本文選題：低壓環(huán)境 + FEP高溫導線�。� 參考：《中國科學技術大學》2017年碩士論文

【摘要】：由于航天器內大量導線電纜的使用,使得導線短路過載時所引起的電氣火災,成為了航天器正常工作所必須考慮的重點問題。首先,電氣火災的發(fā)生不僅會影響到航天器的正常運行,同時也會影響到航天員所處的生存環(huán)境。其次,航天器的內部是一個微重力環(huán)境,自然對流減弱,這一條件下導線等材料的著火燃燒與常重力條件下有很大不同,不能簡單地與地面所得的著火結論進行等同處理。最后,航天器在設計時,考慮到宇航員的生存,艙內的氧氣濃度會高于21%,這一變化對于材料的燃燒也會產(chǎn)生重要影響。隨著航天科學技術的不斷發(fā)展和相關應用的不斷深入,"太空經(jīng)濟"時代已經(jīng)到來,在迎接這一時代的階段,載人航天器的防火安全問題就變得十分關鍵的,它對于航天員的安全、航天任務的完成以及我國的航天戰(zhàn)略的順利進行都意義非凡,而其中火災安全問題的關鍵之一就是導線的著火。在以往的實驗研究中,學者們主要選取PE、PVC等普通導線進行研究,而很少對太空中廣泛使用的FEP、ETFE等高溫導線開展研究,因此也主要針對這一方面展開研究。實驗中所用到的低壓實驗平臺主要由四部分組成:(1)JRC-500低壓艙系統(tǒng),用于提供實驗所需低壓環(huán)境;(2)實驗控制系統(tǒng),包括壓力、氧氣濃度及電流控制裝置等;(3)圖像采集系統(tǒng),記錄整個實驗過程;(4)實驗導線搭載系統(tǒng)。文中所用的實驗材料是以NiCr為線芯、聚全氟乙丙烯(FEP)為絕緣層的導線,同時也進行了 NiCr線芯的聚乙烯(PE)絕緣層導線在部分工況下的實驗,用于對比分析。低壓艙內的溫度(20℃),濕度(40%)等均保持不變,實驗中設定9個環(huán)境壓力工況(20kPa-100kPa,10kPa間隔)和3個氧氣濃度(OC)工況(21%,30%,40%,體積濃度),共計27個工況,這些工況主要通過低壓艙系統(tǒng)和控制系統(tǒng)實現(xiàn)。實驗中控制過載電流為13A不變。整個實驗過程都在暗室中進行,以避免外界光源對著火圖像的影響。通過對實驗現(xiàn)象和實驗結果的分析,得出以下結果:FEP導線在電流過載時發(fā)生的熱解可分為兩部分,一是絕緣層外部熱解,該過程中產(chǎn)生的熱解氣體,其形狀會隨著環(huán)境壓力而變化,且熱解氣體上升速率隨著環(huán)境壓力的增加而降低,與氧氣濃度的關系不大;二是絕緣層內部熱解,該過程產(chǎn)生的熱解氣體會在導線內部積聚,形成熱解氣泡,熱解氣泡的寬度隨著壓力的增加而增加,而高度則隨著壓力的增加而降低。熱解氣泡達到最大尺寸后會發(fā)生破裂并噴出熱解氣體,隨后發(fā)生著火現(xiàn)象。FEP導線噴射著火時,著火點在導線中間位置出現(xiàn)的概率最高,根據(jù)其著火特點,噴射著火可分為對稱式噴射著火和非對稱式噴射著火兩種情況:非對稱式噴射著火的火焰形狀像"日珥",一端先發(fā)生著火,然后引燃另一端的熱解氣體;對稱式噴射著火從著火瞬間到達到最大火焰的過程中,火焰形狀始終保持對稱。對于著火時間的研究,主要把著火時間tig分為氣泡形成時間tb和引導時間tin兩部分,氣泡生成時間tb定義為實驗回路通電瞬間到熱解氣泡達到最大尺寸時的時間間隔,引導時間tin定義為氣泡破裂瞬間到著火瞬間的時間間隔,通過對實驗結果分析,得出tb隨著環(huán)境壓力的增加而降低,其與氧氣濃度之間的關系不大;tig隨著環(huán)境壓力的增加而降低,且氧氣濃度增加也會使tin降低。由于著火時間tig是上述兩個時間之和,因此其會隨著環(huán)境壓力的增加而降低,隨著氧氣濃度的增加而降低。
[Abstract]:Due to the use of large number of wire cables in the spacecraft , the electrical fire caused by short - circuit overload of the conductor is a key problem to be considered in the normal operation of the spacecraft . First , the occurrence of the electrical fire can not only affect the normal operation of the spacecraft , but also affect the survival environment of the astronauts . In this paper , it is very important to study the fire safety problem of the manned spacecraft in the stage of the space economy , which is very important to the safety of the astronauts , the completion of the space mission and the smooth progress of the space strategy of our country . The ignition time tb is defined as the time interval between the gas bubble formation time tb and the pilot time tin . The ignition time tb is defined as the time interval when the bubble burst happens to reach the maximum size .

【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：V528;V445.1

【參考文獻】

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本文編號：1875376