单层板超高速撞击声发射波的频谱特征分析

空间碎片撞击航天器的威胁对发展在轨感知系统提出需求，为研制基于声发射技术的感知系统，有必要研究超高速撞击产生的声发射信号波形特征。进行了铝弹丸超高速撞击单层板的实验，利用超声传感器采集到声发射波形，并使用小波变换对波形进行频谱分析。结果表明：在1～4km／s的撞击速度范围内，超高速撞击在单层板内引起的声发射波主要是AO模式、S0模式及S2模式的弹性板波；A0模式波形随撞击速度增大而减弱，其余2种模式则随之增强；成坑撞击波形具有较强的A0模式，击穿撞击波形具有较强的S0模式和S2模式。引入超高速撞击过程中的法向冲击作用和径向扩孔作用的概念，分析了上述规律。

空间碎片环境工程模式参数分析

为了评估空间碎片对航天器造成的危害 ,必须建立空间碎片环境工程模式。文章介绍了空间碎片环境的特点及其工程模式表征方法 ,并比较、分析了几种主要空间碎片环境工程模式的参数 ;从数学建模及风险评估应用的需求出发 。

单层板撞击成坑声发射辨识及参数估计研究

空间碎片撞击航天器的威胁对发展在轨感知系统提出需求,为研制基于声发射技术的感知系统,有必要研究利用声发射波形分析对防护结构进行损伤模式辨识的方法。文章利用超声传感器进行了铝弹丸超高速撞击单层板的声发射信号采集实验及其数值仿真,并对波形在时域和频域内进行分析,结果表明:声发射波形的主波谷值随撞击速度增加而线性增加,直到防护结构被击穿;声发射波形中的高频分量与低频分量幅值之比存在一个区别成坑模式与击穿模式的阈值。基于上述结果提出了一种在撞击弹丸尺寸已知条件下辨识成坑模式并对其撞击速度及其弹坑尺寸进行估计的方案。

声发射Lamb波计算及其空间碎片撞击监测应用

Lamb波计算是板波声发射技术中的重要理论基础。介绍了几种板波声发射技术中的Lamb波计算方法,通过计算机代码采用不同方法计算了远场工况下的波形并与文献实验结果进行对比,分析其适用特点。选取合适计算方法应用于模拟空间碎片撞击声发射信号计算中,展示了其在此领域的应用前景。

碎片云动量特性数值仿真研究

铝合金球形弹丸高速撞击薄铝板时，会造成薄铝板穿孔并自身发生破碎，在铝板前后两侧产生碎片云，分别为反溅碎片云和穿透碎片云。反溅碎片云及穿透碎片云具有各自的动量特性，对其动量特性的研究有助于为碎片云理论建模提供依据。采用AUTODYNV6．0软件对直径为6．35mm的Al1100-O球形弹丸高速正撞击6种厚度的Al6061-T6薄板进行了数值仿真计算，撞击速度为1．0～5．0km／s。得到上述两种碎片云的动量，确定了动量值随撞击速度口及薄板厚度艿的变化规律。同时，利用仿真得到的动量数据，采用多元回归方法，分别建立了两种碎片云动量模型。最后，对美国国家航空航天局（NASA）报告给出的7种工况下的撞击实验进行了数值仿真计算，并将动量值与实验结果进行了比较，得到的比较结果可用以分析数值仿真的有效性。

超高速撞击损伤的声发射波特征研究

利用二级轻气炮发射铝弹丸撞击铝板来模拟空间碎片对航天器舱壁结构的撞击,通过声发射传感器得到结构中的应力波动信号。对声发射信号进行小波时频分析和重构,得到信号的低频和高频部分,将重构信号的峰值作为特征值,分析了速度、成坑深度、损伤直径与声发射特征之间的关系。结果表明声发射低频信号的第一与第二峰值幅度比值可以作为撞击损伤的特征参数,并得到了成坑深度、损伤直径与声发射特征之间的经验公式。

基于虚拟波阵面的层合板声发射源定位

空间碎片在轨感知系统对层合板中的声发射源定位提出了需求,这是声发射定位技术的重要研究课题。利用虚拟波阵面的概念提出了一种应用于层合板的多传感器声发射源定位方法,将定位方程的求解转化为求取一元函数最小值的优化问题,并利用黄金分割法对其进行求解。在玻璃/环氧单向铺设层合板与正交铺设层合板上对铅芯折断波源进行了定位实验。结果表明,该方法可有效应用于层合板定位问题,当材料波速较低时定位精度较高,并在采用多传感器阵列时可取得比3传感器阵列更高的定位精度。该研究结果也为空间碎片在轨感知系统的研制提供了参考。

