带隔热层蜂窝夹层结构的超高速撞击特性研究 被引量：17

1

作者 黄洁 马兆侠 +2 位作者 兰胜威 李毅 柳森 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期2043-2049,共7页

带隔热层的蜂窝夹层结构是航天器常用的结构材料。针对带隔热层蜂窝夹层结构开展了超高速撞击试验研究和数值模拟。通过试验获得了带隔热层蜂窝夹层结构的弹道极限方程,并利用该方程计算了带隔热层前板的等效厚度;同时采用光滑质点流体... 带隔热层的蜂窝夹层结构是航天器常用的结构材料。针对带隔热层蜂窝夹层结构开展了超高速撞击试验研究和数值模拟。通过试验获得了带隔热层蜂窝夹层结构的弹道极限方程,并利用该方程计算了带隔热层前板的等效厚度;同时采用光滑质点流体动力学(SPH)和有限元(FE)耦合的方法,对蜂窝夹层结构的超高速撞击过程进行了数值模拟,模拟结果表明:蜂窝芯限制了碎片云的径向膨胀,碎片云轴向流的导流和分流作用。 展开更多

关键词 超高速碰撞 蜂窝夹层结构 多层隔热材料 撞击特性

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航天器解体模型研究综述 被引量：13

2

作者 柳森 兰胜威 +1 位作者 李毅 黄洁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期14-23,共10页

对国外航天器解体模型的发展历史、研究现状、数据来源、试验方法和关键技术等进行了介绍与总结。其中着重介绍了目前使用比较广泛的NASA EVOLVE4.0解体模型,以及针对此模型而开展的SOCIT4卫星碰撞试验。对国外目前的航天器解体模型的... 对国外航天器解体模型的发展历史、研究现状、数据来源、试验方法和关键技术等进行了介绍与总结。其中着重介绍了目前使用比较广泛的NASA EVOLVE4.0解体模型,以及针对此模型而开展的SOCIT4卫星碰撞试验。对国外目前的航天器解体模型的优点和不足进行了分析,并对发展解体模型所涉及的关键技术,如超高速发射技术、碎片软回收技术和碎片特性测量技术等进行了介绍。最后,对于在我国开展航天器解体模型研究提出了建议。 展开更多

关键词 航天器 解体模型 综述 超高速碰撞 空间碎片

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一种提升近地小行星防御中拦截效率的方法 被引量：12

3

作者 李毅 陈鸿 +2 位作者 兰胜威 任磊生 柳森 《航天器环境工程》 2017年第6期585-592,共8页

利用核爆直接炸毁小行星或改变小行星的轨道以避免其与地球相撞,是近地小行星防御最主要的手段之一。文章基于美国爱荷华州立大学的超高速小行星拦截器(HAIV)概念,提出一种将原撞击引导器改为长杆撞击器的方案,采用自主研发的欧拉型冲... 利用核爆直接炸毁小行星或改变小行星的轨道以避免其与地球相撞,是近地小行星防御最主要的手段之一。文章基于美国爱荷华州立大学的超高速小行星拦截器(HAIV)概念,提出一种将原撞击引导器改为长杆撞击器的方案,采用自主研发的欧拉型冲击动力学仿真软件NTS模拟长杆撞击器对小行星连续开坑的过程,并在仿真中加入能量源以模拟核爆装置在不同深度爆炸对小行星产生的偏转与破坏效应。研究结果表明,采用长杆撞击器并合理控制撞击速度,能够引导核爆装置进入更深的地下爆炸,从而更加高效地耦合核爆能量,提升偏转小行星或直接摧毁小行星的能力。 展开更多

关键词 近地小行星 超高速碰撞 撞击防御 核爆 仿真研究

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中国空气动力研究与发展中心的空间碎片超高速撞击试验研究进展 被引量：11

4

作者 柳森 黄洁 +5 位作者 李毅 周智炫 马兆侠 兰胜威 陈鸿 陈萍 《载人航天》 CSCD 2011年第6期17-23,共7页

介绍空间碎片超高速碰撞试验方面的研究进展,主要包括:试验能力、在航天器部件和防护结构方面的超高速碰撞试验等。在试验能力方面,发展了8序列激光阴影照相技术,为瞬态撞击过程监测提供了有效手段;在超高速碰撞试验研究方面,开展了温度... 介绍空间碎片超高速碰撞试验方面的研究进展,主要包括:试验能力、在航天器部件和防护结构方面的超高速碰撞试验等。在试验能力方面,发展了8序列激光阴影照相技术,为瞬态撞击过程监测提供了有效手段;在超高速碰撞试验研究方面,开展了温度对Whipple防护屏弹道极限的影响研究、铝合金板的超高速撞击碎片云特性研究,以及舷窗玻璃、压力容器、舱外航天服、模拟电子设备等的超高速碰撞试验,获得了相关试验件的撞击特性。 展开更多

