空间环境下编织材料填充式结构超高速撞击损伤机理研究

编织材料填充式结构是一种新型的航天器空间碎片防护结构，目前对这种填充式防护结构，在模拟空间环境下，还没有建立标准的实验方法和完整的防护性能评价体系，本项目将借助先进的实验设备和力学分析方法，发展新的技术手段和实验方法，分析二次碎片云中碎片粒子的质量分布和速度分布，建立二次碎片云扩展模型，得出撞击粒子破碎与编织材料纤维尺寸效应关系，进而分析防护结构的宏观损伤破坏模式与材料的微观破坏机理之间的关系，为能准确地对编织材料的破碎弹丸能力及其填充式防护结构的超高速撞击防护能力进行评价创造条件，进一步提高我国在航天器空间碎片超高速撞击防护领域的研究水平，为编织材料填充式防护结构的实际应用打下坚实的理论基础。

编织材料填充式结构是一种新型的航天器空间碎片防护结构，其超高速撞击防护性能与填充材料特性、编织纤维尺寸、填充层位置等设计参数密切相关。同时，空间环境因素引起的填充材料疲劳损伤所造成的高速撞击防护性能下降是防护结构设计中必须考虑的问题。本项目针对空间环境下编织材料填充式结构的高速撞击损伤与防护问题进行了深入研究。针对防护结构参数设计，研究了编织材料防护屏对高速撞击粒子的破碎效应，分析了高速粒子撞击编织材料防护屏不同位置对次生碎片粒子分布的影响，得到了撞击粒子破碎与编织材料纤维尺寸的关系。对编织材料填充式结构的高速撞击极限问题进行了研究，分析了编织物填充层对次生小碎片粒子的减速与动能耗散作用。基于撞击粒子的动能耗散，研究了编织布/铝板组合结构的高速撞击损伤与防护特性，提出了编织布/铝板组合防护结构的设计原则。针对空间环境因素对填充材料的疲劳损伤问题，研究了高低温交变、电子辐照、高真空等空间极端环境对编织材料填充式结构高速撞击防护性能的影响规律。