO累积通量的增大基本保持不变,说明表面形貌特征在AO作用下基本不变,只是表面峰值和谷值增大。此外,计算结果表明,不同轨道速度条件下PI表面剥蚀形貌差异不大。以上研究结果有助于进一步理解AO作用下PI材料表面剥蚀形貌形成机理。