Protecting Earth-orbiting spacecraft against micro-meteoroid/orbital debris impact damage using composite structural systems and materials: An overview

Spacecraft that are launched to operate in Earth orbit are susceptible to impacts by meteoroids and pieces of orbital debris (MMOD). The effect of a MMOD particle impact on a spacecraft depends on where the impact occurs, the size, composition, and speed of the impacting object, the function of the impacted system. In order to perform a risk analysis for a particular spacecraft under a specific mission profile, it is important to know whether or not the impacting particle (or its remnants) will exit the rear of an impacted spacecraft wall. A variety of different ballistic limit equations (BLEs) have been developed for many different types of structural wall configurations. BLEs can be used to optimize the design of spacecraft wall parameters so that the resulting configuration is able to withstand the anticipated variety of on-orbit high-speed impact scenarios. While the level of effort exerted in studying the response of metallic multi-wall systems to high speed particle impact is quite substantial, the extent of the effort to study composite material and composite structural systems under similar impact conditions has been much more limited. This paper presents an overview of the activities performed to assess the resiliency of composite structures and materials under high speed projectile impact. The activities reviewed will be those that have been aimed at increasing the level of protection afforded to spacecraft operating in the MMOD environment, and more specifically, on those activities performed to mitigate the mechanical and structural effects of an MMOD impact.     

基于小波包变换及相关系数法的复合材料层合板冲击位置识别研究

复合材料较为广泛应用于航空、航天等工程领域,但对冲击载荷十分敏感。因此,对复合材料结构承受的冲击载荷进行在线监测以及冲击位置的实时识别具有重要意义。文章以复合材料层合板为研究对象,基于两个冲击位置的距离越靠近则接收到信号幅频特性相似度越高的特点,采用FBG光纤光栅传感器,通过小波包变换的方法来提取能量特征向量,同时结合相关系数法来实现复合材料层合板的冲击位置识别。在480 mm×480 mm的复合材料层合板上开展冲击实验,8次实验皆完成了冲击位置识别,其中7个点距离误差为0 mm,实现精准识别,另一个点误差在6%以内。     

数字化组合式大力值校准系统的研制

为了满足对大力值(20 MN左右)的测量和校准,开发了一套数字化组合式大力值校准装置。其最大量程可达24 MN,系统测量准确度为0.1%,适合于大型材料试验机的校准和检定。本文详细介绍了装置的组成结构、弹性体设计、贴片和组桥方式、数字化的方法以及与计算机的通信实现。     

航空航天智能材料与智能结构研究进展

智能材料作为新兴多功能材料,能够实现结构功能化、功能多样化。智能结构是在结构中集成智能材料作为传感器和驱动器,使结构除了具有承载、传力、连接等功能外,还具有自感知、自诊断、自驱动、自修复等能力,以更好地适应外界环境的变化,可显著提升航空航天架构的性能。目前智能材料与智能结构已成为航空航天架构减重增效研究的重点。根据国内外智能材料和结构的研究进展,综述了压电材料、铁磁材料、形状记忆材料、智能复合材料等智能材料的发展;讨论了智能结构的研究及应用前景,包括自诊断智能结构、自修复智能结构和减振降噪智能结构;最后,指出了智能材料与结构当前面临的一些挑战性问题,展望了其在航空航天领域的应用前景。     

利用气动式溜车—管路系统实现散状物料的输送

气动式溜车－管路系统是近年来兴起的一种高效的中，长距，离输送装置，它克服了常规运输系统运费高，噪声大和污染环境的缺点，在工程上有着良好的应用前景。本文对该系统的原理和原理和结构进行了较为细致的分析，并介绍了一个应用实例。     

碳敷层光纤在碳纤维复合材料智能结构中的应用

在碳纤维复合材料结构的固化过程中，埋入其中的光纤将承受恶劣的环境，这将使光纤的光学性能发生变化，从而影响碳纤维智能复合材料结构中光纤传感系统的性能。文中对多种光纤进行了试验研究，在碳纤维复合材料固化过程中，发现普通敷层光纤的性能发生变化，而央敷层光纤的性能不会发生变化，并对这些现象的原因进行了初步讨论，从而为在碳纤维复合材料智能结构中光纤的选择提供了一定的依据。     

复合材料层板纯剪实验

本文提出一个测量复合材料层板面内剪切性质的方板纯剪试验法。首先对方法的可靠性进行试验检验,然后对两种复合材料层板的剪切行为进行试验。     

结构比强度及其在优化设计中的应用

本文从结构重量角度推导了比强度(含比模量)表达式,分析了对同一材料不同比强度的关系,给出了比强度在结构动态分析中及结构优化设计中的应用。     

脉冲调制光热辐射测量的分层模型与计算

给出了脉冲调制光热辐射中温度场分布的数值模拟结果，建立了分层介质的三维热扩散模分析了层深度、大小等信息与温度场的关系，并将计算结果同扫描式测量的实际测量结果相比较，两者符合良好。     

任意铺设复合材料矩形薄板横向弯曲一般解析解

采用复级数方法首次建立了任意铺设复合材料矩形板横向弯曲一般解析解．引入（U，V，W）＝∑（A，B，C）exp（imπξ）exp（imπηr），并代人层合板平衡方程组，推出实数型级数解，将其回代入平衡方程组中任两个，可确定待定系数（A，B，C）之间关系；引入将3个平衡方程归并为一个8阶偏微分方程的方法给出问题特解．将一般解析解代入边界条件，用余弦级数的方法确定待求系数．给出算例以验证解的有效性．