有效開展航天器防護結(jié)構(gòu)設(shè)計,提升航天器生存能力,是各航天大國一個非常重要的研究任務(wù)。超高速撞擊問題不僅是航天器防護結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵問題,也是沖擊動力學(xué)的一個基礎(chǔ)問題。超高速撞擊過程中彈靶材料會發(fā)生大變形、碎裂以及應(yīng)力波作用導(dǎo)致的層裂破壞現(xiàn)象,形成碎片云；當碰撞速度很高時（空間碎片平均撞擊速度在10 km/s以上）彈靶材料的壓力和溫度極高,碎片云會發(fā)生熔化、汽化甚至變成離子體等物理現(xiàn)象。因而碎片云的結(jié)構(gòu)演化、質(zhì)量/動量分布、碎片云熱力學(xué)狀態(tài)和相分布等碎片云特性成為航天器防護結(jié)構(gòu)設(shè)計研究重點。目前國內(nèi)外對于7 km/s以下彈丸撞擊過程中碎片云結(jié)構(gòu)演化和質(zhì)量/動量分布等碎片云特性開展了大量的實驗及數(shù)值模擬研究,但碎片云的熱力學(xué)狀態(tài)和相分布這一問題缺乏研究,尤其是對于真實太空環(huán)境中平均撞擊速度在lOkm/s以上空間碎片超高速撞擊問題,碎片云發(fā)生熔化、汽化現(xiàn)象將更加普遍。受限于超高速發(fā)射能力不足和診斷手段有限,實驗研究碎片云熔化、汽化和相分布等問題難度較大,因而開展超高速撞擊過程數(shù)值模擬及碎片云相分布數(shù)值模擬,對于提升航天器防護結(jié)構(gòu)設(shè)計能力和提高超高速撞擊機理認識水平具有重要的工程應(yīng)用價值和科學(xué)意... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１空間碎片分布??

１．１研究背景和意義??在近地空間環(huán)境中，存在人類探索宇宙和太空過程中留下的大量人造空間碎片，如??圖１．１所示，其平均速度在１０?ｋｍ／ｓＷ上�？臻g巧片由于數(shù)量巨大、速度很高、質(zhì)量較??大，當其與航天器發(fā)生碰撞，將會使航天器表面發(fā)生成坑或穿孔現(xiàn)象，從而對航天器內(nèi)??部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，并導(dǎo)致嚴重后果。所１＾＾空間碎片對在軌航天器安全運行及航天活動??正常開展構(gòu)成嚴重威脅。??ｎ??圖１．１空間碎片分布??深入分析空間碎片對航天器可能造成的危害，有效開展航天器防護結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升??航天器生存能力，是各航天大國一個非常重要的研究任務(wù)。超高速撞擊問題不僅是航天??器防護結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵問題，也是沖擊動力學(xué)的一個基礎(chǔ)問題。超高速撞擊過程中的彈??靴材料會發(fā)生大變形、碎裂Ｗ及應(yīng)力波作用導(dǎo)致的層裂破壞現(xiàn)象，形成碎片云；當碰撞??速度很高時（空間碎片平均撞擊速度在１０?ｋｍ／ｓＷ上）彈祀材料的壓力和溫度極高，碎??片吉會發(fā)生烙化、汽化甚至變成離子體等物理現(xiàn)象。因而碎片云的結(jié)構(gòu)演化、質(zhì)量／動??量分布、碎片云熱力學(xué)狀態(tài)和相分布等碎片云特性成為航天器防護結(jié)構(gòu)設(shè)計研究的重??點。??目前國內(nèi)外對于７?ｋｍ／ｓ?Ｗ下彈丸撞擊過程中碎片吉結(jié)構(gòu)演化和質(zhì)量／動量分布等碎??片云特性開展了大量的實驗及數(shù)值模擬研究

困１．３?Ｓａｎｄｉａ實強室超高速裝置示意圍??Ｊ．Ｄ．?Ｗａ化ｅｒｕｗ利用聚能裝藥技術(shù)，通過引爆高能炸藥驅(qū)動金屬藥型罩形成射流，??射流受到阻礙物阻隔產(chǎn)生厚壁錯管彈丸。這種裝置（見圖１．４）可將長徑比為２？３，質(zhì)??量為０．?８？１．日ｇ的厚壁鉛管彈丸加速至１１?ｋｍ／ｓ。不足在于難Ｗ控制彈丸的初始形狀和??初始狀態(tài)，需根據(jù)彈丸飛行期間的射線照片估計彈丸質(zhì)量。??－４－??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3402549