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玄武岩纤维布Whipple防护结构超高速撞击损伤分析 被引量:14
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作者 哈跃 庞宝君 +1 位作者 管公顺 张伟 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期779-782,共4页
针对加入玄武岩纤维织物对Whipple防护结构损伤产生的影响进行了实验研究.探讨了将玄武岩纤维织物作为航天器空间碎片超高速撞击损伤防护结构的增强材料用于航天领域的可行性.实验采用的基本构形为Whipple防护结构,玄武岩纤维布按不同... 针对加入玄武岩纤维织物对Whipple防护结构损伤产生的影响进行了实验研究.探讨了将玄武岩纤维织物作为航天器空间碎片超高速撞击损伤防护结构的增强材料用于航天领域的可行性.实验采用的基本构形为Whipple防护结构,玄武岩纤维布按不同方案布置在结构中.实验分析表明,玄武岩纤维布的防护作用在于:其发生击穿破坏时,击穿孔处的纤维束产生的断裂和孔边处纤维束产生的变形消耗和吸收了撞击物的撞击能量;破坏时,玄武岩纤维束中逐次断裂的纤维丝与撞击物的撞击除了对撞击物产生切割作用外还在撞击物中产生高频的间歇冲击波,两者都对撞击物产生碎化作用;玄武岩纤维布自身的破坏不会再产生新的大碎片. 展开更多
关键词 空间碎片 高速撞击 WHIPPLE防护结构 玄武岩纤维
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CAST空间碎片超高速撞击试验研究进展 被引量:15
2
作者 龚自正 杨继运 +4 位作者 代福 董洪建 童靖宇 向树红 庞贺伟 《航天器环境工程》 2009年第4期301-306,401,共6页
超高速撞击试验是开展载人航天器及大型应用卫星空间碎片超高速撞击风险评估和防护设计的基础,作为我国航天器环境效应和可靠性工程验证部门的北京卫星环境工程研究所在这个领域做了大量的工作。文章介绍了二级轻气炮超高速撞击地面模... 超高速撞击试验是开展载人航天器及大型应用卫星空间碎片超高速撞击风险评估和防护设计的基础,作为我国航天器环境效应和可靠性工程验证部门的北京卫星环境工程研究所在这个领域做了大量的工作。文章介绍了二级轻气炮超高速撞击地面模拟试验技术、典型防护结构防护性能的超高速撞击试验验证、载人航天器外露材料超高速撞击特性、毫米级弹丸7km/s以上超高速稳定发射技术探索、高性能防护结构研究等方面的若干近期进展。展望了我国空间碎片防护需求和地面超高速撞击试验研究的发展方向。 展开更多
关键词 空间碎片 超高速撞击试验 防护结构 弹道极限特性 二级轻气炮
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柔性多层冲击空间碎片防护结构设计与试验 被引量:11
3
作者 王巍 郑世贵 常洁 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期82-86,共5页
充气展开密封结构是未来空间站以及大型空间居住舱的理想构建形式,其外蒙皮由气密层、增强层、微流星体和空间碎片防护层、辐射保护层以及热控层组成。为了既满足对空间碎片的防护,又满足折叠、收纳以及展开的要求,空间碎片防护层需要... 充气展开密封结构是未来空间站以及大型空间居住舱的理想构建形式,其外蒙皮由气密层、增强层、微流星体和空间碎片防护层、辐射保护层以及热控层组成。为了既满足对空间碎片的防护,又满足折叠、收纳以及展开的要求,空间碎片防护层需要采用多层冲击防护结构设计。基于多层冲击防护结构,采用国产的玄武岩纤维材料和芳纶织物的特性参数,根据弹道极限方程设定了柔性空间碎片防护层的设计参数,并通过高速撞击试验对根据设计参数生产的试验件进行了试验验证,试验结果与柔性多层冲击防护结构的弹道极限方程吻合较好。 展开更多
关键词 多层冲击结构 空间碎片 防护层 柔性防护结构 充气展开密封结构
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填充式防护结构填充层撞击特性研究 被引量:8
4
作者 闫军 郑世贵 《载人航天》 CSCD 2013年第1期10-14,共5页
填充式防护结构是国际空间站广泛应用的一种空间碎片防护结构,填充层材料的选择是填充式防护结构研制的最重要环节。对国内可用的几种高模量、高强度填充层材料进行了超高速撞击试验,并根据试验结果进行了工程应用推荐。
关键词 空间碎片防护 填充式防护结构 超高速撞击试验
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航天器微流星体及空间碎片防护结构性能分析 被引量:5
5
