航天器热控辐射器空间碎片防护设计及评估

针对航天器大面积热控辐射器流体管遭受空间碎片撞击概率高的特点,提出了采取热管辐射器和加强流体管路自身防护的改进措施。通过开展所在轨道的碎片环境分析和撞击风险评估,确定了流体管需要满足的防护要求。随后通过超高速撞击试验,获得了流体管路的临界直径,并在此基础上开展了热控辐射器流体管路的击穿风险失效评估。结果表明:航天器热控辐射器流体管路的非击穿概率(PNP)高于指标要求,保证了长寿命需求,设计方法可为其它热控辐射器碎片防护设计提供参考。

MLI碎片防护能力增强措施对隔热性能的影响

从原理上、实验测试和理论建模三个角度分析了MLI碎片防护增强措施对MLI隔热性能的影响。研究表明,在一定范围内增加MLI单元数、添加增强性材料、增加反射屏之间距离的措施均不会明显改变MLI的隔热性能,真空状态下20单元MLI隔离物的接触率约为40%。由于增强防护性能的措施会影响到MLI的放气性能,应研究改善增强型MLI的放气性能的措施,并在反射屏与增强性材料之间及增强性材料之间添加间隔材料。

空间碎片防护结构设计优化理论方法研究

航天器空间碎片防护结构设计优化在国际上属前沿课题,防护结构设计优化理论方法是其关键技术之一。在防护优化理论模型及其优化算法研究方面取得了突破性进展,建立了综合各类典型防护结构构型的统一的防护优化数学模型,提出了解决防护优化问题的几种算法:混合遗传算法,改进的差异演化算法和混合差异演化算法。最后采用航天器防护优化算例对防护优化理论方法进行了测试考核,优化结果表明了本文工作的可行性和有效性。

增强型MLI碎片防护能力的超高速撞击试验研究

采用超高速撞击试验的方法研究了多层隔热材料单元数、增强性材料添加层数、增强性材料添加位置及增强性材料属性等因素对增强型MLI防护性能的影响。试验结果显示,增加MLI单元数和添加增强性材料均可增加MLI的防护能力,但提高幅度会随着添加层数的增加而变小。

空间碎片防护研究最新进展

空间碎片对在轨航天器的安全运行构成了严重威胁,对航天器的撞击事件频繁发生。随着空间碎片环境的日趋恶化,航天器的防护变得越来越重要。文章从空间碎片环境模型、撞击风险评估、航天器部件损伤、防护材料与结构的超高速撞击试验、撞击试验数据库建设、超高速发射设备、在轨撞击感知、机构间超高速发射设备交叉校验等方面对国内外空间碎片防护研究的进展进行了总结,并在此基础上给出我国未来空间碎片防护研究的发展建议。

载人航天器空间碎片防护与减缓设计

为降低空间碎片撞击所带来的威胁,文章针对某载人航天器进行了空间碎片撞击风险分析,并设计了空间碎片专用防护结构,制定了轨道规避策略;同时针对重点设备进行钝化设计,并采用寿命末期有控离轨制动方案。以上措施可有效实现空间碎片减缓。

空间碎片防护需求与防护材料进展

1引言<br> 当前，我国航天事业蓬勃发展，载人航天器、通信卫星、导航卫星、遥感卫星、深空探测器、科学卫星等各种航天器呈现快速发展态势，航天器的寿命越来越长、可靠性越来越高、稳定度越来越高。而随着空间碎片环境的日益恶劣，空间碎片已成为影响航天器长寿命、高可靠性、高稳定度的重要因素之一。2013年1月22日，俄罗斯的小型激光测距卫星(BLITS)遭到小碎片撞击，并释放出一块碎片；2013年5月24日，发射不足1个月的厄瓜多尔“飞马座”（Pegaso）卫星在印度洋上空与一枚由苏联1985年发射升空的火箭燃料箱残骸发生侧面撞击，导致太阳电池翼受损，天线无法定向，卫星围绕两根轴狂转，失去了联系；“国际空间站”供航天员出舱活动的扶手遭到多次小碎片撞击，撞击形成的锋利唇缘割破了航天员的手套，导致多次舱外活动提前终止；2002年3月16日，美法联合研制的贾森-1（Jason-1）卫星遭到小碎片撞击，导致其轨道高度明显提升和随后几小时的电流波动，并释放出两块碎片；2011年，我国某卫星遭到小碎片撞击，导致姿态瞬时跳变，并永久失去了部分发电能力。

空间碎片防护设计软件包框架设计和研究进展

空间碎片防护设计软件包是我国独立设计开发和拥有自主知识产权的空间碎片撞击风险评估与防护设计优化软件系统,其风险评估软件系统已通过国际标准考题的校验。本文简要介绍了软件包项目的工程背景、研究内容和目标、技术指标和实施途径;重点总结了软件包的框架结构设计及其层次和逻辑关系以及研究工作进展和关键技术突破,并对防护设计优化系统等后续研究工作提出了关键技术攻关建议;最后对软件包的发展和应用作了展望。

空间碎片防护设计软件包框架平台的开发应用

使用PCL语言对国际商用软件PATRAN进行二次开发,从而实现了以PATRAN作为空间碎片防护设计软件包的集成框架平台,以充分利用PATRAN开放的语言开发环境、信息管理、执行控制和前后置处理方面的强大功能。文中详细介绍了二次开发所使用的方法和技术,主要包括剖析PCL函数库,在PATRAN平台上建立软件包模板的开发技术,数据库I/O接口程序设计,I/O接口文件格式设计等,文中还给出了相关部分的程序流程。

