不同结构飞矛对铝蜂窝板侵彻深度的仿真与试验

飞矛作为一种空间碎片清理方式已有许多相关研究,但目前飞矛对目标的附着大多依靠目标对飞矛的挤压摩擦,为能够使飞矛更好地附着到目标上,该研究设计一种光滑型飞矛和一种倒刺型飞矛并对铝蜂窝板进行冲击试验,分析对比飞矛侧面有无倒刺2种情况下对侵彻速度、嵌入深度等的影响。根据试验结果修正仿真模型,并利用仿真继续进行分析。最终结果表明,倒刺型结构的飞矛能够附着到目标上;另外在使用相同速度对铝蜂窝板侵彻时,倒刺型飞矛的嵌入深度先是小于光滑型飞矛,而后又大于光滑型飞矛,并且弹道极限低于光滑型飞矛。

飞矛对空间运载火箭残骸的锚固捕获特性研究

随着在轨废弃航天器的不断增多,飞矛捕获成为一种清除大型空间碎片的新式方法。首先通过分析典型废弃航天器的特征属性,选定了运载火箭末子级作为飞矛捕获的在轨演示目标。接着提出了一种一体式多层级倒刺结构的飞矛,通过飞矛撞击末子级靶板的有限元动力学仿真,研究了不同初速下飞矛的锚固效果。最后为模拟空间捕获场景,赋予了捕获目标不同的自旋速度,研究了飞矛对运动末子集靶板的锚固特性。结果表明飞矛的撞击固定末子级靶板的最佳锚固初速为70 m/s,并且在此速度下运动状态下的末子级靶板仍可被飞矛锚固捕获。可见飞矛在空间中捕获运载火箭残骸的方案是可行的,并且揭示出飞矛捕获方式对目标运动状态的不敏感性。

飞矛清除空间碎片过程中的侵彻分析

目前,地球外太空轨道上分布了巨大数量的空间碎片,而且这些碎片正在加速增长,若不实施清除任务,人类的空间活动将会受到限制,在轨运行的航天器也会受到威胁。基于此背景进行飞矛式空间碎片清除研究,对飞矛侵彻空间碎片进行模拟仿真分析,并针对飞矛发射装置的样机进行原理验证。仿真结果表明,在相同撞击速度的条件下,飞矛垂直侵彻靶板的深度大于倾斜侵彻的深度,且倾斜的角度越大,飞矛越难侵彻靶板,所以要使飞矛有效地侵彻靶板,应尽量减小侵彻时的入射角度。设计的飞矛发射装置能成功发射飞矛,为后续飞矛装置的设计奠定了基础。