空间碎片柔性防护结构超高速撞击试验研究.pdf

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1、第２３卷第２期载人航天Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．２２０１７年４月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＡｐｒ．２０１７空间碎片柔性防护结构超高速撞击试验研究苗常青，杜明俊，黄磊，祖振南（哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国防科技重点实验室，黑龙江哈尔滨１５０００１）摘要：针对由多层柔性复合材料制成的柔性防护屏构成的空间碎片柔性防护结构的防护效果问题，进行了超高速撞击试验和撞击损伤测试分析，得到了芳纶纤维布、芳纶环氧复合材料及铝合金多屏防护结构的空间碎片防护性能，结果表明：柔性防护结构具有较高的折叠效率（展开折叠比≥８），能有效减小防护结构的

2、发射体积；柔性防护结构展开后，可显著增加防护结构的防护屏数和屏间距，能显著提高其防护性能；在碎片撞击速度３.５ｋｍ／ｓ时，柔性防护结构可以达到与相同面密度铝合金防护结构相当的防护能力。该柔性防护结构可为空间舱站、卫星等航天器碎片防护提供一条有效的解决途径。关键词：柔性防护结构；柔性复合材料；空间碎片；超高速撞击中图分类号：Ｖ４２３文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１７）０２⁃０１７３⁃０４ＥｘpｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＨｙpｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙＩｍpａｃｔＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｌｅｘｉｂ

3、ｌｅＡｎｔｉ⁃ｄｅｂｒｉｓＭｕｌｔｉ⁃ｓｈｉｅｌｄｓＳｔｒｕｃｔｕｒｅＭＩＡＯＣｈａｎｇｑｉｎｇ，ＤＵＭｉｎｇｊｕｎ，ＨＵＡＮＧＬｅｉ，ＺＵＺｈｅｎｎａｎ（ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎＳｐｅｃｉａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｈｙｐｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔｃｈａｒａｃ⁃ｔ

4、ｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｔｉ⁃ｄｅｂｒｉｓｍｕｌｔｉ⁃ｓｈｉｅｌｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍａｄｅｏｆｍｕｌｔｉ⁃ｌａｙｅｒｆｌｅｘｉｂｌｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉ⁃ａｌｓ．Ｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｔｈｅａｒａｍｉｄｆｉｂｅｒｆａｂｒｉｃ，ｔｈｅａｒａｍｉｄ／ｅｐｏｘｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ａｎｄｔｈｅａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｔｉ⁃ｄｅｂｒｉｓｍｕｌｔｉ⁃ｓｈｉｅｌ

5、ｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｕｌｄｂｅｆｏｌｄｅｄｗｉｔｈｈｉｇｈｆｏｌｄｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（Ｆｏｌｄｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ≥８）ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｒｅ⁃ｄｕｃｅｔｈｅｌａｕｎｃｈｖｏｌｕｍｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｈｅｓｈｉｅｌｄｓｃｏｕｌｄｂｅｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｓｐａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｈｉｅｌｄｓｃｏｕｌｄｂｅｅｘｐａｎｄｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｌｅｘｉｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｕｓｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｅｒｆ

6、ｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｔｉ⁃ｄｅｂｒｉｓｍｕｌｔｉ⁃ｓｈｉｅｌｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍ⁃ｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｔｉ⁃ｄｅｂｒｉｓｍｕｌｔｉ⁃ｓｈｉｅｌｄｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｓａｍｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙａｓｔｈｅａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｍｕｌｔｉ⁃ｓｈｉｅｌｄｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｔｔｈｅ３.５ｋｍ／ｓｉｍｐａｃｔｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｔｉ⁃ｄｅｂｒｉｓｍｕｌｔｉ⁃ｓｈｉｅｌｄｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ

7、ｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｄｅｂｒｉｓｄｅｆｅｎｓｅｏｆｔｈｅｓｐａｃｅ⁃ｓｔａｔｉｏｎｏｒｏｔｈｅｒｓｐａｃｅｃｒａｆｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｔｉ⁃ｄｅｂｒｉｓｍｕｌｔｉ⁃ｓｈｉｅｌｄｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｆｌｅｘｉｂｌｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ；ｓｐａｃｅｄｅｂｒｉｓ；ｈｙ⁃ｐｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔ［１⁃３］式刚性结构。柔性防护结构由多屏柔性防护１引言屏构成，每屏柔性防护屏由多层柔性复合材料制空间碎片对航天

8、器的危害日益严重，须利用成，以充气展开支撑管作为展开和支撑结构单元，防护结构提高大型航天器———特别是载人航天器发射前折叠包装，入轨后充气展开并固化成形为的空间碎片撞击防护能力，目前空间碎片防护结多屏增强型空间碎片防护结构，可利用较小发射构主要有单屏、双屏、多屏