地基激光辐照空间碎片降轨模型研究

针对激光空间碎片主动清除问题,研究了地基脉冲激光清除空间碎片的基本原理,分析了速度增量作用位置对降轨效果的影响,在此基础上建立了空间碎片降轨模型,通过案例仿真计算验证了模型的合理性。研究结果对地基激光空间碎片清除有一定的借鉴意义。     

新型空间碎片清除平台发射诸元确定及仿真

对现有空间碎片主动清除技术进行分析,提出基于轻气炮载荷的GEO轨道空间碎片清除平台清除过程涉及的解固定速度增量拦截发射诸元问题。利用线性Hill的分析解建立命中方程组,将解非线性方程组问题转化为最优化问题,利用Matlab工具箱得到高精度的全局最优解。通过Matlab与STK互联进行了仿真验证,并对脱靶量的产生进行了分析,为新型空间碎片清除平台的可靠性提供了有力的理论支撑。     

运动激光辐照圆柱薄壳温度场的数值模拟

对圆柱薄壳在四种不同运动模式激光源辐照下的温度场分布进行了分析研究。运用傅立叶级数展开法推导了在不同运动模式激光源作用下圆柱薄壳温度场的解析表达式,并对该解析表达式进行了编程计算,其计算结果与有限元解吻合良好。详细分析了旋转角速度与平动速度对圆柱壳温升分布的影响,发现在往复运动加热模式下光斑区域的温升变化最为剧烈。计算结果为导弹的抗激光辐射提供了理论依据。     

填充式波纹夹层结构超高速撞击特性仿真

基于航天器空间碎片被动防护需求,对一种新型填充式波纹夹层结构进行超高速撞击仿真研究,分析超高速撞击过程以及结构的穿孔破坏情况和所形成的碎片云的特性,并与相同面密度Whipple结构进行对比。其撞击现象与Whipple结构相似,但其碎片云的头部速度小于Whipple结构,而径向膨胀最大速度和膨胀半角均大于Whipple结构。随撞击初速从3 km/s~10 km/s不断增大,波纹夹层结构的撞击穿孔尺寸变大,形状也更不规则。此外,结构中的填充树脂对碎片撞击能量的吸收贡献最大,后面板所吸收的能量所占比重较大,而前面板和波纹板对碎片撞击能量的吸收贡献较小。研究结果对空间碎片防护结构的设计具有一定的参考意义。     

一种地基模拟空间碎片飞行参数测试方法研究

目前地基模拟空间飞行破片试验是空间碎片测试非常重要的一个手段,地基模拟空间碎片飞行参数测试方法是地基模拟空间碎片参数测试的一个重要技术支撑。针对毫米级地基模拟空间碎片测试难题,提出了一种测速精度高、可靠性好、可视化测试结果且成本较低的测试方法。通过地基模拟空间碎片飞行试验,实现了对速度4 000 m/s、径向尺寸2 mm碎片影像冻结,相机距离破片飞行弹道垂直距离为400 mm,拍摄视场为600 mm×400 mm。在一幅图像上获得了碎片2个瞬时运动影像,直观反映了碎片的形貌特征,并对模拟空间碎片飞行参数进行了计算,并通过对比试验与该测试方法测试结果进行对比,证明该测试方法可以作为地基模拟空间碎片飞行试验的测试手段。     

空间碎片碰撞预警系统设计

为评估航天遭遇空间碎片碰撞的概率,设计了空间碎片碰撞预警系统的总体结构,建立了空间碎片数据库。针对航天器和空间碎片最接近时刻的确定及航天器位置误差协方差矩阵计算问题,基于成熟的SGP4和HPOP程序模块,提出了一种新的工程实现方法。在分析现有碰撞概率计算方法的基础上,先利用多种筛选方法剔除无威胁碎片以提高计算速度,再精确计算碰撞概率。充分利用现有程序集,结合多种编程技术,缩短了系统开发周期,并实现了系统的可视化。     

弹道导弹中段拦截产生的空间碎片影响分析

针对弹道导弹中段拦截产生的空间碎片可能对在轨航天器的影响进行了分析,弹道导弹中段拦截产生的空间碎片的质量、速度和运行时间都很有限,本质上为亚轨道残骸,不会对在轨航天器造成重大影响,对在轨航天器的威胁主要来自流星和以往空间任务产生的轨道残骸.     

