空间碎片防护研究现状与国内发展建议

文章回顾了近期国外空间碎片防护领域的研究现状和热点问题;介绍了“十一五”期间国内空间碎片防护研究的若干进展;立足我国研究现状,通过对国内航天器防护工程需求分析,提出了未来我国空间碎片防护领域研究发展建议。     

弹丸正撞击Whipple防护结构后墙的穿孔孔径研究

微流星体及空间碎片的超高速撞击对在轨航天器,特别是长期留轨的栽人航天器构成了严重的威胁,甚至可导致灾难性失效,为此航天器采用了各种Whipple类防护方案以提高其在轨生存能力。穿孔孔径是研究弹丸超高速撞击下航天器舱壁撞击损伤的重要参数之一。文章对目前所建立的Burch损伤经验公式与Schonberg—Williamsen穿孔经验公式进行了研究,比较了其各自特点;同时,基于上述模型提出了适用范围更广的弹丸超高速正撞击Whipple防护结构后墙的穿孔孔径经验公式,为航天器的灾难性失效分析提供有效的工具。     

梁结构的高频响应研究

利用NASTRAN软件得到一简支梁从低频到高频的频响特性,研究了不同有限元网格划分 对结构高频特性的影响,并通过统计能量分析(SEA)法、有限元法以及解析解的对比揭示了S EA法在高频响应 预示中的有效性。然后以耦合梁为例,通过有限元法得到两个梁之间的能量传递,并进而得 到SEA所需的耦合损耗因子;将有限元计算结果和SEA结果对比验证了该方法的有效性,以期 建立一种用有限元法获得SEA参数的新途径。此外,研究了集中质量和不同边界条件对耦合 结构高频能量传递的影响。     

多体复杂系统力学载荷识别方法

力学环境研究和试验条件制定需要获知船(星)箭组合体在上升段过程中经历的复杂的力学环境条件,然而目前没有针对发动机的推力脉动、跨声速抖振等外力函数的直接测量方法。针对该问题,文章提出了一种应用载荷识别方法反演运载火箭和卫星组合体在发射段力学载荷条件的新方法。运用Duhamel积分和模态叠加法,以二次多项式作为基函数,推导建立了多自由度振动系统动态载荷识别数学模型,并通过算例完成了与精细积分法的比较。结果表明新方法具有较好的抗干扰能力和很高的识别精度,且无误差积累问题存在,通过提高采样频率,减小计算步长,可获得更精确的识别结果,为工程应用提供技术支撑。     

采用质量加速度方法估算冲击谱的建模研究

该文对采用质量加速度曲线估算冲击谱的方法进行建模研究。首先，使用脉冲函数等效冲击谱建立了星箭组合体的基本模型；然后研究了质量加速度方法的基本原理和理论模型．重点对模态质量加速度的理论进行建模，通过对模型求解，求出模态质量加速度；最后以一个算例来验证了所建立的模型。     

从发现号航天飞机的安全谈空间碎片的危害

2005年8月9日，发现号航天飞机在执行完14天的太空飞行任务后，安全返回美国爱德华兹空军基地。此次飞行是哥伦比亚号航天飞机失事后的首次飞行。虽然在此前两年半的时间里美国航宇局（NASA）耗资30多亿美元，在六个方面改善了航天飞机的性能，但整个过程并不顺利，可谓一波三折，引起了全世界的广泛关注。让美国人引以自豪的航天飞机日显老态，逐渐暴露出诸多问题，这对美国今后的航天事业也将产生深远的影响。     

航天器宽带随机振动响应分析

简要概述了航天器宽带随机振动试验和分析的必要性以及国内外预示技术的发展与现状；然后以某卫星为例，利用有限元方法和统计能量分析（SEA）对整星的宽带随机振动学环境进行了预示，经过与试验结果的对比，验证了上述方法的可行性。     

基于力限的加速度谱下凹技术研究

为了缓解随机振动“过试验”现象,通常需要在试验件共振频段将加速度谱下凹。结合工程实际,文章基于力限振动试验的基本原理,提出了基于力限的加速度谱下凹策略,最后计算了某航天器有效载荷的加速度下凹谱,可以为随机振动试验加速度条件下凹提供技术支持,具有较好的工程应用价值。     

声振力学环境预示的FE-SEA混合方法研究

传统的有限元方法和统计能量分析能够较好地预示低频和高频的力学环境,但如果存在刚度悬殊过大的子系统时,上述方法均难以准确预示。FE-SEA混合方法兼顾了有限元与统计能量分析的优点,可针对子系统的不同特点分别应用有限元或统计能量分析技术进行建模,而后依据边界处直接场与混响场的互易性,将子系统重新整合,得出整体系统的响应。文中主要介绍了FE-SEA混合方法的基本理论,在对经典理论研究的基础上,完善了FE-SEA混合方法的功率平衡方程并得到复杂系统在各种连接状态下随机子系统间能量传输关系的完整表达式,使得该方法可适用于更为复杂的耦合系统,拓宽了其应用范围。     

第三届全国空间碎片专题研讨会召开

2005年7月28日，第三届全国空间碎片专题研讨会在北京召开，经过两天紧张的会议日程，于29日圆满结束。