作者 张伟 庞宝君 张泽华 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期603-606,共4页
微流星体及空间碎片是航天器的公认威胁 .微流星体及空间碎片的高速撞击能导致航天器严重的损伤和灾难性的失效 .防护结构设计是航天器设计的一个重要问题 .在综合分析国际上已采用和研究航天器微流星体及空间碎片防护结构防护性能预报... 微流星体及空间碎片是航天器的公认威胁 .微流星体及空间碎片的高速撞击能导致航天器严重的损伤和灾难性的失效 .防护结构设计是航天器设计的一个重要问题 .在综合分析国际上已采用和研究航天器微流星体及空间碎片防护结构防护性能预报方程的基础上 ,给出了不同防护材料和结构形式防护在超高速撞击下的撞击极限曲线 .讨论了防护结构参数变化对防护性能的影响 .通过曲线分析得出各防护结构在第一门槛值速度区间的防护性能是比较低的 ,正撞击损伤更严重 。 展开更多
关键词 航天器 微流星体 空间碎片 超高速撞击 防护结构 防护性能 设计
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近地轨道航天器微流星及空间碎片风险度分析研究 被引量:2
6
作者 张伟 庞宝君 +1 位作者 邹经湘 张泽华 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2000年第10期52-55,共4页
以单防护屏防护结构为例 ,根据描述其防护性能的撞击极限方程 ,微流星及空间碎片环境数学模型 ,建立了航天器结构的有限元分析模型 ,进行了航天器在微流星及空间碎片环境下风险度的初步分析 ,其结论可供工程实践参考。
关键词 航天器 微流量 空间碎片 防护方案 风险度 近地轨道
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空间碎片防护结构设计优化理论方法研究 被引量:5
7
作者 袁俊刚 曲广吉 +1 位作者 孙治国 韩增尧 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期243-248,共6页
航天器空间碎片防护结构设计优化在国际上属前沿课题,防护结构设计优化理论方法是其关键技术之一。在防护优化理论模型及其优化算法研究方面取得了突破性进展,建立了综合各类典型防护结构构型的统一的防护优化数学模型,提出了解决防护... 航天器空间碎片防护结构设计优化在国际上属前沿课题,防护结构设计优化理论方法是其关键技术之一。在防护优化理论模型及其优化算法研究方面取得了突破性进展,建立了综合各类典型防护结构构型的统一的防护优化数学模型,提出了解决防护优化问题的几种算法:混合遗传算法,改进的差异演化算法和混合差异演化算法。最后采用航天器防护优化算例对防护优化理论方法进行了测试考核,优化结果表明了本文工作的可行性和有效性。 展开更多
关键词 空间碎片防护 防护结构设计 结构设计优化 差异演化算法 混合遗传算法
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多层冲击防护结构研究进展 被引量:5
8
作者 侯明强 童靖宇 +1 位作者 龚自正 郑建东 《装备环境工程》 CAS 2009年第4期27-32,共6页
介绍了一种先进的空间碎片防护结构——多层冲击防护结构,以及多层冲击防护结构防护性能与结构参数的关系。从工程应用角度,总结了适合于多层冲击防护结构的弹道极限方程、设计方程和应用技术。
关键词 空间碎片 防护结构 弹道极限方程
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航天器防护结构弹道极限数值模拟 被引量:5
9
作者 刘有英 王海福 朵英贤 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第SD期915-918,共4页
采用 AUTODYN-2D 无网格 SPH 数值技术,对遭遇速度为(2~11)km/s 条件下球形铝弹丸正碰撞Whipple 防护结构的弹道极限(临界弹丸直径)进行了数值模拟。结果表明,数值模拟结果与实验值相当吻合,且弹道极限随碰撞速度增大呈现为三种不同的... 采用 AUTODYN-2D 无网格 SPH 数值技术,对遭遇速度为(2~11)km/s 条件下球形铝弹丸正碰撞Whipple 防护结构的弹道极限(临界弹丸直径)进行了数值模拟。结果表明,数值模拟结果与实验值相当吻合,且弹道极限随碰撞速度增大呈现为三种不同的变化趋势。当碰撞速度 V≤3km/s 或 V≥7km/s 时,临界弹丸直径随碰撞速度增大而减小;当3km/s<V<7km/s 时,临界弹丸直径随碰撞速度增大而增大。 展开更多
关键词 空间碎片 超高速碰撞 航天器 防护结构 SPH 数值模拟
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载人航天器空间碎片防护与减缓设计 被引量:2