关键词 超高速碰撞 碎片云 舷窗玻璃 航天服

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航天器解体模型研究的新进展 被引量：6

5

作者 兰胜威 柳森 +1 位作者 李毅 黄洁 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期73-78,104,共7页

航天器解体模型用于描述航天器因爆炸或碰撞解体所产生碎片的数量、尺寸、面质比以及速度等特性的分布规律,对于空间碎片环境建模与演化、空间碎片撞击风险评估及空间解体事件分析具有重要意义。分析了目前广泛使用的NASA标准解体模型... 航天器解体模型用于描述航天器因爆炸或碰撞解体所产生碎片的数量、尺寸、面质比以及速度等特性的分布规律,对于空间碎片环境建模与演化、空间碎片撞击风险评估及空间解体事件分析具有重要意义。分析了目前广泛使用的NASA标准解体模型的特点,介绍了近年来国内外在航天器解体模型方面的研究进展。国外的研究主要介绍了日本九州大学和德国EMI实验室开展的卫星撞击试验以及NASA最近启动的新一轮卫星撞击研究项目。国内的研究主要介绍中国空气动力研究与发展中心(CARDC)开展的卫星撞击试验和仿真研究,以及在此基础上发展的CARDC-SBM航天器碰撞解体模型,并比较分析了该模型与NASA标准解体模型的差别。对当前航天器解体模型研究存在的不足进行了分析,提出了下一步应关注的研究方向。 展开更多

关键词 航天器 解体模型 综述 空间碎片 超高速撞击

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航天器碰撞解体碎片分析软件SFA2.0及其应用 被引量：5

6

作者 兰胜威 柳森 +2 位作者 任磊生 李毅 黄洁 《航天器环境工程》 2016年第5期463-469,共7页

为了实现对航天器在轨解体事件及其碎片分布特性的快速分析,中国空气动力研究与发展中心(CARDC)开发了SFA(Spacecraft Fragmentation Analysis)软件。该软件主要基于CSBM航天器解体模型开发形成,同时集成了NASA的标准解体模型。SFA软件... 为了实现对航天器在轨解体事件及其碎片分布特性的快速分析,中国空气动力研究与发展中心(CARDC)开发了SFA(Spacecraft Fragmentation Analysis)软件。该软件主要基于CSBM航天器解体模型开发形成,同时集成了NASA的标准解体模型。SFA软件具有解体程度分析、解体碎片生成、碎片分布统计等功能,并可以实时显示计算结果、绘制统计曲线。文章着重介绍了SFA软件2.0版的功能模块、主要算法、界面及使用方法等,并针对Iridium 33-Cosmos 2251碰撞、Solwind P78航天器解体等在轨事件进行了分析。 展开更多

关键词 航天器解体 在轨碰撞 空间碎片 软件

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空间碎片撞击卫星影响分析及验证 被引量：3

7

作者 胡永勤 边志强 +3 位作者 兰胜威 牛升达 张大伟 刘霞 《上海航天（中英文）》 CSCD 2022年第4期147-153,共7页

近年来,空间碎片环境日益复杂严峻,对卫星在轨飞行构成严重威胁,发生碰撞风险大幅增加。针对低轨卫星遭受空间碎片撞击问题,分析了撞击产生的二次碎片云损伤机理,提出了利用遥测数据评估撞击产生的影响,分析撞击信息的流程,设计了相应... 近年来,空间碎片环境日益复杂严峻,对卫星在轨飞行构成严重威胁,发生碰撞风险大幅增加。针对低轨卫星遭受空间碎片撞击问题,分析了撞击产生的二次碎片云损伤机理,提出了利用遥测数据评估撞击产生的影响,分析撞击信息的流程,设计了相应地面验证实验。结果表明:碎片云引发二次损伤为空间碎片撞击卫星主要损伤形式。碎片云可导致多层隔热材料(MLI)发生破损甚至严重撕裂、外翻,同时引起供电线缆损伤、导线被击断。破损的供电电缆,通过大电流后发生断路的可能性急剧提升,对卫星危害巨大。 展开更多

关键词 空间碎片 碎片云 电缆损伤 多层隔热材料 超高速撞击

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卫星超高速撞击解体碎片特性的试验研究 被引量：3

8

作者 柳森 兰胜威 +2 位作者 马兆侠 李毅 黄洁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1347-1353,共7页

