[發(fā)明專利]一種航天器空間碎片防護結構

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110350642.0
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN102490912A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 秦慶華;王鐵軍;王正錦
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B64G1/52
• 分類號: B64G1/52;B32B15/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域：

本發(fā)明屬于空間碎片防護領域，涉及一種空間碎片防護結構，尤其是一種航天器空間碎片防護結構。

背景技術：

航天器在飛行服役期間處于超常的空間環(huán)境之中，微流星及空間碎片的高速撞擊嚴重威脅著近地在軌航天器的安全運行和航天員的生命，而威脅航天器安全的最主要物理特征是由超高速撞擊導致的機械損傷效應。因此，對航天器必須采取必要的防護措施以確保其在軌運行安全。發(fā)展至今，已經(jīng)開發(fā)出了Whipple防護結構，填充的Whipple防護結構，鋁網(wǎng)雙層防護結構，蜂窩夾芯板防護結構和多層沖擊防護結構等構型。空間碎片的平均撞擊速度為10km/s，正撞擊碎片對防護結構的損傷最大，而斜撞擊所產(chǎn)生的碎片對航天器外部結構和子系統(tǒng)容易造成損傷。所以對于長期在軌運行的大尺寸航天器必須設計更加有效的空間碎片防護方案，減輕或降低空間碎片正撞擊以及斜撞擊產(chǎn)生的碎片對航天器結構的損傷。盡管航天器空間碎片防護結構形式多樣，但基本上都是從典型的Whipple結構發(fā)展而來的，但是在進行航天器具體的防護設計時，則必須綜合考慮防護對象的不同因素，選擇具有最優(yōu)防護性能的防護結構。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種新型航天器空間碎片防護結構，能有效抵抗空間碎片的沖擊。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)。

一種航天器空間碎片防護結構，包括平直形內(nèi)板、波紋形外板和金屬泡沫夾芯層；所述金屬泡沫夾芯層設置在平直形內(nèi)板和波紋形外板之間。

所述波紋形外板的結構是三角形、正弦形或梯形。

所述平直形內(nèi)板和波紋形外板采用鋁合金、鈦合金或碳纖維復合材料制成。

所述金屬泡沫夾芯層是由泡沫鋁、泡沫鋁合金、泡沫銅、泡沫鋼或聚合物泡沫構成。

所述平直形內(nèi)板、金屬泡沫夾芯層和波紋形外板構成三明治結構。

與現(xiàn)有航天器空間碎片防護結構相比，本發(fā)明的輕質航天器空間碎片防護結構中，外面板為金屬波紋形，金屬波紋形面板可有效分解不同入射角空間碎片高速撞擊防護結構產(chǎn)生的碎片云，分散其損傷能量，填充的金屬泡沫增加了沖擊波傳播的路徑，延長了沖擊波的作用時間，從而使金屬泡沫填充層可進一步破碎和熔化撞擊的空間碎片，降低碎片云的速度；當碎片云通過內(nèi)平直形金屬面板時，內(nèi)面板將進一步分散碎片云的損傷能量，再次降低碎片云的速度，并可一定程度地阻擋穿過金屬泡沫層后的殘余空間碎片，從而有效地降低了其對航天器外部結構和子系統(tǒng)的損傷。因此，本發(fā)明的新型空間碎片防護結構能夠有效抵御/降低空間碎片對航天器外部結構的和子系統(tǒng)的損傷。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的航天器空間碎片防護結構裝配示意圖；其中圖1a中波紋形外板為三角形結構、圖1b中波紋形外板為正弦形結構、圖1c中波紋形外板為梯形結構；

其中：1為波紋形外板；2為金屬泡沫夾芯層；3為平直形內(nèi)板。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：

參見圖1，本發(fā)明的一種波紋形航天器空間碎片防護結構，主要包括波紋形外板1，包括有三角形、正弦形和梯形，平直形內(nèi)板3，設置在設置在內(nèi)、外金屬板中間的金屬泡沫夾芯層2。波紋形外板1和平直形內(nèi)板3的構成材料可以選擇金屬，如：鋁合金、鈦合金等；也可以選擇非金屬，如：高性能碳纖維復合材料、高性能陶瓷纖維復合材料和功能梯度復合材料等；內(nèi)外板的厚度可以相同也可以不同；波紋形狀可以設計成三角形、正弦形和梯形等；金屬泡沫夾芯層2可以采用泡沫鋁、泡沫鋁合金、泡沫銅或泡沫鋼等，也可以選擇聚亞胺泡沫、高性能纖維Vectran、Nextel/Kevlar等。波紋形外板1、平直形內(nèi)板3和金屬泡沫夾芯層2通過焊接或強力膠把三塊材料粘接成一體，形成一典型的航天器空間碎片三明治防護結構。

以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。