高压太阳电板阵在低地球轨谈等离子体环境中发生名义充电效应，三结合处形成反向电位梯度，畸变电场容易诱发一次放电，可能导致介质名义受损和绝缘性能下跌，致使激发碎裂性合手续电弧，威迫航天器的安全驱动。本文革命性地将名义充电效应与顶端击穿机制相结合，诞生一次放电诱发微不雅模子，初次理会揭示了三结合处一次放电的微不雅演化律例。

商榷布景

在LEO等离子体环境中，电子与离子数密度接近但质地各异较大，电子速率远高于离子速率，导致介质名义易积攒无数负电荷，尤其在空间太阳电板阵基板、银互联片和玻璃盖片之间形成反向电位梯度，名义微不雅不规定结构使局部电场大大增多，诱发一次放电。放电会变成名义材料侵蚀，影响电板阵光电退换效力，同期挫伤材料名义的绝缘性能，致使引起碎裂性合手续电弧，导致短路和供电失效。

图1 太阳电板阵三结合处微不雅不规定暗意图

论文所措置的问题及风趣风趣

现存商榷多数结合于名义充电效应收尾，未能潜入计划三结合处放电的微不雅诱发历程；同期理念念条目下的顶端击穿机制无法鼓胀适配复杂等离子体环境，忽略了不同工况下介质-等离子体的动态相互作用。

本文将名义充电效应与顶端击穿机制相结合，构建了一次放电诱发微不雅模子，从微不雅粒子角度计划放电诱发历程，明确了一次放电诱发的要津参数阈值与演化律例，为航天器高压太阳电板阵的结构优化、材料遴荐与提神想象提供了径直时间参考，有助于鼓励400V及以上超高压太阳电板阵的工程愚弄。

论文步调及革命点

1、基于电流均衡方程，诞生航天器三维名义充电效应模子，通过PIC法和等效电路节点法模拟获取不同工况下的名义电位溜达、等离子体鞘层特色及三结合处电场溜达。

图2 航天器几何结构暗意图

图3 光照区 100 V 航天器周围等离子体鞘层剖面图

图4 光照 100 V 三结合处电场溜达

2、基于名义充电效应与真空顶端击穿机制，真钱三公诞生一次放电诱发微不雅模子，包含热功率均衡、顶端几何演变和中性粒子电离等多物理场耦总缱绻，计划不同偏压下的场致辐照电流变化、顶端变化特色及微不雅粒子溜达。

图5 一次放电诱发模拟几何暗意图

图6 放电击穿时场致辐照电子数密度溜达

图7 放电击穿时二次电子数密度溜达

论断

1）空间高压太阳电板阵使命电压品级的普及，导致名义充电电位更负，达到动态均衡时刻更长。

2）三结合处的玻璃盖片侧面和银互连片之间、银互连片和底部基板之间易形成局部电场畸变，达到 107V/m 品级。

3）一次放电的偏压阈值为-100V掌握，放电击穿时顶端场致辐照电流密度约为1012A/m-2，局部电子密度达到1017m-3，且玻璃盖片二次电子较着增多，形成正向反映，加戏院效应。

团队先容

本团队长期用功于电器智能放肆与故障会诊、开关电弧表面、电能质地与新动力时间等范畴的商榷，由武建文教师领衔，汇注所学科商榷力量。团队主合手国度当然科学基金等纵向横向课题 30 余项，发表论文 180 余篇，获国度授权专利 30 余项，斩获中国机械工业时间发明一等奖、中国发明协会发明革命奖一等奖等多项重磅奖项。关联商榷效力已在航空航天、国度电网等范畴落地愚弄，还参与多项国度及行业法度编制，为航空航天和电力行业发展提供遑急时间救助。

尉德杰，北京航空航天大学博士商榷生，商榷地方为航天器电源系统空间环境效应和真空电弧表面。

武建文，北京航空航天大学教师，博士生导师，IEEE 高档会员，中国电工时间学会高档会员；中国电工时间学会理事，机械工业科学时间奖专科评审组巨匠等。商榷地方为开关电弧表面及电器故障会诊时间，提议了新式真空开关灭弧室结构，潜入揭示触头在不同磁控时间下真空电弧变律例、分断特色及重燃机理，商榷高压断路器机械振动信号特征提真金不怕火时间和故障会诊时间。

本使命效力发表在2025年第22期《电工时间学报》真钱三公，论文标题为“航天器高压太阳电板阵一次放电的诱发微不雅历程商榷“。本课题为国度当然科学基金资助名堂。

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