基于航天器三维屏蔽的辐射效应计算方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术属于航空航天技术领域，具体地说，涉及一种基于航天器三维屏蔽的辐射效应计算方法，该方法包括：获取航天器三维模型；对航天器三维模型所处的4π空间辐照环境进行球面网格划分，得到与每个网格一一对应的空间辐照矢量；在航天器三维模型内目标器件处设置单个或多个分析点；将全空间辐照矢量输入至航天器三维模型，通过解算得到各个分析点处的实际屏蔽的三维分布；再根据不同材料等效厚度换算，得到等效铝屏蔽厚度三维分布；对得到的每个分析点的等效铝屏蔽厚度的三维分布进行残余辐照效应值计算，得到每个分析点的三维辐照效应值分布的详细辐照数据；并对其进行信息后处理和全方向积分，得到各个分析点处的辐射总效应值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
基于航天器三维屏蔽的辐射效应计算方法、装置及设备


[0001]本专利技术属于航空航天
，具体地说，涉及基于航天器三维屏蔽的辐射效应计算方法、装置及设备。

技术介绍

[0002]随着我国对航空航天的重视，越来越多的航天器将会进入太空。地球上有气象环境，太空也有空间环境。据不完全统计，航天器故障40％由空间环境引起，有的甚至能达到80％，并且由辐射环境引起的故障占主导地位。辐射环境主要有三个来源，包括银河宇宙线、太阳宇宙线和地球辐射带，由他们所产生的高能粒子穿过航天器蒙皮进入单机器件所在位置，可能产生辐射剂量、单粒子翻转、位移损伤、深层充放电等效应，从而致使航天器故障。因此，航天器的防护至关重要。为了减少航天器故障发生率，在航天器研制过程中可对其耐辐照情况进行分析计算，根据计算结果可指导其改进。
[0003]为尽可能精确地对航天元器件和材料空间辐射效应风险进行评估，使用航天器结构模型进行三维仿真计算是必要的。针对该需求，目前已有FASTRAD、SSAT等成熟技术，国内的技术还达不到。
[0004]实现航天器三维屏蔽仿真，现有的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于航天器三维屏蔽的辐射效应计算方法，该方法包括：获取航天器三维模型；对航天器三维模型所处的4π空间辐照环境进行球面网格划分，得到与每个网格一一对应的空间辐照矢量，并将划分的多个空间辐照矢量作为全空间辐照矢量；在航天器三维模型内目标器件处设置单个或多个分析点；将全空间辐照矢量输入至航天器三维模型，采用屏蔽厚度解算方法，进行屏蔽计算，根据辐射粒子的种类，选择直线法、法线法或权重法，得到各个分析点处的实际屏蔽的三维分布；再根据不同材料等效厚度换算，得到包含了每个分析点不同方向、不同立体角的等效铝屏蔽厚度三维分布；再根据预先获得的辐射效应曲，对得到的每个分析点的等效铝屏蔽厚度三维分布进行残余辐照效应值计算，得到每个分析点的三维辐照效应值分布的详细辐照数据；对得到的每个分析点的三维辐照效应值分布的详细辐照数据进行信息后处理，生成二维云图、三维云图、三维射线图和详细辐射效应三维分布报表，并进行展示；同时，对每个分析点的三维辐照效应值分布的详细辐照数据进行全方向积分，得到各个分析点处的辐射总效应值，以便对每个分析点的辐照效应进行评估。2.根据权利要求1所述的基于航天器三维屏蔽的辐射效应计算方法，其特征在于，所述获取航天器三维模型的具体过程为；获取航天器的step格式或iges格式的三维模型文件；对上述三维模型文件中的信息进行提取，得到模型信息；其中，模型信息包括：模型元件的密度、单位、体积、质量和名称；对模型信息中包含的模型元件的密度准确性、单位的一致性进行智能检查，对模型实体是否重叠进行干涉检查，并进行智能修改，使模型信息中的模型元件的密度和单位一致，使模型实体不重叠；根据使用者的需求，通过预先设置密度阈值、体积阈值、质量阈值或名称阈值，判定模型信息中的密度、单位、体积、质量和名称是否均在预先设定的阈值范围内；如果模型信息中的密度、单位、体积、质量或名称中，有一个参数超出了对应的、预先设定的阈值范围，则调整模型信息中的密度、单位、体积、质量或名称，直至模型信息中的密度、单位、体积、质量和名称均在预先设定的阈值范围内；如果模型信息中的密度、单位、体积、质量和名称分别对应地在预先设定的阈值范围内，则完成对航天器三维模型的结构元件进行过滤简化，得到过滤简化后的结构元件；再通过材料导入或者界面设置，对航天器三维模型中的各个模型元件的具体材料属性进行设置，确定各个模型元件的材料属性；获得航天器三维模型。3.根据权利要求1所述的基于航天器三维屏蔽的辐射效应计算方法，其特征在于，所述对航天器三维模型所处的4π空间辐照环境进行球面网格划分，得到与每个网格一一对应的空间辐照矢量，并将划分的多个空间辐照矢量作为全空间辐照矢量；在航天器三维模型内目标器件处设置单个或多个分析点；其具体实现过程为：选择经度方向和纬度方向均为等角度的等角度网格划分，经度等角度、纬度等高的等面积网格划分，或经度等角度、纬度等高并对两极狭长网格优化的智能网格划分的网格划
分方式，并设置网格划分中的经度方向分割数和纬度方向分割数，对航天器三维模型所处的4π空间辐照环境进行球面网格划分；通过导入分析点坐标文件批量导入或者在模型中使用鼠标点击在航天器三维模型内目标器件处设置单个或多个分析点；使用光线追踪法，以某个分析点为起点，赋予每一个网格穿过其几何中心的、覆盖以分析点为中心向外方向的所有模型实体的辐照矢量，得到了与每个网格一一对应的空间辐照矢量，并将划分的多个空间辐照矢量作为全空间辐照矢量。4.根据权利要求1所述的基于航天器三维屏蔽的辐射效应计算方法，其特征在于，所述将全空间辐照矢量输入至航天器三维模型，采用屏蔽厚度解算方法，进行屏蔽计算，根据辐射粒子的种类，选择直线法、法线法或权重法，得到各个分析点处的实际屏蔽的三维分布；再根据不同材料等效厚度换算，得到包含了每个分析点不同方向、不同立体角的等效铝屏蔽厚度三维分布；其具体实现过程为：将全空间辐照矢量输入至航天器三维模型，采用屏蔽厚度解算方法，进行屏蔽计算，得到第i个空间辐照矢量与航天器三维模型中目标器件相交点的位置坐标(x
i
，y
i
，z
i
)；计算辐照矢量方向的实际射线与该航天器三维模型中目标器件的实际相交厚度分布d＝{d1，d2，d3，
…
，d
n
}：其中，d
i
为第i个辐照矢量方向的实际射线与该航天器三维模型中目标器件的实际相交厚度；k为该辐照矢量方向相交的目标器件数量；X
j1
为实际射线入射第j个目标器件的相交点的三维坐标，即X
j1
＝(x
j1
，y
j1
，z
j1
)；X
j2
为实际射线出射第j个目标器件的相交点的三维坐标，即X
j2
＝(x
j2
，y
j2
，z
j2
)；根据辐射粒子的种类，选择选择...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡明辉，许亮亮，杨涛，韩建伟，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：