空间目标非灾难性撞击毁伤模型研究

针对空间目标在动能杀伤飞行器（kinetic kill vehicle,KKV）非灾难性撞击下的毁伤模型进行研究。对弹目撞击想定进行分析,结合NASA撞击解体判据,着眼KKV小型化发展趋势,指出广义顺轨拦截能够有效避免目标灾难性解体,减轻撞击事件对空间环境的污染;对目标易损性进行分析,基于目标功能构型建立目标毁伤树模型,以密度等效原则建立目标多层板靶等效模型;以THOR方程预估射弹侵彻效能;从部件物理毁坏和功能衰减2方面建立目标毁伤概率模型;进行仿真案例分析。算例结果表明：非灾难性撞击足以有效毁伤目标。     

AFRL成功进行微流星撞击测试

美国空军实验室（AFRL）研究人员与圣地亚国家实验室成功模拟了一次微流星与航天器的碰撞试验。研究人员成功地再现了这样一个碰撞事件，空间粒子以介于71406千米/小时～215954千米，小时之间的速度撞击航天器，随之产生无线电波，其可能对战斗机间的通讯产生潜在干扰，并损害航天器的结构。AFRL的研究人员还利用现有的相关破坏性信息，如毫克量级的碳粒子和其它材料撞击航天器，以确定这些粒子是否会产生最终引起通讯干扰的等离子区。     

F6计划第一阶段的VCDM工具概述

在F6计划的第一阶段,美国4家主流航空航天公司各自研发了基于计算机仿真模型的以价值为中心的设计方法（value centric design methodology,VCDM）分析工具,用于对单个航天器和分离模块航天器的风险调整后的净价值进行量化比较。论文阐述了以价值为中心的设计方法与传统以需求为中心的设计方法的区别,描述了VCDM的设计思想、价值模型;介绍了4家公司的VCDM工具及其应用情况,并对4个工具进行了比较。     

航天器研制技术风险分析

介绍了技术风险及其一般分析过程,阐述了高技术研制项目的技术风险随着项目研制进展的变化趋势。研究了常用的技术风险分析技术和模型,基于航天器研制特点,给出了航天器研制技术风险概念,建立了航天器研制技术风险分析模型。     

载人航天器密封舱结构超高速撞击易损性

载人航天器密封舱是载人航天任务航天员在轨安全工作和生活的重要保障,为掌握载人航天器密封舱防护结构易损特性、准确获取密封舱防护结构易损性模型,基于二级轻气炮,开展了某载人航天器玄武岩/芳纶纤维填充式防护结构试验件撞击试验,获取了3类防护结构试验件撞击极限直径,完成了防护屏、填充层和舱壁结构撞击损伤特性分析,结果表明,相同撞击速度下,防护屏穿孔孔径与弹丸直径正相关,玄武岩/芳纶纤维填充层对弹丸和碎片云有较强破碎作用和能量分散作用,降低对密封舱结构损伤,沿主撞击方向碎片云能量是引起舱壁结构花瓣形裂纹穿孔的主要因素。针对试验数据,采用遗传算法和多元线性/非线性回归方法对NASA Christiansen方程、W-S穿孔方程进行修正,提升了预示精度,其中总体预测率从59.1%提升到100%,安全预测率从81.8%提升到100%,准确建立了适用于中国某大型载人航天器玄武岩/芳纶纤维填充式防护结构的撞击极限经验方程和穿孔经验方程等两类易损性模型,为在轨任务风险工程评估提供依据和奠定基础。     

航天器微流星体及空间碎片防护结构性能分析

微流星体及空间碎片是航天器的公认威胁，微流星体及空间碎片的高速撞击能导致航天器严重的损伤和灾难性的失效，防护结构设计是航天器设计的一个重要问题，在综合分析国际上已采用和研究航天器微流星体系及空间碎片防护结构防护性能预报方程的基础上，给出了不同防护材料和结构形式防护在超高速撞击下的撞出极限曲线，讨论了防护结构参数变化对防护性能的影响，通过曲线分析得出各防护结构在第一门槛值速度区间的防护性能是比较低的，正撞击损伤更严重，填充防护结构的性能优于其他防护结构。     

悬挂靶板在高速弹丸冲击下的运动

为研究航天器外挂设备受到微流星或空间碎片的高速撞击后产生的运动规律和物理现象，通过将航天器外挂设备（太阳能帆板或天线等）模拟为简单悬挂板，得到悬挂板扬角与撞击速度、弹丸直径、材料屈服强度及悬挂板厚度之间的关系曲线。结果表明在特定条件下悬挂板并沿着弹丸运动方向上扬而是朝反方向做上扬运动，悬挂板朝弹丸运动方向的上扬角是有限的，相反其反向扬角在特定条件下无限制增长。     

基于J-H模型陶瓷材料超高速撞击数值模拟研究

针对太空中碎片高速撞击航天器的问题进行研究,提出了基于J-H模型对球形弹丸高速撞击陶瓷板的局部穿孔行为进行数值模拟,利用ANSYS-AUTODYN动力学程序得出高速撞击超高温陶瓷靶板后的应力云图和损伤云图,由此可知,随着弹丸速度的增大,靶板内最大应力随之减小,但应力集中范围随着速度的增大而增大,板靶内温度应力增加,损伤区域直径也随之增大。且陶瓷破碎后形成的碎片云在速度很小时呈椭球状,随着速度增大碎片云趋向于圆形。     

一种基于空间燃料站的GEO航天器在轨加注任务调度算法

本文针对多GEO航天器在轨燃料加注任务,对基于燃料站的在轨加注模式进行了研究,提出了一种基于燃料站的可往返式在轨加注任务调度及优化算法。通过对双脉冲轨道转移问题的求解与分析,获得了轨道转移速度增量和转移时间之间的关系,在此基础上提炼出了基于燃料站的多GEO航天器在轨加注任务调度模型,并根据调度模型的变量和约束关系,建立了考虑在轨加注作业顺序和作业时间分配优化的多GEO航天器在轨加注任务多目标优化模型,并采用遗传算法对加注任务调度及其多目标优化问题的求解方法进行了研究。为了验证算法的有效性,以为20颗GEO圆轨道目标航天器的在轨加注任务为例,进行了数值仿真计算,结果表明算法是有效的。     

航天器空间碎片单护屏防护结构参数优化

为解决微流星体及空间碎片高速撞击威胁航天器的安全运行等问题，采用防护结构防护性能预报的Nysmith模型，以非线性优化方法分析撞击条件和结构参数对优化结果的影响。得出了最优解存在的可行性条件和防护间距下界与撞击参数的关系，以曲线图给出了各参数对优化结果的影响。研究表明优化结果在低撞击速度时随撞击速度的增加急剧增加，而在高撞击速度时趋于平缓。