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随着航天器深空探测和中国探月计划的实施,为了保障航天器的安全运行,需要进一步地研究微流星体对航天器防护结构的损伤特性。特别对于毫米级微流星体,由于其尺寸小难以观测和预报,一般采用航天器被动防护结构的形式来保护航天器的安全运行。所以了解毫米级微流星体超高速撞击损伤特性有助于防护结构的优化设计。 首先通过对微流星体环境调研,分析微流星体分布规律、化学成分和物理力学特性。根据其化学物理性质相似性,选择金刚石和火山岩作为微流星体典型模拟材料。针对航天器典型防护材料和典型Whipple结构,分别开展金刚石、火山岩弹丸超高速撞击航天器材料地面模拟实验。同时研究脆性、多孔、非规则弹丸超高速发射实验方法,从而有效地获取撞击实验数据。 其次根据火山岩微观几何结构,研究多孔弹丸超高速撞击数值仿真方法,并与火山岩超高速撞击实验结果进行分析,验证仿真的可靠性。 最后研究发现,当金刚石弹丸以超过某一速度,撞击Whipple防护结构前板后,产生的高温效应,使金刚石发生石墨化。Whipple防护结构后板的损伤随着金刚石弹丸速度变化可以明显地分成三个损伤阶段,并分析其损伤机理。对于火山岩弹丸,由于具有多孔脆性等特点,其损伤比相同质量的铝弹丸弱,分析多孔脆性火山岩弹丸损伤机理。其后板损伤随着火山岩弹丸速度的增加依次出现鼓包、剥落、穿孔等特点。