为了研究超高速撞击下卫星解体碎片的分布特性,在弹道靶上开展了三次模拟卫星的超高速撞击试验。发射铝合金钝锥弹丸以3.2km/s～4.2km/s的速度撞击模拟卫星,对解体碎片进行回收、测量和统计分析,结果表明:碎片累积数量与碎片特征尺寸/... 为了研究超高速撞击下卫星解体碎片的分布特性,在弹道靶上开展了三次模拟卫星的超高速撞击试验。发射铝合金钝锥弹丸以3.2km/s～4.2km/s的速度撞击模拟卫星,对解体碎片进行回收、测量和统计分析,结果表明:碎片累积数量与碎片特征尺寸/特征质量在对数坐标系中基本呈直线关系,且碎片尺寸分布和质量分布在形式上和规律上具有高度相似性。通过数据拟合得到了碎片尺寸和质量分布的具体函数形式,分析了碎片质量分布与尺寸分布之间的内在关系。将试验结果与NASA标准解体模型进行了比较,讨论了两者的差别及其原因。 展开更多

关键词 卫星解体 碎片特性 超高速撞击

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一种新的卫星超高速撞击解体阈值模型研究 被引量：3

9

作者 李毅 黄洁 +2 位作者 马兆侠 兰胜威 柳森 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1158-1163,共6页

为定量描述卫星在超高速撞击下的解体阈值与解体程度,本文提出了一种新的卫星解体阈值模型,即用能量密度em(来袭物动能与卫星在撞击通道内的质量之比)的大小来判断卫星是否发生解体,用卫星解体后碎片累积质量统计曲线中平滑无突变部分... 为定量描述卫星在超高速撞击下的解体阈值与解体程度,本文提出了一种新的卫星解体阈值模型,即用能量密度em(来袭物动能与卫星在撞击通道内的质量之比)的大小来判断卫星是否发生解体,用卫星解体后碎片累积质量统计曲线中平滑无突变部分的碎片质量与碎片总质量之比μc来描述卫星的解体程度,μc越大,卫星解体程度越高。采用数值仿真方法获得了卫星最小解体撞击能量密度阈值为3.62×102J/g,研究了不同em和不同η(卫星在撞击通道内的质量与卫星总质量之比)条件下卫星解体碎片的统计规律,建立了μc与em和η之间的函数关系,初步完成了这种新的卫星超高速撞击解体阈值模型的构建。 展开更多

关键词 超高速撞击 卫星 解体模型 解体阈值 数值仿真

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不同密度弹丸对水冰的超高速撞击成坑实验 被引量：2

10

作者 兰胜威 柳森 +3 位作者 覃金贵 任磊生 李毅 黄洁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1053-1058,共6页

为了研究冰冻天体表面撞击坑的形成与演化,开展了水冰的超高速撞击成坑实验。使用二级轻气炮发射1.0 mm直径的球形弹丸,以3 km/s、5 km/s和7 km/s速度对圆柱状冰块进行撞击。弹丸材料包括聚碳酸酯和不锈钢两种,冰块温度为253 K。实验观... 为了研究冰冻天体表面撞击坑的形成与演化,开展了水冰的超高速撞击成坑实验。使用二级轻气炮发射1.0 mm直径的球形弹丸,以3 km/s、5 km/s和7 km/s速度对圆柱状冰块进行撞击。弹丸材料包括聚碳酸酯和不锈钢两种,冰块温度为253 K。实验观察到了不同弹丸和不同速度条件下,冰块中撞击坑的形貌特征。对撞击坑直径、深度和剖面形状进行了测量,并与文献中铝弹丸对水冰的撞击坑进行了比较分析。获得了水冰撞击坑特征随撞击参数的变化规律,结果表明:撞击坑直径和深度的主导机制不同,坑深主要由弹丸侵彻作用形成,而坑径主要由冰块的剥落所致;坑深比坑径具有更强的对于弹丸密度的依赖性,高密度弹丸撞击坑直径具有比低密度弹丸更强的对于撞击速度的依赖性;撞击坑体积与撞击能量成正比,高密度弹丸形成的撞击坑直径表现出"能量缩比"行为,而低密度弹丸形成的撞击坑直径表现出"动量缩比"行为。 展开更多

关键词 撞击坑 水冰 超高速碰撞 行星 太阳系

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球形气囊的超高速撞击损伤特性试验与仿真研究

11

作者 刘海 胡振鑫 +4 位作者 孙琼阁 兰胜威 李毅 马兆侠 宋强 《航天器环境工程》 北大核心 2022年第1期18-25,共8页

低成本、可自主展开的气球卫星是未来卫星技术的应用方向之一,而日益增多的空间碎片是低轨航天器,包括气球卫星所面临的主要威胁之一。为满足气球卫星的生存力分析以及在轨被撞击产生空间碎片的评估需求,开展球形气囊超高速撞击试验与... 低成本、可自主展开的气球卫星是未来卫星技术的应用方向之一,而日益增多的空间碎片是低轨航天器,包括气球卫星所面临的主要威胁之一。为满足气球卫星的生存力分析以及在轨被撞击产生空间碎片的评估需求,开展球形气囊超高速撞击试验与仿真研究,获得了不同材质气囊的撞击损伤特性,并初步揭示弹丸贯穿球形气囊过程的破坏细节以及碎片云团特性,可为空间碎片撞击气球卫星的碎片化特征分析提供支撑。 展开更多

