為保證空間用FM08 系列熔斷器在規定的任務時間內不因密封原因失效，必須制定合理的漏率指標。本文從漏孔的氣流特性出發，研究并建立了FM08 系列熔斷器真空泄漏數值模型。在此基礎上，對允許漏率、氣體壓力等進行了數值仿真分析，得出了不同任務周期下FM08 允許漏率指標，該結果與NASA 研究結果基本一致，驗證了仿真模型的正確性。本文研究結果對航天工程確定FM08 系列熔斷器的密封性要求具有實際指導作用。

　　航天工程是一個高科技、高風險的系統工程，尤其是載人航天工程，國內外都對其安全性可靠性要求非常高。FM08 系列熔斷器作為一種有效的、效費比較高的安全性可靠性保證措施，廣泛應用于國內外各種航天器中，美軍專門制定標準對其各項參數進行規定。隨著航天器電源系統水平的提高，使得供配電效率得以大幅提升，高電壓的供配電設計是未來航天器的發展趨勢。目前常規衛星和一般航天器的供配電系統電源母線的電壓為28~50VDC，而國際空間站供配電一次母線電壓為160VDC，其它部分航天器的母線電壓采用100~135VDC。但是，作為安全性可靠性保證措施的FM08 系列熔斷器，當內部壓力過低且應用于高電壓電路中時反而發生了不可靠事件，其失效模式為電弧放電。電弧放電將產生大電流過流狀態，熔絲激發金屬氣化并一直持續過流狀態，只有關閉電源才能停止此現象。電弧放電會導致已經斷開的熔絲之間重新出現電連接，即應該熔斷時不能斷，喪失了熔斷功能。

　　FM08 用于空間高電壓供電系統時，由于地球軌道的高真空環境，FM08 工作一段時間后內部氣壓將低于某值，一旦此時發生熔斷，則在瞬間會形成電弧放電。發生電弧放電失效將帶來嚴重影響。持續放電輕則燒毀熔斷器封裝結構以及附近的元器件；重則大電流過流造成電源母線的燒毀，導致航天器供配電系統故障，造成安全性事故。NASA 研究報告顯示，FM08 內部氣體在高真空條件下會發生泄漏，大約一年后氣體幾乎耗盡，容易發生失效。為了解決此問題，美軍成功研制了FM12 系列熔斷器，但對于我國航天器研制，其價格昂貴并且采購渠道不暢。

　　我國十一五規劃中，計劃發射衛星60~70 顆，對熔斷器的需求非常大，而新型熔斷器技術是一個比較難的瓶頸，需要較長研制周期才能突破。在此期間，為實現在航天器中安全可靠地使用FM08，需制定合理的漏率指標以保證其在任務周期內滿足內部壓力要求。根據GJB548- 2005和MIL- STD- 883G 中的規定，當前主要方法是根據元器件的體積來確定允許漏率，此方法由于未考慮不同元器件實際工作情況的差異，因此有待進一步完善。

　　本文建立了空間真空環境下的FM08 內部氣體泄漏模型，并進行了數值仿真分析，得到了不同任務周期下對FM08 進行檢漏篩選的允許漏率指標，可為實際工程應用提供可靠依據。

1、FM08 真空泄漏模型

1.1、FM08 的物理模型和工作環境

　　FM08 系列熔斷器的物理模型如圖1 所示，其中密封空腔內封裝的是氣壓為1.013×105 Pa的空氣，圖中P1 表示內部氣體壓力，V 表示內部空腔體積，P2 表示外部環境氣體壓力，T 表示腔體內氣體溫度。為了表明泄漏的含義，圖中將泄漏等效漏孔尺寸比例放大示意。

圖1 FM08 熔斷器物理模型示意圖

　　裝有FM08 的航天器發射入軌后，工作在地球軌道的極低氣壓、高度真空的環境中。由于FM08 密封元器件存在內外氣壓差，氣體將由腔體內部通過漏孔泄漏到太空中。

3、結論

　　本文分析了空間采用FM08 的必要性以及影響其可靠性的主要因素，在FM08 物理模型的基礎上，基于均勻圓截面導管型漏孔假設，建立了FM08 系列熔斷器的真空泄漏模型，并對漏率、壓力等進行了數值仿真分析。為保證熔斷器在高電壓條件下安全可靠的使用，在滿足FM08 許用壓力約束條件下，分析了不同任務周期條件下的允許漏率指標，量級一般不小于10^{- 11} Pa·m3·s^{- 1}。該結果與NASA 指標基本一致，驗證了方法的有效性，對工程中確定高可靠、長壽命空間用FM08系列熔斷器的密封性要求有著一定的指導意義，且該方法對制定其它類似密封元器件的漏率指標有一定的參考價值。