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空间碎片高速撞击研究中心
发布人:系统管理员  发布时间:2015-05-22   浏览次数:2692

该中心由国家航天局2004年投资建设,是我国专门从事空间碎片超高速撞击地面模拟实验研究工作的机构。

中心下设超高速撞击、效应分析、数值仿真和材料动态物性四个实验室。主要设备包括:二级轻气炮、三级轻气炮、一级气体炮、压剪炮、分离式霍普金森拉/压杆、闪光X射线超高速成像系统、光学高速/超高速摄影机、任意表面激光干涉测速系统、辐射高温计、数码显微镜以及非线性动力学数值仿真软件ANSYS AUTODYNLS-DYNA

中心现有专职研究人员7人,其中教授/博士生导师3人,副教授/硕士生导师2人,讲师1人,工程师1人。中心在综合分析毫米级空间碎片超高速撞击地面模拟实验设备需求与特点的基础上,形成了实验系统配置方案,从而建立起了毫米级空间碎片超高速撞击地面模拟实验体系。主要研究方向有:

1、超高速撞击动力学及航天器空间碎片撞击防护技术研究。对于1cm以下的微流星体及空间碎片,必须采取实验、理论分析与数值模拟相结合的研究方法确定行之有效的防护结构方案对航天器进行防护,确定防护结构方案的防护性能以及撞击毁伤特性和毁伤机理,实现对毁伤的控制和预报。主要研究内容包括:微流星体及空间碎片防护结构方案防护性能和撞击毁伤特性理论、实验和数值模拟研究;超高速撞击碎片云特性动力学建模分析;压力容器类承载结构部件超高速撞击损伤特性及建模分析预报;超高速撞击加速技术和数值模拟技术研究;超高速撞击自感知与损伤模式识别技术等。

2、材料动态本构理论及其实验研究。通过理论分析,以及利用霍普金森杆、气体炮等实验设备,对材料在强动载荷作用下的动态力学性能(物态方程、强度模型和失效模型等)进行研究,可以为各种重要的工程设计如航天器和武器系统的设计以及超高速撞击过程的数值模拟提供重要的基础理论数据,更好地发挥材料的功用;还可以实现材料动态断裂和破碎,以及压力容器类承载结构部件剩余强度的理论建模分析预报。

3、空间碎片环境模型及航天器风险评估技术研究。对于空间碎片环境在时域及空域的动态变化特性,必须以探测、仿真数据为依托,在理论研究的基础上结合数值仿真算法,采用合理的、适于工程应用的数学方法对空间碎片环境进行描述及预报,实现航天器轨道空间碎片环境评估,并对其可靠性和安全性进行分析。主要研究内容包括:微流星体、空间碎片源模型研究及空间碎片长期轨道摄动工具开发;不同减缓措施下空间碎片环境长期预报算法研究;空间碎片环境探测方案设计及探测数据分析研究;空间碎片环境模型建模技术研究及自主空间碎片环境模型软件开发;航天器遮挡效应分析;空间碎片环境下航天器部件失效概率及系统失效概率分析。

4、空间结构的动能毁伤及其安全防护的理论与技术研究。通过实验及数值模拟,结合理论分析,对空间结构遭受动能毁伤的效果和机理进行研究,并在此基础上发展安全防护技术。主要研究内容包括:固体中的冲击波物理;空间材料强动载荷下动力学行为与空间结构动力学响应;动能武器毁伤机理等。

中心承担了多项国防科工局空间碎片专题项目及国家自然科学基金等相关科研项目,为“天宫一号”空间实验室的空间碎片防护提供了基础数据支持,获国防科技进步三等奖1项,并正在为中国空间站的空间碎片防护研究提供基础数据以及防护结构设计方案,同时培养了几十名博士及硕士研究生,已成为国家空间碎片防护领域的重要教学科研基地。


    主任: 庞宝君 教授