(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 202210769893.0 (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 应涛　李兴冀　张彬　杨剑群　 吕钢　李伟奇　 (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 尹泽民 (51)Int.Cl. G06F 30/25(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种针对太阳耀斑辐射器件后损伤效应的 计算方法 (57)摘要 本发明提供一种针对太阳耀斑辐射器件后 损伤效应的计算方法， 包括： 构建飞行器敏感体 的结构模型， 并对所述结构 模型添加球形外壳结 构； 获得所述太阳质子粒子源的积分能谱或微分 能谱， 然后将所述积分能谱或所述微分能谱导入 求解器， 得到所述积分能谱或所述微分能谱辐照 所述球形外壳结构后的粒子能谱及累计通量； 删 除所述球形外壳结构， 将所述粒子能谱导入求解 器， 对所述结构模型进行辐照， 得到所述粒子能 谱辐照后的所述结构模型的辐射损伤数据； 对所 述辐射损伤数据进行分析， 分析粒子对所述飞行 器敏感体的辐射损伤效应。 本发 明提供的计算方 法能够精确模拟在辐射屏蔽层存在条件下太阳 耀斑对飞行器敏感体的损伤情况， 更加符合真实 环境。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115186567 A 2022.10.14 CN 115186567 A 1.一种针对太阳耀斑辐射器件后损伤效应的计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1、 构建飞行器敏感体的结构模型， 并对所述结构模型添加球形外 壳结构， 得到具 有防护层的结构模型； 步骤S2、 选择太阳质子粒子源， 并获得所述太阳质子粒子源的积分能谱或微分能谱， 然 后将所述积分能谱或所述微分能谱导入求解器， 对所述球形外壳结构进行辐 射， 入射方向 各向同性， 得到所述积分能谱或所述微分能谱辐照所述球形外壳结构后的粒子能谱及累计 通量； 步骤S3、 删除所述球形外壳结构， 将所述粒子能谱导入求解器， 对所述结构模型进行辐 照， 入射方向各向同性， 得到所述粒子能谱辐照 后的所述结构模型的辐射损伤数据； 步骤S4、 对所述辐射损伤数据进行分析， 得到所述太阳质子粒子源对所述飞行器敏感 体的辐射损伤效应。 2.根据权利要求1所述的针对太阳耀斑辐射器件后损伤效应的计算方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 通过gdml几何结构语言构建所述飞行器敏感体的所述结构模型。 3.根据权利要求1所述的针对太阳耀斑辐射器件后损伤效应的计算方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 设置所述球形外壳结构的半径、 厚度、 位置及材料属性参数， 使所述球形外 壳结构能够包裹所述结构模型。 4.根据权利要求3所述的针对太阳耀斑辐射器件后损伤效应的计算方法， 其特征在于， 所述球形外壳结构的材 料属性包括铝、 聚乙烯、 聚酰 亚胺或特氟龙。 5.根据权利要求1所述的针对太阳耀斑辐射器件后损伤效应的计算方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 所述太阳质子粒子源的辐射形状为第一球形面， 所述第一球形面与所述球 形外壳结构为同心球结构， 且所述第一球形面的半径大于所述球形外壳结构的半径。 6.根据权利要求5所述的针对太阳耀斑辐射器件后损伤效应的计算方法， 其特征在于， 所述太阳质子粒子源的入射粒子数N 通过下述公式确定： N＝4ΠR22Φ(E)； 其中， Φ(E)为粒子的能谱总注量， R2为所述第一球形面的半径， 为Π圆周率。 7.