10
作者 雷剑宇 张永 +1 位作者 郑世贵 张亚峰 《航天器环境工程》 2012年第4期388-391,共4页
为降低空间碎片撞击所带来的威胁,文章针对某载人航天器进行了空间碎片撞击风险分析,并设计了空间碎片专用防护结构,制定了轨道规避策略;同时针对重点设备进行钝化设计,并采用寿命末期有控离轨制动方案。以上措施可有效实现空间碎片减缓。
关键词 载人航天器 空间碎片防护 空间碎片减缓 空间碎片规避
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8km/s超高速撞击下的碎片云与Whipple结构损伤特性研究 被引量:3
11
作者 张品亮 龚自正 +5 位作者 田东波 武强 曹燕 宋光明 陈川 李明 《空间碎片研究》 2020年第3期37-42,共6页
本文基于8km/s超高速撞击实验和数值仿真开展了碎片云特性研究。实验在二级轻气炮上进行,获得了清晰的碎片云形貌图像,研究了不同直径弹丸超高速撞击对碎片云特性的影响规律。结果表明:实验与数值仿真结果一致,在撞击极限曲线和碎片云... 本文基于8km/s超高速撞击实验和数值仿真开展了碎片云特性研究。实验在二级轻气炮上进行,获得了清晰的碎片云形貌图像,研究了不同直径弹丸超高速撞击对碎片云特性的影响规律。结果表明:实验与数值仿真结果一致,在撞击极限曲线和碎片云相态变化点7km/s前后,碎片云轴向和径向速度与t/D的关系规律不同。在撞击速度为8km/s时,弹丸直径越大碎片云主体结构的轴向速度和扩散速度就越大,对后墙造成的损伤程度和区域就越大。后墙中心损伤区域发生了明显的液化现象,后墙损伤模式为轴线上的鼓包和层裂剥落,后墙前表面损伤区域和后表面层裂剥落区域直径随着弹丸直径的减小而减小。最后,获得了防护结构的临界弹丸直径。 展开更多
关键词 碎片云 超高速撞击 空间碎片 防护结构 损伤特性
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一种新的Whipple防护结构弹道极限方程准确率分析 被引量:3
12
作者 郑建东 龚自正 +2 位作者 童靖宇 张森 侯明强 《航天器环境工程》 2012年第2期134-138,共5页
文章提出一种新的Whipple防护结构弹道极限方程,对之进行了准确率分析,并与NASA约翰逊空间中心最新的Christiansen方程进行了对比。结果显示:新方程对国内外大量试验数据的预测准确率达到了78%,而Christiansen方程的预测准确率为72%。... 文章提出一种新的Whipple防护结构弹道极限方程,对之进行了准确率分析,并与NASA约翰逊空间中心最新的Christiansen方程进行了对比。结果显示:新方程对国内外大量试验数据的预测准确率达到了78%,而Christiansen方程的预测准确率为72%。对于国内200多次超高速碰撞试验数据,新方程预测准确率为78%,而Christiansen方程仅为61%。可见,文章所提出的新方程对国内外材料具有高准确率和普适性,能够满足工程需要。该方程有效克服了国外有关弹道极限方程预测准确率低及通用性不强等缺点,可为我国空间站的M/OD撞击风险评估和防护设计提供技术支持及保障。 展开更多
关键词 空间碎片 WHIPPLE防护结构 弹道极限方程 超高速撞击试验
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低温下Whipple防护结构超高速撞击效应研究 被引量:3
13
作者 杨继运 徐坤博 +4 位作者 简亚彬 曹燕 李宇 龚自正 赵晶晶 《航天器环境工程》 2011年第4期318-322,共5页
文章研究了低温下空间碎片对典型Whipple防护结构的超高速撞击效应。首先在二级轻气炮设备上研制出使用液氮可将撞击靶冷却至-150℃且满足低温超高速撞击试验要求的低温装置。利用该装置开展了低温条件下的超高速撞击试验,对低温和室温... 文章研究了低温下空间碎片对典型Whipple防护结构的超高速撞击效应。首先在二级轻气炮设备上研制出使用液氮可将撞击靶冷却至-150℃且满足低温超高速撞击试验要求的低温装置。利用该装置开展了低温条件下的超高速撞击试验,对低温和室温两种条件下的试验结果进行了比对,并分别对缓冲屏穿孔特性、碎片云特性和后墙损伤特性之间的差异进行了分析。文章最后给出低温下典型Whipple防护结构的弹道极限曲线。 展开更多
关键词 空间碎片 防护结构 超高速撞击 低温效应
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航天器可防护/感知一体化结构技术方案 被引量:2
14
作者 徐欣 邓卫华 +2 位作者 龚自正 张品亮 刘江 《空间碎片研究》 2022年第2期11-17,共7页