关键词 空间碎片 球形气囊 超高速撞击 数值仿真

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空间目标碰撞概率的等效矩形域快速算法 被引量：1

12

作者 董文朴 任磊生 +3 位作者 周浩 陈鸿 兰胜威 李毅 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1594-1600,共7页

针对线性相对运动假设下的碰撞概率计算问题,提出了等效矩形域方法。利用该方法将概率积分计算进行近似处理,推导出概率密度积分的解析表达式。针对空间目标误差椭球形状固定的情况,给出了最大碰撞概率的计算方法。对目标在交会时刻相... 针对线性相对运动假设下的碰撞概率计算问题,提出了等效矩形域方法。利用该方法将概率积分计算进行近似处理,推导出概率密度积分的解析表达式。针对空间目标误差椭球形状固定的情况,给出了最大碰撞概率的计算方法。对目标在交会时刻相距较远和接近碰撞的情况进行了碰撞概率以及最大碰撞概率计算。通过将计算结果与空间压缩无穷级数法的对比,验证了等效矩形域方法近似计算碰撞概率积分的可靠性,同时对于不同的碰撞概率计算情况,等效矩形域方法显示出更高精确度和更好的估计偏差稳定性。 展开更多

关键词 等效矩形域面积法 碰撞概率 空间目标 误差椭球

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超高速碰撞碎片云质量分布快速预测技术

13

作者 周浩 李毅 +1 位作者 兰胜威 刘海 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期73-78,共6页

在航天器防护构型设计中,快速预测空间碎片超高速碰撞防护屏产生碎片云的质量分布及其变化规律具有重要意义。本文初步探索了采用深度学习方法预测超高速碰撞碎片云的二维质量分布及其变化过程。训练数据来自约2 000个弹丸(铝球)超高速... 在航天器防护构型设计中,快速预测空间碎片超高速碰撞防护屏产生碎片云的质量分布及其变化规律具有重要意义。本文初步探索了采用深度学习方法预测超高速碰撞碎片云的二维质量分布及其变化过程。训练数据来自约2 000个弹丸(铝球)超高速正碰撞靶板(铝板)的光滑粒子流体动力学数值模拟结果,共考虑4个变量(弹丸速度范围3~8 km/s、弹丸半径范围2~8 mm、靶板厚度范围1~4 mm以及观测时间范围1~12μs)。系统比较了反卷积模型和多层感知机两种模型的预测效果,重点考察了模型的外推能力(应用于训练参数范围之外)。研究结果表明:在训练参数范围内两种模型的预测精度都很高;反卷积模型能够捕捉到碎片云质量分布的颗粒特征,但外推能力较差;多层感知机模型将碎片云中的质量进行了局部均匀化处理,具有较强的外推能力;多层感知机模型通过学习1~12μs的碎片云质量分布,能够以一定精度预测24μs时刻的质量分布;反卷积模型的预测时间为毫秒量级,多层感知机模型的预测时间为秒量级。 展开更多

关键词 超高速碰撞碎片云 深度学习 多层感知机

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晶粒度对纯铝动态力学性能的影响 被引量：5

14

作者 兰胜威 曾新吾 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期462-466,共5页

通过热处理方式制备了3种不同晶粒度的纯铝样品。利用分离式霍普金森压杆加载装置测量了3种纯铝在应变率10^2～10^4s^-1范围内的应力应变曲线。实验曲线表明，纯铝的屈服应力和流动应力随晶粒度的增大而减小；根据实验数据拟合了纯铝在... 通过热处理方式制备了3种不同晶粒度的纯铝样品。利用分离式霍普金森压杆加载装置测量了3种纯铝在应变率10^2～10^4s^-1范围内的应力应变曲线。实验曲线表明，纯铝的屈服应力和流动应力随晶粒度的增大而减小；根据实验数据拟合了纯铝在动态下的Hall-Petch公式。同时采用一级轻气炮对3种纯铝进行了层裂实验，结果表明晶粒度对纯铝的层裂特性几乎没有影响。 展开更多

关键词 固体力学 动态力学性能 分离式霍普金森压杆 纯铝 晶粒度 应变率 层裂

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