根据权利要求1所述的针对太阳耀斑辐射器件后损伤效应的计算方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 辐照形状为第二球形面， 所述第二球形面的半径与所述球形外壳结构的半 径相同。 8.根据权利要求7所述的针对太阳耀斑辐射器件后损伤效应的计算方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 辐照的入射粒子数N0通过下述公式确定： N0＝4ΠR12Φ(E0)； 其中， Φ(E0)为粒子的能谱总注量， R1为所述第二球形面的半径， Π为圆周率。 9.根据权利要求1所述的针对太阳耀斑辐射器件后损伤效应的计算方法， 其特征在于， 所述步骤S 3中， 所述辐射损伤数据包括电离总剂量、 非电离沉积、 非电离能损失和线性能量 转移。 10.根据权利要求1所述的针对太阳耀斑辐射器件后损伤效应的计算方法， 其特征在 于， 所述步骤S4中， 对 所述电离总剂量和非电离沉积进 行求和， 并对非电离能损失和线性能 量转移进行归一 化处理， 得到所述太阳质子粒子源 对所述飞行器敏感体的辐射损伤效应。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115186567 A 2一种针对太阳耀斑辐射 器件后损伤效应的计算方 法 技术领域 [0001]本发明涉及空间环境效应领域， 具体而言， 涉及一种针对太阳耀斑辐射器件后损 伤效应的计算方法。 背景技术 [0002]应用于卫星或空间飞行器的电子学系统， 在天然空间辐射环境下容易受到空间辐 射而导致性能降低或失灵， 甚至最终导致卫星或空间飞行器发生灾难性后果。 美国1971年 至1986年发射的卫星共发生了1589次异常现象， 其中与空间粒子辐射有关 的占70％， 由空 间辐射对电子系统的辐射破坏导致的占73.1％， 因此对屏蔽空间辐射对电子系统的破坏非 常重要。 [0003]地球轨道天然空间辐射粒子包括地磁场俘获辐射带粒子和宇宙射线， 其中宇宙射 线包括来自于太阳耀斑爆发的太阳宇宙 射线和来自于太阳系以外的银河宇宙 射线， 且太阳 系以外的银河宇宙射线通常是稳定的。 太阳宇宙射线通量与太阳耀斑的爆发密切相关， 在 太阳耀斑爆发后的几十 分钟内太阳宇宙 射线到达地球， 而期最大通量则在2小时至1天内达 到， 并在一星期内逐渐消失。 但是由于太阳耀斑爆发的偶然性， 太阳宇宙射线的通量具有多 变性和不可 预测性。 [0004]太阳耀斑会产生海量的高能粒子， 强电磁辐射， 能够严重影响地磁活动和电离层， 对航空航 天、 太空行走、 卫星安全、 导航通信和电网设施形成干扰， 因此当太阳耀斑来临 时， 需要将部分卫星进行提前关机或者进入保护模式。 亟需一种能够精确模拟飞行器敏感部位 在轨运行期间， 太阳耀斑对其辐射损伤的方法， 预测太阳耀斑对飞行器的影响， 揭示在轨运 行的飞行器材料和器件性能退化与太阳耀斑辐射损伤效应关系， 具有重要的工程价值和科 学意义。 发明内容 [0005]本发明解决的问题是如何提供一种精确模拟太阳耀斑对飞行器损伤的计算方法， 揭示在轨运行的飞行器材 料和器件性能退化与太阳耀斑辐射损伤的效应关系。 [0006]为解决上述问题中的至少一个方面， 本发明提供一种针对太阳耀斑辐射器件后损 伤效应的计算方法， 包括以下步骤： [0007]步骤S1、 构建飞行器敏感体的结构模型， 并对所述结构模型添加球形外壳结构， 得 到具有防护层的结构模型； [0008]步骤S2、 选择太阳质子粒子源， 并获得所述太阳质子粒子源的积分能谱或微分能 谱， 然后将所述积分能谱或所述微分能谱导入求解器， 对所述球形外壳结构进 行辐射， 入射 方向各向 同性， 得到所述积分能谱或所述微分能谱辐照所述球形外壳结构后的粒子能谱及 累计通量； [0009]步骤S3、 删除所述球形外壳结构， 将所述粒子能谱导入求解器， 对所述结构模型进 行辐照， 入射方向各向同性， 得到所述粒子能谱辐照 后的所述结构模型的辐射损伤数据；说　明　书 1/5 页 3 CN 115186567 A 3