针对行人髋部碰撞保护的汽车前端造型与结构概念设计研究

分析了汽车前端造型因素对行人髋部碰撞的影响,提出了以降低碰撞能量输入为目标的车型外轮廓设计方法,并建立了髋部冲击器与某实车车型发动机罩前缘碰撞模型。基于该模型对其行人髋部碰撞保护性能进行了分析评估,结合各个碰撞位置的局部结构特征,进行了有针对性的结构改进设计。仿真结果表明,通过增设可变形吸能结构、削减局部结构刚度等措施,可以改善髋部冲击器的碰撞波形,降低损伤指标的峰值,为以Euro NCAP评价为目标的实车造型和结构设计提供参考。

临近空间飞行器总体设计对固体发动机特性需求分析

从内弹道性能、气动防热、绝热结构设计和后效推力预示等方面研究了临近空间飞行器总体设计对固体发动机的需求。内弹道性能方面,在总冲一定的情况下,发动机采用"长时间小推力"的工作模式、"前高后低"的推力曲线形式,对提高分离点高度和关机点速度、减小分离点动压有利;气动防热方面,临近空间飞行器发动机外壁热环境远比传统弹道式严酷,需要采取相应的防热措施;绝热结构设计方面,分析了过载条件下燃烧室中粒子的受力情况、粒子沉积分布位置以及对绝热结构的影响,提出了过载条件下发动机绝热裕度设计校核的需求;后效推力预示方面,发动机下降段高空推力的预示精度对分离安全性及分离时序的设计有着非常重要的作用,需要提高后效推力预示的准确性,以满足分离设计的要求。文章研究总结的方法、规律和结论,对临近空间飞行器固体发动机的设计具有重要的参考意义。

超高速撞击动力学及航天器防护研究进展

概述了超高速撞击动力学的国内外研究背景;从超高速撞击厚板成坑、中厚板侵彻、薄板形成碎片云、模拟实验技术和数值模拟技术5个方面总结了超高速撞击动力学的研究进展情况;分析了超高速撞击对航天器的毁伤效应;给出了航天器的防护要求;讨论了航天器防护结构的方案设计和性能表征.为超高速撞击动力学和航天器防护研究提供技术参考.

空间柔性充气密封舱用新型填充防护结构碎片撞击计算分析与实验研究

为实现空间柔性充气密封舱在轨对空间碎片的防护需求,设计了一种以玄武岩纤维布和Kevlar纤维布填充的多层柔性防护结构。应用Christiansen撞击极限方程对Nextel/Kevlar填充防护结构在不同结构参数下的撞击极限进行计算分析,得出了防护层总间距、Nextel纤维布层数和Kevlar纤维布层数对防护结构撞击极限的影响特性,为柔性防护结构强重比的优化设计提供了依据。利用二级轻气炮对玄武岩/Kevlar纤维布填充防护结构进行超高速撞击实验研究,获取了防护结构在低速区、高速区和超高速区的撞击数据,并以Nextel/Kevlar填充防护结构撞击极限计算曲线为参照对实验结果进行分析,验证了玄武岩/Kevlar纤维布填充防护结构可对空间柔性充气密封舱起到防护空间碎片撞击的效果。

克服地球轨道空间碎片的航天器防护结构几何规划设计

文章描述了一个用于航天器防护结构综合优化的独特方法——几何规划优化技术,以减小暴露于流星体和空间碎片超高速碰撞环境下的航天器防护结构系统的重量。空间碎片和流星体环境由广义加权目标函数的公式来定义。通过Wilkinson,Burch和Nysmith超高速碰撞预示模型说明几何规划的性能。表明遵循几何规划形式的超高速碰撞模型,可以进行综合非线性设计优化。

不同填充层材料的空间碎片防护结构性能试验研究

航天器外用来防护空间碎片超高速撞击的填充防护结构一般以高强度高模量的组合纤维布(如Nextel\Kevlar)作为填充层。为初步评估填充层材料特性对填充防护结构防护性能的影响,并据此设计防护性能好、质量小、成本低的防护结构,通过试验对比研究了Nextel\Kevlar纤维布、Basalt\Kevlar纤维布、气凝胶\玻纤复合材料、木层、玻璃钢板及铝板作为填充层时对结构防护性能的影响。试验中采用的铝球弹丸直径为4.0~5.5 mm,撞击速度为3.0~5.0 km/s。试验结果显示:与面密度相同的铝板填充结构相比,在较高撞击速度(约5 km/s)下,纤维布类填充结构展现出良好的防护性能,但在较低速度(约3 km/s)下却性能较差;木层填充结构在较高和较低撞击速度下均表现出良好的防护性能。以上结果结合机理分析,为填充防护结构设计提供了初步优化思路。

可充气式太空舱及其防护结构设计

可充气式太空舱是一种能够提高运载效率和满足大型空间飞行器长期在轨性能的有效结构形式。由于采用柔性结构和复合材料 ,它具有重量和空间上的优势 ,但同时为防护结构的设计带来更高的要求和难度。结合实验、理论等手段对可充气式太空舱防护结构进行方案选择和初步结构设计 ,给出一个防护结构设计模型方案 ,并进行防护性能的验证。为了更好地说明可充气式太空舱的防护性能 ,将其与惠式防护结构作以比较。计算结果显示 ,所给出的可充气式太空舱防护结构设计方案满足防护设计要求 。

屏间充气展开式多屏防护结构及其防护性能分析

为提高航天器空间碎片防护结构的防护性能,减小其发射体积,提出了一种可折叠发射的屏间充气展开式多屏防护结构,通过充气展开支撑管在轨充气展开,成型为多屏大间距防护结构。分析了展开式多屏防护结构的空间碎片防护性能,得到了屏间距对多屏结构防护性能的影响规律。结果表明:在相同面密度下,展开式多屏防护结构的防护性能显著优于单屏防护结构,且其防护性能随屏间距的增大而提高。