强爆轰驱动超高速碎片发射装置设计因素分析

为了得到发射装置设计因素和超高速碎片性能间的关系,考虑了药型罩的材料、炸药种类、装药长径比、药型罩的锥角、药型罩的厚度、药型罩顶部靠近装药侧的曲率半径等设计因素,采用AUTODYNTM,结合正交试验,对超高速碎片的发射过程进行数值模拟。结果表明,3种发射装置结构分别可以提供质量为1. 533 g的紫铜碎片、速度为11. 649 km/s的铝碎片、动能为85. 6 k J的铝碎片; 2种发射装置结构均可以提供质量大于1 g、速度高于11 km/s的密实结构圆柱状碎片。验证了仿真方法的可信性,对影响碎片性能的设计因素进行了分析、排序,并得到了这些设计因素与碎片质量、速度、动能的关系。     

空间碎片对航天活动的威胁日益严峻

近五年来,几次碰撞和解体事件使得空间碎片数量急剧增加,尤其是低轨道区域,数量增加已经超过50%,造成航天器在轨碰撞概率大大升高空间碎片是在轨运行或再入大气的无功能的人造物体及其残块和组件。目前在轨的空间碎片占所有在轨物体的95%。截至2013年10月,在轨空间碎片数量达到16134个。空间碎片的影响及危害空间碎片和航天器的平均撞击速度是每秒10公里,厘米级以上的空间碎片可导致航天器彻底损坏,其破坏力之大几乎无法防护,唯一的办法是躲避。     

基于空间碎片环境的导弹空间飞行安全分析

针对导弹空间飞行环境的日益恶化,为了分析空间碎片对远程弹道导弹空间飞行安全的影响,分析了导弹弹道和空间碎片预测模型,建立了基于数值法的远程弹道导弹与空间碎片碰撞预警模型,通过仿真分析了空间碎片对远程弹道导弹飞行安全的影响.仿真结果表明,空间碎片对远程弹道导弹空间飞行安全具有潜在的威胁,研究结果可为导弹飞行安全预警和导弹发射窗口选择提供一些借鉴.     

HgCdTe探测器激光辐照响应机理研究进展

以光导型和光伏型HgCdTe光电探测器为研究对象,分别用连续波激光和脉冲激光开展了辐照效应实验研究。使用平衡能量流体动力学模型数值模拟了光电探测器对辐照激光的响应过程,数值模拟结果与实验结果符合较好。报道了连续波激光辐照下的热效应和脉冲激光引致的损伤效应等典型实验和数值模拟研究结果,总结了光电探测器对辐照激光的响应机理及其应用前景。     

切向空气气流对激光辐照碳纤维复合材料的影响

实验研究了靶材表面存在和不存在切向空气气流时,975nm连续激光对碳纤维增强树脂基复合材料的辐照效应,发现切向气流的加载有利于激光对碳纤维复合材料的破坏.从理论上对激光辐照下碳纤维复合材料的破坏机理进行了初步分析,基于碳的氧化特性和氧化反应机理,推导了碳纤维的氧化速率方程.采用改进的光滑粒子方法,对激光辐照下复合材料树...     

空间碎片的雷达探测--技术与趋势

为应对来自太空的威胁,对包括空间碎片在内的所有空间目标进行全面监测不可或缺.在给出空间碎片雷达探测国内外研究现状的基础上,从基于跟踪模式的大尺寸碎片编目和基于波束驻留(beam-park)模式的中小尺寸碎片统计采样2方面综述了空间碎片的雷达探测技术,并分析了其存在的问题与未来的发展趋势.     

