【摘要】：20世紀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重。針對空間碎片的防護,工程中已提出多種防護結構方案,纖維布填充防護結構作為其中一種重要的防護形式,得到了廣泛的應用。斜撞擊則是空間碎片撞擊的主要形式,對其進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結構的撞擊極限特性,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結構在高速斜撞擊下的損傷與防護特性進行評估,需在地面進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結構撞擊特性的影響。本文主要以空間碎片高速撞擊航天器防護結構為應用背景,針對纖維布填充防護結構的斜撞擊行為進行實驗研究。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纖維布填充防護結構發(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纖維布填充防護結構的撞擊極限特性數(shù)據(jù)的基礎上,借鑒已有的撞擊極限經驗公式,提出了適用于以本文纖維布為填充層的填充防護結構的撞擊極限經驗公式的修正方案。最后,分析了彈丸在高速斜撞擊纖維布填充防護結構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,為進一步全面評估纖維布填充防護結構的高速撞擊防護特性提供了依據(jù)。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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及空間站的維持為出發(fā)點，從估，防護效能預測以及碰撞后產生二次碎片等角度，對空間高速斜撞擊現(xiàn)象究。

圖 1-2 纖維布填充防護結構結構設計不斷創(chuàng)新，基于 Whipple 防護結構，進行改良。常用的防護結構方案有單板防護方案，Whipple 防護強肋防護屏 Whipple 防護方案[8]、鋁網填充防護方案、 1-1[9][10][11][12]所示。填充結構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結構布局圖于 Whipple 防護結構的損傷分析方面，國內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，但在填充防護斜撞擊領域，其損傷分析仍存在一定的局限，仍需追趕國外學者

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本文編號：2769026