【摘要】：20世紀(jì)以來人類的太空事業(yè)蓬勃發(fā)展,空間碎片的數(shù)目隨之不斷增長,空間碎片對在軌航天器安全的威脅問題日益嚴(yán)重。針對空間碎片的防護(hù),工程中已提出多種防護(hù)結(jié)構(gòu)方案,纖維布填充防護(hù)結(jié)構(gòu)作為其中一種重要的防護(hù)形式,得到了廣泛的應(yīng)用。斜撞擊則是空間碎片撞擊的主要形式,對其進(jìn)行研究有著重大的工程意義。為提高航天器對毫米級空間碎片的抗撞擊能力,研究纖維布填充防護(hù)結(jié)構(gòu)的撞擊極限特性,并分析碰撞事件中撞擊粒子的彈道偏移特性,最終對纖維布填充防護(hù)結(jié)構(gòu)在高速斜撞擊下的損傷與防護(hù)特性進(jìn)行評估,需在地面進(jìn)行一系列的高速撞擊試驗以研究空間碎片斜撞擊對纖維布填充防護(hù)結(jié)構(gòu)撞擊特性的影響。本文主要以空間碎片高速撞擊航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)為應(yīng)用背景,針對纖維布填充防護(hù)結(jié)構(gòu)的斜撞擊行為進(jìn)行實驗研究。首先,通過二級輕氣炮開展了地面模擬撞擊實驗,針對兩種斜撞擊角度,選用四種直徑的毫米級鋁球彈丸,研究不同直徑的鋁球彈丸以不同角度高速斜撞擊Kevlar纖維布填充防護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生臨界失效時的撞擊極限速度。其次,在利用實驗獲得了的鋁球彈丸高速斜撞擊Kevlar纖維布填充防護(hù)結(jié)構(gòu)的撞擊極限特性數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,借鑒已有的撞擊極限經(jīng)驗公式,提出了適用于以本文纖維布為填充層的填充防護(hù)結(jié)構(gòu)的撞擊極限經(jīng)驗公式的修正方案。最后,分析了彈丸在高速斜撞擊纖維布填充防護(hù)結(jié)構(gòu)過程中的彈道偏移及其影響因素,研究了鋁球彈丸高速斜撞擊情況下前板、填充層及后板的損傷特性,為進(jìn)一步全面評估纖維布填充防護(hù)結(jié)構(gòu)的高速撞擊防護(hù)特性提供了依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V528;V445.1
【圖文】：

圖 1-1 空間碎片增長情況分類統(tǒng)計[4]1.2 研究意義本課題主要以我國長期在軌航天器的防護(hù)及空間站的維持為出發(fā)點，從估，防護(hù)效能預(yù)測以及碰撞后產(chǎn)生二次碎片等角度，對空間高速斜撞擊現(xiàn)象究。

圖 1-2 纖維布填充防護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計不斷創(chuàng)新，基于 Whipple 防護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行改良。常用的防護(hù)結(jié)構(gòu)方案有單板防護(hù)方案，Whipple 防護(hù)強(qiáng)肋防護(hù)屏 Whipple 防護(hù)方案[8]、鋁網(wǎng)填充防護(hù)方案、 1-1[9][10][11][12]所示。填充結(jié)構(gòu)作為其中最重要的一種防前板 纖維布 后板

圖 1-3 國際空間站的美國通用實驗艙防護(hù)結(jié)構(gòu)布局圖于 Whipple 防護(hù)結(jié)構(gòu)的損傷分析方面，國內(nèi)外都有了開展了豐富薄板撞擊問題[16]等方面已趕上國外的研究水平，但在填充防護(hù)斜撞擊領(lǐng)域，其損傷分析仍存在一定的局限，仍需追趕國外學(xué)者

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2769026