论文部分内容阅读
随着人类征服太空的脚步不断加快,发射到太空中的航天器增多,可利用的轨道空间不断减少,空间碎片的数量不断增大,在轨航天器受到空间碎片撞击的概率也越来越大。本文以航天器防护空间碎片为背景,研究航天器的防护结构对毫米级空间碎片的累次撞击防护能力,在地面进行一系列的超高速撞击模拟实验和特定防护结构的数值仿真。研究温度交变情况和不同的温度环境对防护结构受到累次撞击防护性能的影响。首先,研究经过温度交变后的航天器防护结构受到累次撞击的影响。对于Whipple防护结构和三层板防护结构,利用特定直径球形铝弹丸以相同的速度进行多次撞击实验,研究铝弹丸和铝板经过冷热循环后对结构防护性能的影响;对于填充式防护结构,利用未处理的同直径球形铝弹丸两次撞击防护结构,比较冷热循环处理次数和不同填充材料对结构防护性能的影响。其次,研究不同的空间温度环境下防护结构受到空间碎片累次撞击的影响,本文能够模拟的空间温度环境主要是低温(193K)、常温(293K)和高温(460K),本文中对不同的防护结构选择不同的温度环境进行了实验。对于Whipple防护结构和三层板防护结构,分别在高温和常温环境中利用特定直径球形铝弹丸以相同的速度进行多次撞击实验,研究高温环境对结构防护性能的影响;对于填充式防护结构,分别在低温、常温和高温环境下。利用未处理的同直径球形铝弹丸两次撞击防护结构实验,比较空间极端温度环境对该种结构防护性能的影响。最后,本文利用AUTODYN对铝板防护结构的累次撞击损伤特性进行数值仿真。针对特定的铝板Whipple防护结构获得了三次累积撞击的失效临界速度,针对三层板防护结构开展了不同直径的球形弹丸以不同速度累次撞击的数值仿真,分析了三层铝板防护结构的累积损伤和防护特性。