强激光脉冲辐照金属材料时产生高压力效应的估算

分析了强激光脉冲辐照金属材料时引起的物理过程,给出由于烧蚀蒸汽反冲,作用在靶表面压力的估算法。以脉宽30毫微秒的1.06μ钕激光辐照铝靶为例,计算了反冲压力与激光能量密度间关系。     

组合激光作用下CdS探测器破坏阈值实验研究

采用组合激光(即响应波段内532nm激光和响应波段外1319nm激光)对光导型CdS探测器进行辐照,测量了CdS探测器的破坏阈值。当1319nm激光辐照功率密度保持不变时,波段内激光的加入明显缩短了CdS探测器被破坏时激光所需的辐照时间,并且随着532nm激光功率密度的不断增大,辐照时间先减少后增加;当1319nm激光辐照时间保持不变时,随着532nm激光功率密度的增大,CdS探测器被破坏所需的1319nm激光功率密度先减小后增大,但恢复值仍比没有532nm激光加入时要小,说明了波段内激光的增强作用。上述两种变化趋势与相同条件下探测器的电压响应变化规律一致。     

1．06μm连续激光辐照GaAs探测器的理论研究

建立了高斯型连续激光辐照GaAs探测器物理模型,近似解析计算了圆柱形GaAs靶板的三维温度场.数值分析了激光辐照时GaAs探测器的信号异常及熔融损伤的情况,并计算了相应的损伤阈值.理论计算与实验结论能够精确的一致,理论模型为评论同类激光效应以及激光对抗的激光加固提供了参考.     

空间碎片天基主动清除技术发展现状及趋势

随着国内外航天发射任务逐年增多,大量在轨滞留的失效航天器将成为未来空间资源有效利用所面临的一个严峻挑战。空间碎片天基主动清除技术是从根源上对空间资源化利用与安全处置的措施,将提升和加强近地空间的可持续循环利用。本文明晰了空间碎片天基主动清除的概念,分析了空间碎片天基主动清除技术的发展历程,提出了其发展过程中面临的非合作目标相对导航、协调控制和捕获方式及装置等主要问题,为我国空间碎片天基主动清除技术的发展提出了有益参考。     

激光辐照下45#钢板响应特性

采取实验和数值模拟相结合的方法对激光辐照45#钢板的响应特性进行研究。基于连续光纤激光发射系统,开展钢板的激光辐照实验,得到温度场分布及靶板的烧蚀穿孔特性;基于ANSYS建立靶板有限元模型,模拟激光辐照下靶板的热响应过程,得到了靶板厚度、激光功率和光斑直径等因素对靶板温度分布及靶板穿孔特性的影响规律。     

1999-025A卫星相撞解体碎片演化及其影响研究

1999-025A卫星解体事件为研究空间碎片演化规律提供了重要数据。对1999-025A卫星解体碎片的演化过程和分布特征进行了研究,分析了造成这些特征的原因。从碎片轨道分布和轨道寿命2方面探讨了1999-025A卫星解体碎片对近地空间环境的影响。研究表明:1999-025A卫星解体碎片具有数目多、面质比大、轨道分布广和轨道寿命长等特点。     

空间碎片碰撞风险评估模型及其应用

以现有的空间碎片环境模型为基础,建立了一套空间碎片风险评估模型。该模型包括空间碎片环境、航天器有限元建模、几何遮挡处理以及碰撞概率计算四个模块。为了验证风险评估模型的精度及有效性,针对机构间空间碎片协调委员会指定的三种标准工况,将该计算结果与国内外已有的风险评估模型的计算结果进行比较,验证了风险评估模型的正确性。利用开发的风险评估模型,对立方体航天器遭遇空间碎片碰撞风险进行仿真评估与分析,给出了轨道高度、倾角以及航天器自身的姿态参数对航天器遭遇空间碎片碰撞风险的影响特性。