航天器空间碎片防护结构设计优化技术研究

航天器空间碎片防护结构设计优化在国际上属前沿研究课题,也是我国载人航天后续工程急需突破的技术。文章研究了防护优化理论方法,建立了适用于各类典型防护结构的两类防护优化数学模型,介绍了所采用的优化算法;完成了防护结构设计优化软件系统的重要模块防护优化算法库及防护优化求解器的设计开发;还对防护优化求解器进行了测试考核,验证了求解器的有效性、稳定性及高效性。

空间碎片被动防护技术研究的最新动向

简要介绍第22届IADC会议概况;重点总结评述空间碎片被动防护技术研究的最新动向,主要包括:撞击风险评估与防护设计优化、超高速撞击地面模拟实验、超高速撞击数值仿真、防护结构设计与新型防护材料、撞击响应分析与安全检测、应用卫星防护设计等;最后对空间碎片防护研究进行了简要总结和展望。

航天器空间碎片被动防护技术研究的总体构思

空间碎片防护问题是一项大型系统工程技术,国际上已研究几十年,并成功用于近地轨道大型航天器尤其是载人航天器的防护设计。本文根据国际发展和国内需求,对我国开展空间碎片被动防护技术研究进行了全面系统的综合评述。专题研究的总体构思主要包括:内涵、目的和目标;国内外发展状况和技术关键;指导原则和发展目标;核心技术和主要内容;技术途径和实施建议。

空间碎片及探测防护与减缓清除技术发展

文章从概念、来源、分类、危害四个方面简单介绍了空间碎片相关基本知识,阐述了空间碎片的探测防护、监视检测技术,重点研究探讨了空间碎片的减缓与清除的有关政策和技术,最后介绍了国外若干空间碎片清除计划。

填充式防护结构填充层撞击特性研究

填充式防护结构是国际空间站广泛应用的一种空间碎片防护结构,填充层材料的选择是填充式防护结构研制的最重要环节。对国内可用的几种高模量、高强度填充层材料进行了超高速撞击试验,并根据试验结果进行了工程应用推荐。

空间碎片撞击概率分析软件开发、校验与应用

航天器空间碎片撞击概率分析软件是我国独立设计开发的"空间碎片防护设计软件包"的重要组成部分。本文简要介绍了撞击概率分析软件的主要功能模块的组成,以及对该软件的正确性进行的国际标准工况校验,并给出工程应用算例。

空间出舱:时机与时长都有讲究

5月28日,神舟十八号飞船乘组成功完成了长达8.5小时的首次出舱活动,刷新了中国航天员单次出舱时长的纪录。7月3日,他们又圆满完成了历时约6.5小时的第二次出舱活动,在空间站机械臂和地面科研人员配合支持下,为空间站舱外管路、电缆及关键设备安装了空间碎片防护装置。

一种新型空间碎片回收装置及其改进措施

空间碎片是在太空中漂浮的非工作人造物体,对于航天器的安全危害巨大。空间碎片大致能够按尺寸分为三类。为了有效解决直径介于1cm至10cm的空间碎片回收的难题,本文提出了一种空间碎片回收装置,本装置借鉴了捕鱼作业中的鱼笼,有效地从原理上实现了空间碎片的捕获与回收。最终对此回收装置的姿态控制系统与碎片防护等技术难点进行相对应的分析,得出了改进方向。

纤维织物超高速碰撞热-力学特性数值模拟

针对纤维织物防护结构在空间碎片超高速碰撞下发生的变形、破碎及温升、相变等热-力学问题,引入Johnson-Cook模型及Gruneisen状态方程,结合纤维织物纱线编织几何模型及FEM-SPH耦合算法,建立了纤维织物超高碰撞数值模型,并研究了纤维织物强度对超高速碰撞热-力学特性的影响规律。结果表明:随着纤维织物强度的增加,纤维织物防护结构对弹丸的动能吸收能力增强;纤维织物碰撞区域热效应显著,随着纤维织物强度的增加,碰撞区域中心的热效应先增强后减弱;当纤维织物强度在2000 MPa附近时,碰撞区域中心的热效应较为显著。

超高速碰撞问题的三维物质点法

简要介绍了物质点法(material point method)的离散原理,通过引入Johnson-Cook材料模型和Mie-Gruneisen状态方程,将其用于超高速碰撞问题的分析中,并编制了相应三维物质点法程序MPM3D。该方法避免了拉格朗日格式因网格畸变产生的数值困难,也克服了欧拉格式材料界面跟踪问题以及因非线性对流扩散项而引起的数值困难。利用该程序对Taylor杆高速碰撞问题和空间碎片防护超高速碰撞问题进行了数值模拟,所得数值结果与实验结果基本吻合,验证了程序的正确性,说明了物质点法在分析超高速碰撞问题时相对于有限元法的优势。

CAST激光驱动微小飞片及其超高速撞击效应研究进展

激光驱动飞片技术(LDFT)在模拟微米级空间碎片对航天器的超高速撞击效应方面具有独特的优势。文章全面介绍了北京卫星环境工程研究所在激光驱动飞片技术与微米级空间碎片超高速撞击效应地面模拟研究中取得的若干进展,包括激光驱动飞片的理论计算、超高速飞片的稳定发射技术、超高速飞片速度瞬态测量技术、航天器外露表面的超高速撞击特性、超高速撞击累积损伤评价方法,以及微米级空间碎片超高速撞击防护技术探索等研究。同时,展望了激光驱动飞片技术以及微米级空间碎片累积撞击实验研究的发展方向。