目前,我国除了空间站外,其他航天器均未进行空间碎片防护设计,处在空间碎片超高速撞击的严重威胁之下。在我国现有的高强度先进防护材料的研究基础上,以航天器的可防护/感知一体化结构设计为目标,探究将空间碎片防护、隔热和撞击感知等... 目前,我国除了空间站外,其他航天器均未进行空间碎片防护设计,处在空间碎片超高速撞击的严重威胁之下。在我国现有的高强度先进防护材料的研究基础上,以航天器的可防护/感知一体化结构设计为目标,探究将空间碎片防护、隔热和撞击感知等多种功能集成于航天器结构中,构建航天器一体化结构的综合性能评价方法与体系。 展开更多
关键词 空间碎片 航天器防护
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可快速展开式空间碎片柔性防护系统概念及关键技术探讨 被引量:3
15
作者 武强 龚自正 +3 位作者 李明 宋光明 田东波 刘海 《航天器环境工程》 2020年第6期540-545,共6页
针对航天器对cm级空间碎片的防护需求,提出一种可快速充气展开式空间碎片柔性防护系统概念,旨在借助大间距柔性防护屏多重破碎与气体烧蚀减速的联合作用,实现防护能力的大幅提升。在分析国内外空间碎片柔性防护结构发展概况与瓶颈的基础... 针对航天器对cm级空间碎片的防护需求,提出一种可快速充气展开式空间碎片柔性防护系统概念,旨在借助大间距柔性防护屏多重破碎与气体烧蚀减速的联合作用,实现防护能力的大幅提升。在分析国内外空间碎片柔性防护结构发展概况与瓶颈的基础上,研究可快速充气展开式系统的组成和工作原理,总结并梳理出研制本系统涉及的关键技术,以期为我国高价值航天器天基动能防护的后续研究提供技术参考。 展开更多
关键词 空间碎片 柔性防护 快速展开 烧蚀减速 仿真分析
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高强高模聚乙烯复合材料超高速碰撞实验研究 被引量:3
16
作者 王等旺 张德志 李捷 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期234-237,共4页
高强高模聚乙烯(UHIMPE)复合材料具有许多优异性能,在航空航天领域有着广泛的应用前景。利用二级轻气炮,开展了UHIMPE复合材料Whipple防护结构超高速碰撞实验,并与相同面密度的硬铝2A12进行了对比,对前板开孔和后板破坏情况进行了测量... 高强高模聚乙烯(UHIMPE)复合材料具有许多优异性能,在航空航天领域有着广泛的应用前景。利用二级轻气炮,开展了UHIMPE复合材料Whipple防护结构超高速碰撞实验,并与相同面密度的硬铝2A12进行了对比,对前板开孔和后板破坏情况进行了测量和观察。根据实验结果定性分析了UHIMPE复合材料防护结构弹道极限曲线的走向。实验结果表明,UHIMPE复合材料不能更有效地破碎弹丸,有着比硬铝2A12更差的防护性能。 展开更多
关键词 空间碎片 超高速碰撞 WHIPPLE防护结构 高强高模聚乙烯复合材料 弹道极限
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梯度复合Whipple防护结构的超高速撞击实验 被引量:3
17
作者 黄鑫 凌中 +2 位作者 刘宗德 张虎生 戴兰宏 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期92-98,共7页
利用二级轻气炮在撞击速度3.5和5.5km/s下对3种防护结构(两种梯度复合Whipple防护结构以及传统Whipple防护结构)进行了超高速撞击实验,并利用SEM对前板冲孔进行了微观观测。实验结果表明:采用非晶合金复合的梯度防护结构,在弹丸撞击速度... 利用二级轻气炮在撞击速度3.5和5.5km/s下对3种防护结构(两种梯度复合Whipple防护结构以及传统Whipple防护结构)进行了超高速撞击实验,并利用SEM对前板冲孔进行了微观观测。实验结果表明:采用非晶合金复合的梯度防护结构,在弹丸撞击速度为3.5和5.5km/s时,防护性能均优于传统Whipple防护结构;而采用陶瓷复合的梯度防护结构,则在弹丸撞击速度为5.5km/s时具有明显的优势。通过量纲分析,获得了影响梯度复合Whipple防护结构防护性能的重要量纲一参数,揭示梯度层的存在,可有效提高弹丸破坏数,从而提高新结构防护性能。 展开更多
关键词 固体力学 非晶合金 陶瓷 超高速撞击 空间碎片 WHIPPLE防护结构
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Experimental Study and Numerical Simulation of Hypervelocity Projectile Impact on Double-Wall Structure 被引量:1
18
作者 陈沿海 张庆明 黄风雷 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2004年第3期280-284,共5页
