盤式滑環是實現旋轉部分和固定部分之間電流和信號傳輸的裝置。它廣泛應用于航天器太陽帆板的驅動機構中,是航天器系統能量供應和信號傳輸的關鍵通道。如果真空盤式滑環出現故障,就將給航天器帶來災難性的后果。
然而,由于真空盤式滑環是在環和刷的滑動接觸中,不可避免地在工作過程中產生碎屑。而碎屑對真空盤式滑環的較大威脅是增加了真空電弧放電的風險,將導致真空盤式滑環的致命失效,從而威脅在軌航天器的生命安全。據專業人員介紹,對于該問題,通常業內人士稱之為盤式滑環電弧放電。
所謂的真空盤式滑環真空電弧通常是指金屬蒸氣中的電弧放電。真空環境中沒有氣體分子。放電燃燒是通過金屬蒸氣的連續熔化和蒸發來維持的。因此,真空電弧又稱為金屬蒸氣電弧。在操作過程中,電刷觸點一直與母線上的導電環滑動接觸,不可避免地會產生金屬磨屑(主要由金、銅等組成),并可能在真空盤式滑環的相鄰焊點之間或焊點與導電環之間積聚。
如果在真空盤式滑環內的焊接點之間和環道與焊接點之間搭接金屬廢料,將形成短路通道。電流通過碎片時釋放出的大量能量使碎片汽化形成金屬蒸氣,在電場作用下電離成等離子體;等離子體的扭曲電場,使陰極產生場發射,形成自持真空電弧。在太空失重環境中,電極間的磨屑處于失重懸浮狀態,更容易形成電弧。電弧放電產生的局部高溫會引起燒蝕,嚴重時會損壞真空盤式滑環絕緣,造成相鄰焊點之間、焊點與環之間短路或低阻抗通路,也可能造成焊點高阻抗開路,從而影響電能傳輸滑環。