高速撞击梯度电势靶板产生等离子体诱发的放电

针对在轨运行航天器在空间等离子体环境和空间带电粒子活动下诱发航天器表面梯度电势存在的客观现实,航天器在空间碎片的撞击下会诱发表面带电或深层电介质带电的航天器放电。为了在实验室模拟航天器表面存在电势差的真实情况,采用对航天器外表面分割的方法,在分割的表面间预留不同间距且在2靶板间加装电阻的方法创造具有梯度电势的高电势2A12铝板作为靶板。利用自行构建的梯度电势靶板的充放电测试系统、超高速相机采集系统和二级轻气炮加载系统,开展高速撞击梯度电势2A12铝靶的实验室实验。实验中,弹丸以入射角度为60°(弹道与靶板平面的夹角)、撞击速度约为3 km/s的条件撞击间距分别为2、3、4和5 mm的2A12铝高电势靶板,利用电流探针和电压探针采集放电电流和放电电压。实验结果表明:放电产生的等离子体形成了高电势与低电势靶板间的放电通道,且在梯度电势靶板间距分别为2、3 mm时诱发了一次放电,放电电流随高低电势靶板间间距的增加而减小;在梯度电势靶板间距分别为4、5 mm时诱发了二次放电,放电电流随高低电势靶板间间距的增加变化不明显。

Al/PTFE活性破片高速碰撞双层间隔铝靶数值模拟

分析Al/PTFE活性破片高速碰撞双层间隔铝靶作用过程,在AUTODYN-2D平台上采用光滑粒子流体动力(SPH)算法,对Al/PTFE活性破片撞击双层间隔Al靶板的过程进行了数值模拟,得到了双层靶板间距对后靶孔径及着靶速度的影响规律。在相同靶板厚度下,靶板间距为120 mm时,活性弹丸贯穿后靶板的孔径最大;80~120 mm孔径逐渐增大,120~160 mm孔径逐渐减小。弹丸前部分的着靶速度随着靶板间距的增加而减少,而后部分的剩余速度先递减,120 mm的靶板间距达到最小,随后递增。利用一级轻气炮加载Al/PTFE破片作用双层铝靶进行实验,验证数值模拟方法的有效性,活性破片的碎裂是由弹丸撞击产生的冲击波和稀疏波相互作用诱发产生,碎片云的爆燃反应增强了对后靶板的毁伤,使得活性破片对后靶板的毁伤效应增强。