空间碎片撞击在轨感知技术研究综述

随着航天发射活动的日益频繁,空间碎片环境随之恶化.为了应对空间碎片的撞击威胁,人们提出了用空间碎片撞击在轨感知系统实时监测航天器在轨遭受空间碎片撞击的情况.文章在对国内外相关研究机构研究成果的调研基础上,介绍了国内外在空间碎片撞击在轨感知技术领域的研究现状,对各国基于超高速撞击声发射技术的空间碎片撞击在轨感知技术的发展状况进行了全面评述,重点介绍了国内的研究进展.最后基于国内航天事业需要,探讨了未来发展方向.

天基在轨空间碎片撞击感知系统研究现状及关键技术

航天器遭受空间碎片撞击的威胁日益严重,对天基在轨空间碎片撞击感知系统的研究与开发提出了迫切需求。为了更好地为配合开展感知系统的研究,通过分析各种空间碎片天基在轨撞击感知技术的研究现状,提出了系统必须满足的相关问题,给出了系统组成、关键技术和工作模式。

基于HHT变换的声发射源平面定位方法

为了应对空间碎片的威胁,研制了一种基于声发射技术的用于实时监测空间碎片撞击航天器的在轨感知系统。对平面声发射源精确定位技术提出了需求。声发射信号属于非平稳随机信号,传统的小波变换无法充分获得其中携带的信息。利用HHT技术分析声发射信号波形,改进了AO模态到达时刻的确定算法,提高了线定位精度。在此基础上,将平面定位问题转化为求取函数最小值的优化问题,并利用单纯形法进行求解。在铝合金板上对铅芯折断波源进行了定位试验,结果表明,相对于小波变换,HHT更适于分析声发射信号;改进后的线定位方法和双时标法可有效应用于各向同性板的定位问题。研究结果为空间碎片在轨感知系统的研制提供了参考。

聚丙烯纤维/表面改性黄麻纤维复合膜的制备及性能

以聚丙烯(PP)纤维为基体,经碱、偶联剂表面改性处理后的黄麻纤维为第二组分,采用非织造-模压工艺制备了PP纤维/表面改性黄麻纤维复合膜,探讨了经表面改性处理后的黄麻纤维含量对复合膜的力学性能、吸水性能以及复合膜的断面形貌的影响。结果表明:随着黄麻纤维含量的增加,复合膜的拉伸强度呈先增大后减小趋势,但变化不明显,当黄麻纤维质量分数为10%时,拉伸强度达到最大为60.5MPa,复合膜的拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量也呈先增大后减小趋势,当黄麻纤维质量分数为30%时,复合膜力学性能最优,其拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量分别为6.4 GPa,80.7MPa,5.0 GPa;复合膜的吸水率(W)随黄麻纤维含量的增加而增大,当黄麻纤维质量分数为40%时,复合膜的W最大为6.6%;当复合膜中黄麻纤维质量分数小于等于30%时,PP纤维与黄麻纤维之间界面粘合良好,黄麻纤维与PP纤维紧密相连,相互交叉形成网状结构。

基于多分离剖面的航天器质心优化技术

针对一箭多星发射任务中多分离剖面的全飞行过程质量特性控制难的问题,尤其是对于飞船返回舱这样的大偏心载荷,提出按分离剖面划分质量单元,辅以质心叠加计算和质量修正的方法,求解各分离剖面的质量特性,根据各飞行剖面姿态控制能力和要求,求解各分离剖面的质心配平数据。综合各分离剖面的配重数据和结构安装形式,提出组合体状态的质心配平方案,求解全飞行周期配重最优解,从而精确控制全箭最终的质量及质心,降低姿态控制难度。

双子微纳飞行器质量特性测试及质心控制技术研究

在利用测量设备和Creo建模工具获取双子微纳飞行器各控制剖面质量特性的基础上,充分借鉴传统的配平方法,优化配重方案,实现配重质量轻量化,对各飞行状态质心偏移量进行优化控制,同时获取精确质量特性数据,从而降低对控制力矩的要求和姿态控制难度。

空间运输飞行器材料与制造技术需求分析

空间运输飞行器已经成为国际航天技术新的发展趋势,对材料和制造技术从两方面提出了新的需求:异形贮箱制造技术和热控材料与制造技术。本文对这两个问题进行了分析,结果表明:异形贮箱和热控硬件的材料与制造是制约空间运输飞行器发展的基础技术,必须在空间运输飞行器研制热潮之前先期突破。