多孔脆性火山岩弹丸高速撞击航天器典型防护结构试验和仿真分析

采用多孔脆性火山岩弹丸,对航天器典型Whipple防护结构进行高速撞击试验和仿真计算,分析表明在低速撞击阶段,造成前板铝脱落,但后板并没有发生剥离现象,当撞击试验速度达到2.78km/s时,后板出现剥离现象,此速度可近似为Whipple防护结构遭到破坏的临界速度,试验与仿真结果基本吻合。     

铝球弹丸高速撞击表面陶瓷化铝板防护结构实验研究

基于陶瓷化铝板设计了单层防护屏结构和双层防护屏结构,利用二级轻气炮对其进行高速撞击实验。用于模拟空间碎片的2017铝球弹丸直径分别为3.97 mm和6.35 mm,撞击速度为1.64~4.96 km/s。分析了铝板表面陶瓷层对防护结构高速撞击损伤及防护性能的影响。结果表明:防护屏表面的陶瓷层可使单层防护屏结构抵御更大速度范围的粒子撞击;以表面陶瓷化铝板为首层防护屏的铝网填充式防护结构有助于撞击粒子的首次破碎以及次生碎片的撞击动能吸收。     

粉煤灰空心球/Al复合泡沫材料准静态力学性能及本构模型

为研究粉煤灰空心球/Al(Fly ash cenosphere/aluminum syntactic foam,FAC/Al)复合泡沫材料静力性能,采用万能试验机对铝基复合泡沫材料进行了准静态轴向压缩性能试验,考察了不同空心球平均粒径(分别为150、200和300 μm)对铝基复合泡沫材料变形失效模式及力学性能的影响,并获取了具有不同空心球粒径的复合材料在准静态下的应力-应变曲线,在此基础上分析了空心球粒径大小对复合材料能量吸收性能的影响。试验结果表明,在准静态荷载作用下,随着空心球粒径的增大,复合材料的压缩屈服强度、吸能能力及理想吸能效率有着明显的降低。此外,在获得的应力-应变曲线基础上,采用最小二乘法拟合得到了铝基复合泡沫在准静态荷载作用下的本构方程,并对其进行了验证,结果表明该方程具有较好的拟合度。      

近地轨道航天器微流星及空间碎片风险度分析研究

以单防护屏防护结构为例,根据描述其防护性能的撞击极限方程,微流量及空间碎片环境数学模型,建立了航天器结构的有限元分析模型,进行了航天器在微流星及空间碎片环境下风险度的初步分析,其结论可供工程实践参考。     

泡沫铝防护屏的Whipple防护结构弹道极限数值模拟研究

为研究泡沫铝板作为防护屏的Whipple防护结构抵御空间碎片超高速撞击的特性,模仿泡沫金属的生产原理建立了泡沫金属细观结构几何模型,结合自编的光滑质点流体动力学程序进行了超高速撞击数值仿真,通过与实验对比验证了模型的有效性.分别对相对密度为23.2%的理想均匀和非均匀开孔泡沫铝板作为防护屏的Whipple防护结构进行了数值仿真,得到了它们的弹道极限曲线,并与实心铝板作为防护屏的Whipple防护结构进行了对比分析.结果表明,相同面密度的泡沫铝板相对于实心铝板能够在更低的速度上将弹丸粉碎、液化及气化.泡沫铝板作为防护屏,在总体上拥有更好的防护性能;相同面密度的理想均匀泡沫铝板的防护性能总体上优于非均匀泡沫铝板.     

铝双层板结构撞击损伤的板间距效应实验研究

为了研究空间碎片对航天器防护结构的超高速撞击损伤特性,采用二级轻气炮发射球形弹丸,对铝双层板结构进行了超高速撞击实验研究.弹丸直径为3.97 mm,撞击速度分别为(2.58±0.08)km/s、(3.54±0.25)km/s和(4.35±0.11)km/s,板间距为10~100 mm.实验得到了铝双层板结构在不同撞击速度区间的后板损伤模式.结果表明,弹丸撞击速度一定时,后板弹坑分布随前后板间距的不同而不同.前板背面返溅影响区和后板弹坑分布区随板间距的增大而增大,各弹坑分布区扩散角随板间距的增大而减小.     

微流星及空间碎片高速撞击航天器风险度分析

给出了微流星及空间碎片高速撞击航天器风险分析的方法 ,并采用风险分析软件 ,以柱状近地轨道航天器为例 ,对不同防护结构方案、航天器的飞行姿态、防护屏的厚度以及航天器的运行时间等因素对航天器不发生穿孔损伤的影响进行了分析 ,给出了分析的结果     

基于小波分析技术的高速撞击声发射源定位

针对在轨航天器遭受空间碎片撞击损伤的定位问题,利用二级轻气炮发射铝弹丸撞击铝板来模拟空间碎片对航天器结构的损伤;通过声发射传感器实时记录结构中的时域波形信号,结合板波的频散特性,分析了高速撞击穿孔损伤时波动在铝板中的传播模式.基于小波时频分析技术研究了高速撞击损伤的定位问题,分析了波速对定位精度的影响.结果表明,基于小波分析技术的高速撞击声发射源定位能够满足撞击损伤的定位要求,为解决航天器在轨遭受空间碎片撞击的损伤定位提供了一种新的方法.     

微波星及空间碎片高速撞击航天器风险度分析

给出了微流量及空间碎片高速撞击航天器风险分析的方法,并采用风险分析软件,以柱状近地轨道航天器为例,对不同防护结构方案、航天器的飞行姿态、防护屏的厚度以及航天器的运行时间等因素对航天器不发生穿孔损伤的影响进行了分析,给出了分析的结果。     

SiCw/Al基复合材料的腐蚀机理与防护探讨

本文主要探讨了SiCw/Al基复合材料的腐蚀机理与防护方法。SiC晶须加入到铝基复合材料中,致使SiCw/Al基复合材料的钝化膜不连续,从而造成孔蚀。孔蚀和电偶腐蚀是SiCw/Al基复合材料的主要腐蚀形态。对SiCw/Al基复合材料施加保护层可以大幅度提高其耐腐蚀性能。