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航天器易损性分析与解体模型的优化方案

时间:2023-07-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:美国开发了一种可以快速评估卫星部件受碎片撞击后的易损面积和部件毁伤概率的模型HIVAM。空间碎片撞击下航天器的解体模型对建立高精度的空间碎片环境模型、评估空间突发事件、分析空间碎片态势演化等十分重要。美国从2014年开始持续推进以DebriSat Project为代表的卫星遭遇超高速撞击后的解体模型,计划2020年完成。图6-9卫星整星撞击解体模型试验(见彩插)

航天器易损性分析与解体模型的优化方案

易损性主要研究:①获得航天器遭遇碎片撞击后其组件/分系统的损伤阈值、损伤程度与撞击参数的关系等;②获得航天器组件/分系统的损伤模式及机理;③建立损伤准则。由于航天器上部件/分系统繁多、各自失效模式及其对系统的影响差别很大、不同部件/分系统对碎片撞击的敏感程度各异,使得这项研究具有很大挑战性。易损性是IADC防护工作组未来几年内主要的研究内容之一,IADC已经部署了对太阳电池阵、电缆蓄电池电子盒、多层绝热材料、压力容器、流体管道、透明材料、卫星结构材料等航天器组件/分系统的有关研究[3]。美国开发了一种可以快速评估卫星部件受碎片撞击后的易损面积和部件毁伤概率的模型HIVAM。该模型借助了飞机、导弹的易损性分析模型COVART和FASTGEN代码的输出,直接耦合低速碰撞模型,确保了碎片低速、高速和超高速撞击时的平滑过渡,可以定量、快速地计算卫星部件承受碎片超高速撞击的易损性面积和毁伤概率,为卫星防护系统的设计和易损性分析提供支持。

空间碎片撞击下航天器的解体模型对建立高精度的空间碎片环境模型、评估空间突发事件、分析空间碎片态势演化等十分重要。美国从2014年开始持续推进以DebriSat Project为代表的卫星遭遇超高速撞击后的解体模型,计划2020年完成。该项目由NASA的ODPO和美国空军空间与导弹系统中心(AF Space and Missile Systems Center,SMC)联合资助,ODPO牵头(具体在约翰斯空间中心,JSC)联合航空航天公司及美国空军阿诺德工程开发综合体(AF Arnold Engineering DevelopmentComplex,AEDC)和航空航天公司、佛罗里达大学共同参与,其目的是改进以前建立的卫星遭遇超高速撞击后的解体模型(Satellite Orbital Debris Characterization Impact Test,SOCIT)。典型的卫星解体试验如图6-9所示。试验中模拟卫星尺寸为45.7 cm×45.7 cm×50.8 cm,力图通过试验获得卫星解体的撞击能量阈值和撞击产生的碎片分布规律,研究非球形弹丸撞击效应,并校验数值模拟的精度。(www.xing528.com)

图6-9 卫星整星撞击解体模型试验(见彩插)

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