(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210759707.5 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 李兴冀　骆吉洲　武磊　杨剑群　 吕钢　 (74)专利代理 机构 北京隆源天恒知识产权代理 有限公司 1 1473 专利代理师 万娟 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 113/26(2020.01) (54)发明名称 一种航天器表面材料空间环境效应模拟与 显示方法及模型 (57)摘要 本发明提供了一种航天器表面材料空间环 境效应模拟与显示方法及模型， 涉及航天器仿真 计算技术领域， 所述方法包括： 建立航天器的三 维模型， 并将航天器表面剖分成多个多边形网格 单元； 将影 响航天器外表面原子氧通量的第一空 间环境参数或影响航天器外表面紫外辐照强度 的第二空间环 境参数输入到所述三维模型， 计算 原子氧和/或紫外辐 照模拟粒子碰触的所述多边 形网格单元， 得到航天器表面原子氧和/或紫外 辐照通量数据， 并经过数据处理后， 得到航天器 表面原子氧和/或紫外辐照通量 云图及航天器表 面材料剥蚀/掏蚀深度变化曲线和/或航天器表 面材料剥蚀/掏蚀效应 云图。 本发明操作简单， 计 算准确、 显示 直观， 且方便观察。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115168992 A 2022.10.11 CN 115168992 A 1.一种航天器表面材 料空间环境效应模拟与显示方法， 其特 征在于， 包括如下步骤: 步骤S1,建立 航天器的三维模型， 并将航天器表面剖分成多个多边形网格单 元； 步骤S2,将影响航天器外表面原子氧通量的第 一空间环境参数或影响航天器外表面紫 外辐照强度的第二空间环境参数输入到所述三维模型， 计算原子氧和/或紫外辐照模拟粒 子碰触的所述多边形网格单元， 得到航天器表面原子氧和/或紫外辐照通量数据， 并经过数 据处理后， 得到航天器表面原子氧和/或紫外辐照通 量云图； 步骤S3,根据所述航天器表面原子氧通量数据和航天器表面材料剥蚀反应系数， 得到 航天器表面剥蚀 效应数据， 并经过数据处理后， 得到航 天器表面材料剥蚀深度变化曲线和/ 或航天器表面材料剥蚀 效应云图； 和/或， 根据所述航 天器表面原子氧通量数据和航 天器表 面材料掏蚀反应系数， 得到航 天器表面掏蚀效应数据， 并经过数据处理后， 得到航 天器表面 材料掏蚀深度变化曲线和/或航天器表面材 料掏蚀效应云图。 2.根据权利要求1所述的航天器表面材料空间环境效应模拟与显示方法， 其特征在于， 所述航天器表面材料剥蚀深度变化曲线和/或航天器表面材料剥蚀效应云图， 和/或， 所述 航天器表面材料掏蚀深度变化 曲线和/或航天器表面材料掏蚀效应云图， 均用于显示航天 器表面材 料在原子氧与紫外共同作用下的损伤程度。 3.根据权利要求1所述的航天器表面材料空间环境效应模拟与显示方法， 其特征在于， 所述航天器表面原子氧和/或紫外辐照通量云图包括基于点显示或基于单元显示的航天器 表面原子氧和/或紫外辐照通 量云图。 4.根据权利要求1所述的航天器表面材料空间环境效应模拟与显示方法， 其特征在于， 步骤S2中， 所述航 天器表面原子氧和/或紫外辐照通量数据， 包括航 天器表面瞬时原子氧或 紫外辐照通 量数据和航天器表面累积原子氧或紫外辐照通 量数据。 5.根据权利要求1所述的航天器表面材料空间环境效应模拟与显示方法， 其特征在于， 步骤S2中， 所述将影响航 天器外表 面原子氧通量的第一空间环境参数或影响航天器外表 面 紫外辐照 强度的第二空间环境参数输入到所述三维模型， 得到航天器表面原子氧和/或紫 外辐照通 量， 包括： 步骤S21， 将影响航天器外表面原子氧通量的第一空间环境参数或影响航天器外表面 紫外辐照强度的第二空间环境参数输入到所述三 维模型， 计算原子氧或紫外辐照模拟粒子 碰触的所述多边形网格单 元， 得到航天器表面瞬时原子氧和/或紫外辐照通 量； 步骤S22， 获取航天器在轨飞行时间， 根据所述航天器表面瞬时原子氧或紫外辐照通量 和所述航天器在轨飞行时间得到航天器表面累积原子氧和/或紫外辐照通 量。 6.根据权利要求5所述的航天器表面材料空间环境效应模拟与显示方法， 其特征在于， 步骤S3中， 所述根据所述航天器表面原子氧通量数据和航天器表面材料剥蚀反应系数， 得 到航天器表面剥蚀效应数据， 包括： 通过所述航天器表面累积原子氧通量和所述航天器表面材料剥蚀反应系数的乘积， 得 到航天器表面材 料的剥蚀深度。 7.根据权利要求1所述的航天器表面材料空间环境效应模拟与显示方法， 其特征在于， 步骤S2中， 所述第一空间环境参数和所述第二空间环境参数均包括航天器四元数、 轨道六 根数、 轨道的经纬高度和太阳翼位置 。 8.根据权利要求1所述的航天器表面材料空间环境效应模拟与显示方法， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115168992 A 2步骤S2中， 所述第一空间环境 参数包括： 航天器速率、 来 流方向以及原子氧密度。 9.根据权利要求1所述的航天器表面材料空间环境效应模拟与显示方法， 其特征在于， 步骤S2中， 所述第二空间环境 参数包括： 紫外辐照强度和紫外辐照方向。 10.一种航天器表面材 料空间环境效应模拟与显示模型， 其特 征在于， 包括： 模型建立模块， 所述模型建立模块用于建立航天器的三维模型， 并将航天器表面剖分 成多个多边形网格单 元； 获取模块， 所述获取模块用于获取影响航天器外表面原子氧通量的第 一空间环境参数 和/或影响航天器外表面 紫外辐照强度的第二空间环境 参数； 计算模块， 所述计算模块用于计算原子氧和/或紫外辐照模拟粒子碰触的所述多边形 网格单元， 得到航天器表面原子氧和/或紫外辐照通 量数据； 所述计算模块还用于根据所述航天器表面原子氧通量和航天器表面材料剥蚀或掏蚀 反应系数， 得到航天器表面剥蚀或掏蚀效应数据； 显示模块， 所述显示模块用于显示航天器表面材料剥蚀或掏蚀深度变化曲线和/或航 天器表面材 料剥蚀或掏蚀效应云图。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115168992 A 3