模擬月塵制備及其物理和力學(xué)性質(zhì)研究

《模擬月塵制備及其物理和力學(xué)性質(zhì)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、航天器環(huán)境工程第29卷第5期532SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2012年10月模擬月塵制備及其物理和力學(xué)性質(zhì)研究21,2331,222李蔓，童靖宇，沈志剛，張曉靜，田東波，李宇，于強(qiáng)（1.可靠性與環(huán)境工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100094；2.北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京100094；3.北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京100190）摘要：在地球上進(jìn)行的大量與月塵力學(xué)性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)相關(guān)的試驗(yàn)研究中，通常采用模擬月塵代替真實(shí)月塵。本研究制備了一種適用于月球探測(cè)工程試驗(yàn)的模擬月塵，制備工序依次為原材料選取、顆粒粗加工、顆粒精加工、顆

2、粒級(jí)配、顆?；旌霞邦A(yù)處理。該模擬月塵的顆粒粒徑分布、顆粒相對(duì)密度、干密度、孔隙比、內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角等物理和力學(xué)性能參數(shù)經(jīng)分析與國(guó)外典型模擬月塵相關(guān)參數(shù)相近，證明其可應(yīng)用于月球探測(cè)工程試驗(yàn)。關(guān)鍵詞：模擬月塵；月塵制備；顆粒加工；顆粒力學(xué)性質(zhì)中圖分類號(hào)：TU411;P184文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-1379(2012)05-0532-04DOI：10.3969/j.issn.1673-1379.2012.05.0110引言1模擬月塵制備在月球探測(cè)工程中，月壤和月塵主要是指覆蓋月塵粒度分布很廣，絕大部分顆粒直徑在30～在月球表面，月球探測(cè)器軟著陸及月面巡視器行進(jìn)100

3、0μm之間。根據(jù)月塵粒度分布的特點(diǎn)和現(xiàn)有粉過程中所直接接觸的，且在探測(cè)器著陸腿沖擊和月體的制備情況，模擬月塵的制備通過原材料選取、面巡視器車輪滾動(dòng)過程中起支撐作用或產(chǎn)生揚(yáng)起顆粒粗加工、顆粒精加工、顆粒級(jí)配、顆?；旌霞盃顟B(tài)的微小顆粒[1]。根據(jù)NASA科學(xué)家對(duì)Apollo探預(yù)處理等工序完成。測(cè)器取回的月球樣品的分類定義，月塵是指其中直1.1原材料選取徑小于1mm的顆粒。模擬月塵的原材料選自吉林省四?；鹕交遥缭旅嫣綔y(cè)車輛在月面執(zhí)行巡視和科考工作圖1所示。該原料的主量元素組成與自Apollo14登時(shí)，月塵是影響其行走性能的重要因素。Apollo月點(diǎn)采集的月塵樣品的平均化學(xué)組

4、成相似，為低鈦任務(wù)的飛行記錄顯示，月塵對(duì)月面航天器的可靠堿性橄欖玄武巖，主要組成礦物為橄欖石和輝石，[2-4]性提出了極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，所有到達(dá)過月球表含有少量長(zhǎng)石和30%左右的火山玻璃[7]。因此該原面的航天員都發(fā)現(xiàn)月塵所帶來的麻煩遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了料基本上可以滿足模擬月塵研究及工程試驗(yàn)的需他們的想象。要。由于真實(shí)月塵十分珍貴，在地球上進(jìn)行的大量與月塵力學(xué)性質(zhì)和工程性質(zhì)有關(guān)的試驗(yàn)研究中，通常采用模擬月塵代替真實(shí)月塵。根據(jù)公開發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)，目前受關(guān)注較多的模擬月塵有美國(guó)的[5][6]圖1模擬月塵原料JSC-1，MLS-1和MLS-2，日本的MKS-1和[7]Fig.1Rawma

5、terialsformakingthelunarduststimulantFJK-1，以及中國(guó)科學(xué)院研制的CAS-1等。本研究1.2顆粒粗加工制備了一種適用于月球探測(cè)工程試驗(yàn)的模擬月塵，并對(duì)該月塵的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析和研究。將火山灰原料放入渦輪沖擊式粉碎機(jī)中，入料————————————收稿日期：2012-03-01；修回日期：2012-05-24基金項(xiàng)目：國(guó)防科技工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)科研項(xiàng)目作者簡(jiǎn)介：李蔓（1983—），女，博士研究生，研究方向?yàn)樵聣m環(huán)境。E-mail:li-man8319@163.com。第5期李蔓等：模擬月塵制備及其物理和力學(xué)性質(zhì)研究533粒度粒徑大于1mm

6、。原料在粉碎機(jī)中經(jīng)碰撞、沖擊和粉碎后產(chǎn)生顆粒粒徑為30～1000μm的粗粉，如圖2所示。通過粉碎機(jī)破碎的顆粒會(huì)有棱角，角礫的形狀可以通過破碎時(shí)間進(jìn)行控制，破碎的時(shí)間越長(zhǎng)棱角越分明。再用振動(dòng)篩分機(jī)將該粗粉根據(jù)顆粒直徑（μm）篩分為7個(gè)等級(jí)：≤40；(40，60]；(60,80]；(80,100]；(100,200]；(200,500]；(500,1000]。圖4氣流分級(jí)流程Fig.4Schematicdiagramoftheairclassifier1.4顆粒級(jí)配目前，被普遍接受的月塵顆粒粒度分布如圖5所示，該分布帶具有較寬的粒徑范圍，制備的模擬月塵顆粒粒度須分布在該范圍

7、內(nèi)。圖2月塵粗加工顆粒Fig.2Particlesobtainedfromroughmachining1.3顆粒精加工顆粒粗加工不能產(chǎn)生小顆粒月塵，因此還須對(duì)顆粒進(jìn)行精加工處理，將粒徑小于40μm的顆粒通過氣流粉碎成更小粒徑的顆粒。氣流粉碎流程如圖3所示：顆粒首先被氣源輸送到進(jìn)料系統(tǒng)，而后進(jìn)入粉碎主機(jī)，并在粉碎主機(jī)內(nèi)相互碰撞破碎成小圖5模擬月塵粒徑級(jí)配范圍顆粒，隨后被收集器收集。收集器的功能是將顆粒Fig.5Particlesizerangesoflunardustsimulant收集起來以免污染周圍環(huán)境。氣流通過引風(fēng)機(jī)排根據(jù)圖5以及相關(guān)