Tests of hypervelocity projectile impact on double-wall structure were performed with the front wall ranging from 0.5 mm to 2.0 mm thick and different impact velocities. Smooth particle hydrodynamics (SPH) code in LS-... Tests of hypervelocity projectile impact on double-wall structure were performed with the front wall ranging from 0.5 mm to 2.0 mm thick and different impact velocities. Smooth particle hydrodynamics (SPH) code in LS-DYNA was employed for the simulation of hypervelocity impact on the double-wall structure. By using elementary shock wave theory, the experimental results above are analyzed. The analysis can provide an explanation for the penetration mechanism of hypervelocity projectile impact on double-wall structure about the effect of front wall thickness and impact velocity.. 展开更多
关键词 hypervelocity impact double-wall structure SPH space debris spacecraft shield
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铝-碳纤维复合材料复合防护屏设计与实验研究 被引量:2
19
作者 苗常青 王华吉 +2 位作者 曹昱 李垚 谭惠丰 《实验力学》 CSCD 北大核心 2010年第2期113-119,共7页
针对空间碎片防护性能要求,本文设计了一种新型的多层铝-碳纤维复合材料防护屏,本文应用二级轻气炮对铝防护屏、碳纤维环氧复合材料防护屏及铝-碳纤维环氧复合材料防护屏进行了高速撞击实验,对比了三种防护屏的防护性能,研究了厚度和面... 针对空间碎片防护性能要求,本文设计了一种新型的多层铝-碳纤维复合材料防护屏,本文应用二级轻气炮对铝防护屏、碳纤维环氧复合材料防护屏及铝-碳纤维环氧复合材料防护屏进行了高速撞击实验,对比了三种防护屏的防护性能,研究了厚度和面密度相同时防护屏的防护性能差异。研究结果表明铝-碳环氧复合材料复合防护屏具有更加优异的防护性能。 展开更多
关键词 空间碎片 高速撞击 防护屏
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后墙拆分结构防护性能的实验和计算对比研究 被引量:1
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作者 文雪忠 黄洁 +3 位作者 赵君尧 柯发伟 马兆侠 柳森 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期116-124,共9页
为验证利用后墙拆分方式提升防护结构性能的可行性,通过开展数值模拟(铝弹丸直径6.0 mm,撞击速度5.0~8.3 km/s)和超高速撞击实验(铝弹丸直径6.0 mm,撞击速度约8.3 km/s),研究了3种防护结构的性能差异以及不同撞击速度对结构防护性能的... 为验证利用后墙拆分方式提升防护结构性能的可行性,通过开展数值模拟(铝弹丸直径6.0 mm,撞击速度5.0~8.3 km/s)和超高速撞击实验(铝弹丸直径6.0 mm,撞击速度约8.3 km/s),研究了3种防护结构的性能差异以及不同撞击速度对结构防护性能的影响。防护结构主要包括Whipple结构和两种后墙拆分结构。针对直径6.0 mm铝弹丸分别以5.0、6.0、7.0、8.3 km/s的速度撞击防护结构的工况,借助Autodyn软件开展了数值模拟,并将模拟结果与在弹道靶设备上获得的超高速撞击实验结果进行了对比。模拟结果与实验结果均表明,在相同撞击状态下两种后墙拆分结构的防护性能有所差异,但均优于相同面密度的Whipple结构,且随着撞击速度的提高,这种优势具有增大的趋势。 展开更多
关键词 空间碎片 WHIPPLE防护结构 超高速撞击 后墙
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