本文關(guān)鍵詞：空間環(huán)境對混合多屏防護(hù)結(jié)構(gòu)性能影響研究

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【摘要】：空間環(huán)境是太空資源的重要組成部分,同時(shí)亦是誘導(dǎo)航天器在軌故障甚至失效的主要原因�？臻g碎片是空間環(huán)境中最具危害性的環(huán)境之一,多年來曾發(fā)生過數(shù)起在軌航天器碰撞事件。因此長期以來,航天工程師們在設(shè)計(jì)航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)的過程中基本上只關(guān)注其防護(hù)空間碎片瞬時(shí)機(jī)械撞擊的性能,卻很少注意自然空間環(huán)境對航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)長時(shí)間作用的累積損傷。然而,由于近年來載人航天技術(shù)的發(fā)展和對新型航天器高性能、長壽命及高可靠性的要求,在設(shè)計(jì)這些航天器時(shí)必需對自然空間環(huán)境作用在航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)整體防護(hù)性能上的影響給予足夠的考慮,以期設(shè)計(jì)出滿足特定航天任務(wù)需求的高性能防護(hù)結(jié)構(gòu),保證相應(yīng)的航天任務(wù)能夠順利地執(zhí)行。本文以空間碎片防護(hù)為工程背景,借助超高速撞擊實(shí)驗(yàn)技術(shù),利用數(shù)據(jù)標(biāo)定和比較分析的實(shí)驗(yàn)方法,研究諸如極端溫度、熱循環(huán)和輻射等自然空間環(huán)境對混合多屏防護(hù)結(jié)構(gòu)整體防護(hù)性能的影響方式及損傷程度,以期發(fā)現(xiàn)其累積損傷對玄武巖和Kevlar等編織物防護(hù)材料抵抗高速彈丸沖擊能力的影響,為今后航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供詳實(shí)可靠的參考依據(jù)。文章主要包括以下幾方面的內(nèi)容:首先,根據(jù)彈道極限經(jīng)驗(yàn)方程對實(shí)驗(yàn)配置參數(shù)下的混合多屏防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn),積累了覆蓋1.440km/s~3.516km/s速度范圍的高速撞擊數(shù)據(jù),從中確定了其在彈道段和破碎段的撞擊極限,為后續(xù)研究提供了速度基準(zhǔn),并利用其修正了彈道極限經(jīng)驗(yàn)曲線。其次,為研究空間溫度環(huán)境對混合多屏防護(hù)結(jié)構(gòu)防護(hù)性能的影響,在基準(zhǔn)極限速度的基礎(chǔ)上開展了模擬太空溫度環(huán)境損傷撞擊實(shí)驗(yàn),包括極端溫度下對混合多屏防護(hù)結(jié)構(gòu)的撞擊,以及經(jīng)熱循環(huán)處理靶材構(gòu)成的靶件在高溫、常溫和低溫下的撞擊實(shí)驗(yàn)。根據(jù)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及比較分析發(fā)現(xiàn),高溫和熱循環(huán)會(huì)導(dǎo)致編織材料性能降級(jí),從而使得混合多屏防護(hù)結(jié)構(gòu)在彈道段和破碎段的整體防護(hù)性能有不同程度的退化,低溫則具有與之相反的結(jié)論。此外,極端溫度和熱循環(huán)對編織材料的損傷存在耦合效應(yīng),耦合作用的結(jié)果使得其性能降級(jí)得到一定程度的緩解。隨后,為研究空間輻射環(huán)境及混合效應(yīng)損傷對混合多屏防護(hù)結(jié)構(gòu)防護(hù)性能的影響,實(shí)施了模擬太空高能電子輻射和混合效應(yīng)損傷撞擊實(shí)驗(yàn),涵蓋了經(jīng)電子輻射處理靶材組成的靶件在高溫、常溫和低溫下的撞擊實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,高能電子輻射也會(huì)對編織材料的防護(hù)性能造成一定程度的損傷,并在破碎段表現(xiàn)得尤為明顯。而高溫與電子輻射損傷之間存在耦合效應(yīng),耦合作用使得玄武巖破碎彈丸的性能大幅度下降。確定低溫與電子輻射損傷之間的耦合效應(yīng)仍需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究,但已獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)鞏固了低溫增強(qiáng)防護(hù)結(jié)構(gòu)性能的結(jié)論。最后,文章總結(jié)了本次研究所得出的具有實(shí)際工程參考價(jià)值的主要結(jié)論,給出了幾種提高自然空間環(huán)境損傷情況下航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)防護(hù)性能的方法,并指出了本文存在的不足和仍需進(jìn)一步深入研究的方向。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V528;V445.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊林華;李z閹，

本文編號(hào)：1155473