卫星在空间碎片撞击下的易损性分析方法研究-论文.pdf

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1、第28卷第3期实验流体力学VoI．28。NO．32014年O6月JournalofExperimentsinFluidMechanicsJun．，2014文章编号：1672—9897(2014)03—0087—06doi：10．11729／syltlx2014pz4O卫星在空间碎片撞击下的易损性分析方法研究周智炫，黄洁，任磊生，李毅，柳森(中国空气动力研究与发展中心，四川I绵阳621000)摘要：针对厘米／毫米级空间碎片对卫星的撞击风险评估，在对卫星部件的失效模式及影响分析(FMEA)的基础上，结合射线跟踪法和失效树分析法建立一种卫星目标的易损性分析方法，计算卫星在

2、空间碎片撞击下导致不同损伤等级的系统失效概率P／。详细介绍了该易损性分析方法的总体思路和各项关键技术，并给出了应用实例。该方法可推广应用于载人航天器上，对于航天器的撞击风险评估和防护结构优化设计有重要意义。关键词：卫星；空间碎片；易损性；风险评估中图分类号：V423．4文献标识码：AResearchonvulnerabilityanalysismethodforsatelliteimpactedbyspacedebrisZhouZhixuan，HuangJie，RenLeisheng，LiYi，LiuSen(ChinaAerodynamicsResearchandD

3、evelopmentCenter，MianyangSichuan621000，China)Abstract：Forthesakeofriskassessmentsofcentimeter／millimeter—levelspacedebrisimpac—tingsatellites，avulnerabilityanalysismethodhasbeendevelopedtoestimatethesystemfailureprobabilityPKHofsatellitewithdifferentdamagedegree．Theproposedmethodiscons

4、tructedonthebasisofFailureModeandEffectAnalysis(FMEA)，combinedwithShot—linemethodandfailuretreemethod．Inthispaper，themainideaandeachkeytechniqueofthisvulnerabilityanal—ysismethodindetai1wereintroducedandanapplicationexamplewaspresentedintheend．Thismethodcanbeappliedformannedspacemissio

5、nsalso，whichiSsignificantforriskassessmentsofaircraftsandshieldingstructuredesignoptimization．Keywords：satellite；spacedebris；vulnerability；riskassessment数载人航天器来说，这种评价标准是适宜的[3]，但对O引目于无人航天器(如卫星)来说，防护结构的击穿并不一日益增长的空间碎片已对在轨航天器的安全构定会引起部件失效。]，部件功能的降阶也不一定会成了严重的威胁。目前，平均尺寸在10cm以上的空引起整个卫星系统失效，因而，

6、在评估卫星等无人航间碎片可通过地基雷达和望远镜等探测手段进行监天器遭受空间碎片撞击后的失效风险时，有必要从航测和预警，采用轨道机动规避策略使航天器避免碰撞，天器在被撞击后的结构损伤程度和功能降阶程度两然而对于厘米级(<10cm)的空间碎片，尚无法精密跟方面着手，综合评价航天器的易损性。EMI的N．踪和定轨，而毫米级的微流星体／空间碎片(Meteoriod／Welty等人提出了一种用于预测空间碎片撞击卫星OrbitalDebris，M／0D)更是无法监测，因而只能采取的系统级影响的分析计算方法l8]。在文中，N．Welty结构防护措施对航天器加以防护，以降低航天器遭遇

7、等人结合M／OD环境模型、弹道极限方程和航天器致命性碰撞的风险_】]。因此，厘米级、毫米级的M／暴露面积遮挡处理算法等计算航天器在空间碎片撞OD对航天器的威胁性非常大。击下的结构毁伤概率，利用失效树分析法(Fault各国在进行空间碎片对航天器的风险评估时，通TreeAnalysis，FTA)分析航天器内部部件的功能失常采用的标准是“非击穿概率”(PNP)”[2]。对于大多效程度，为航天器的失效概率分析提供了一种新思收稿日期：2013-06—09；修订日期：20】3-1225通讯作者：黄洁，E—mail：liuchuangruil@126．corn引用格式：Zho