Запотевание выходной оптики оптоэлектронных систем при наборе высоты.
Запотевание выходной оптики оптоэлектронных систем бортового базирования - критическое явление, приводящее к сильному ухудшению параметров работы всей системы (поглощение и рассеивание света, лазерного излучения) или вовсе провоцирующее отказ системы. Запотевание при наборе высоты зависит от множество факторов. Борьба с ним - непростая инженерная задача.
Рассмотрим действующие факторы, возникающие с набором высоты: изменение давления и температуры атмосферы.
Атмосфера состоит из смеси многих газов, с разной концентрацией, составом и температурами (в зависимости от региона наблюдения) и изменение атмосферного давления не является постоянной функцией во времени, однако все равно можно определить среднее значение потери давления на высоте до 10км в районе 50-60%.
Для температуры характерны так же нелинейные зависимости и снижение температуры в отдельных регионах может достигать до 60°.
Соответственно, на оптоэлектронную систему при наборе высоты будут воздействовать стремительное понижение внешнего атмосферного давления и температуры.
Атмосфера состоит из смеси многих газов, с разной концентрацией, составом и температурами (в зависимости от региона наблюдения) и изменение атмосферного давления не является постоянной функцией во времени, однако все равно можно определить среднее значение потери давления на высоте до 10км в районе 50-60%.
Для температуры характерны так же нелинейные зависимости и снижение температуры в отдельных регионах может достигать до 60°.
Соответственно, на оптоэлектронную систему при наборе высоты будут воздействовать стремительное понижение внешнего атмосферного давления и температуры.
График изменения давления с набором высоты.
Запотевание выходного окна или линзы телескопа наиболее часто вызвано следующими факторами:
- Конденсация влаги на внутренней стороне выходного окна из-за более интенсивного снижения его температуры относительно всей остальной системы (падение температуры за бортом, а также из-за набегающего потока холодного воздуха). Конструктивные элементы внутри системы остаются теплыми и влага конденсируется на самом холодном элементе.
- Адиабатическое охлаждение воздуха внутри оптоэлектронной системы: если она не абсолютно герметична или есть клапан выравнивания давления, при резком наборе высоты и, соответствующем понижении внутреннего давления, происходит снижение температуры воздуха и конденсация влаги внутри системы. Также потеря герметичности может быть вызвана потерей герметизирующих свойств уплотнений из-за несоблюдения требований стандартов проектирования уплотнительных узлов, неверного выбора материалов уплотнений или деформации уплотнений от перегрузок.
- Молекулярное загрязнение: при резком падении давления и изменении температуры полимерные материалы внутри оптического блока (уплотнительные кольца, клеи, лаки, пластиковые элементы конструкции, смазки и т.п.) начинают интенсивно выделять летучие вещества.
- Конденсация влаги на внутренней стороне выходного окна из-за более интенсивного снижения его температуры относительно всей остальной системы (падение температуры за бортом, а также из-за набегающего потока холодного воздуха). Конструктивные элементы внутри системы остаются теплыми и влага конденсируется на самом холодном элементе.
- Адиабатическое охлаждение воздуха внутри оптоэлектронной системы: если она не абсолютно герметична или есть клапан выравнивания давления, при резком наборе высоты и, соответствующем понижении внутреннего давления, происходит снижение температуры воздуха и конденсация влаги внутри системы. Также потеря герметичности может быть вызвана потерей герметизирующих свойств уплотнений из-за несоблюдения требований стандартов проектирования уплотнительных узлов, неверного выбора материалов уплотнений или деформации уплотнений от перегрузок.
- Молекулярное загрязнение: при резком падении давления и изменении температуры полимерные материалы внутри оптического блока (уплотнительные кольца, клеи, лаки, пластиковые элементы конструкции, смазки и т.п.) начинают интенсивно выделять летучие вещества.
Измерения газовыделения материалов, применяемых в аэрокосмической отрасли. Total Mass Loss (TML) - % потери массы. Ист. https://www.nasa.gov/
Для борьбы с запотеванием применяются следующе технические решения:
- сборка системы при пониженной влажности воздуха;
- применение патронов осушки с достаточной влагоемкостью.
2. Гидрофобные покрытия выходных окон, линз, куполов и системы их подогрева активно препятствуют запотеванию.
3. Применение клапанов выравнивания давления с ePTFE-мембраной не пропускающей влагу и дополнительным осушителем.
4. Для борьбы с молекулярными загрязнениями применяется вакуумный отжиг полимерных компонентов, для поглощения остаточных загрязнений устанавливаются патроны осушки и очистки (ПОО).
- Исключение влаги из герметичного корпуса:
- сборка системы при пониженной влажности воздуха;
- применение патронов осушки с достаточной влагоемкостью.
2. Гидрофобные покрытия выходных окон, линз, куполов и системы их подогрева активно препятствуют запотеванию.
3. Применение клапанов выравнивания давления с ePTFE-мембраной не пропускающей влагу и дополнительным осушителем.
4. Для борьбы с молекулярными загрязнениями применяется вакуумный отжиг полимерных компонентов, для поглощения остаточных загрязнений устанавливаются патроны осушки и очистки (ПОО).
Отправить запрос
Благодарим за проявленный интерес. Ваши персональные данные обрабатываются в соответствии с нашей политикой обработки персональных данных и ни при каких обстоятельствах не передаются третьим лицам.