[發(fā)明專利]空間碎片防護(hù)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811257133.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN110155375B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖登紅;高勇;張?zhí)K;李小婷;周小紅;仝宗凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京機(jī)電工程研究所
• 主分類號(hào): B64G1/52
• 分類號(hào): B64G1/52
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明實(shí)施例提供一種空間碎片防護(hù)結(jié)構(gòu)，該防護(hù)結(jié)構(gòu)包括內(nèi)支撐層，中間層和外防護(hù)層，其中，內(nèi)支撐層用于固定所述中間層，內(nèi)支撐層具有兩端開口的空腔，用于容納待防護(hù)件；中間層設(shè)置在內(nèi)支撐層和外防護(hù)層之間，中間層至少由蜂窩結(jié)構(gòu)組成，蜂窩結(jié)構(gòu)周向設(shè)置在內(nèi)支撐層外表面，中間層至少用于吸收空間碎片的能量；外防護(hù)層周向設(shè)置述中間層的外表面，外防護(hù)層的外表面還設(shè)置為光滑過(guò)渡面，外防護(hù)層用于將所述空間碎片進(jìn)行破碎。本發(fā)明實(shí)施例提供的防護(hù)結(jié)構(gòu)能夠解決現(xiàn)有空間碎片防護(hù)結(jié)構(gòu)所存在的大應(yīng)力集中，無(wú)法全面對(duì)航天艙體進(jìn)行防護(hù)且不能達(dá)到對(duì)于直徑更大的碎片的防護(hù)要求的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種空間碎片防護(hù)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種Whipple式高性能空間碎片防護(hù)結(jié)構(gòu)，屬于空間碎片防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

眾多繞地球軌道運(yùn)行的航天器在科學(xué)研究、定位導(dǎo)航、通訊中繼、國(guó)家安全等方面發(fā)揮著極其重要的作用。然而，航天器在運(yùn)行過(guò)程中，小到固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的氧化鋁小顆粒，大到運(yùn)載火箭末級(jí)的空間碎片嚴(yán)重威脅著航天器的安全。超高速運(yùn)動(dòng)的空間碎片撞擊到航天器時(shí)，會(huì)使航天器出現(xiàn)成坑、穿孔，甚至災(zāi)難性的破壞，并會(huì)導(dǎo)致更多太空垃圾的產(chǎn)生。目前，對(duì)于直徑大約在10cm以上的大空間碎片，國(guó)際上一般采用主動(dòng)規(guī)避的技術(shù)手段對(duì)航天器予以防護(hù)，監(jiān)測(cè)預(yù)警手段也越來(lái)越先進(jìn)。而對(duì)于數(shù)量超過(guò)200億的眾多厘米級(jí)的危險(xiǎn)空間碎片、毫米級(jí)的小空間碎片，航天器已無(wú)法規(guī)避與其碰撞，只能通過(guò)加強(qiáng)航天器的防護(hù)能力來(lái)被動(dòng)防護(hù)。

航天器的防護(hù)結(jié)構(gòu)方案大致分為whipple防護(hù)、填充式whipple防護(hù)、網(wǎng)狀雙層防護(hù)、多層沖擊防護(hù)等。現(xiàn)有的防護(hù)結(jié)構(gòu)多采用單層或多層的防護(hù)屏結(jié)構(gòu)形式，例如專利申請(qǐng)CN105109709和CN107140238，這類防護(hù)結(jié)構(gòu)雖然實(shí)現(xiàn)了一定程度的吸收分散空間碎片，然而，一方面由于這類結(jié)構(gòu)的四個(gè)邊界均處于自由狀態(tài)，在空間碎片高速?zèng)_擊下，將會(huì)產(chǎn)生較多的應(yīng)力，邊界的散射，導(dǎo)致大應(yīng)力集中，使得這類結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，無(wú)法長(zhǎng)期使用；另一方面，局限于這類結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式(板狀)，導(dǎo)致對(duì)艙體無(wú)法進(jìn)行全面防護(hù)；再者，這些防護(hù)結(jié)構(gòu)方案測(cè)得的彈丸臨界直徑停留在毫米級(jí)，不能達(dá)到對(duì)于直徑更大的碎片的防護(hù)要求。

發(fā)明內(nèi)容

在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

本發(fā)明的目的在于提供一種空間碎片防護(hù)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供的防護(hù)結(jié)構(gòu)能夠解決現(xiàn)有空間碎片防護(hù)結(jié)構(gòu)所存在的大應(yīng)力集中，無(wú)法全面對(duì)航天艙體進(jìn)行防護(hù)且不能達(dá)到對(duì)于直徑更大的碎片的防護(hù)要求的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

提供一種空間碎片防護(hù)結(jié)構(gòu)，該防護(hù)結(jié)構(gòu)包括內(nèi)支撐層，中間層和外防護(hù)層，其中，內(nèi)支撐層用于固定所述中間層，內(nèi)支撐層具有兩端開口的空腔，用于容納待防護(hù)件；中間層設(shè)置在內(nèi)支撐層和外防護(hù)層之間，中間層至少由蜂窩結(jié)構(gòu)組成，蜂窩結(jié)構(gòu)周向設(shè)置在內(nèi)支撐層外表面，中間層至少用于吸收空間碎片的能量；外防護(hù)層周向設(shè)置述中間層的外表面，外防護(hù)層的外表面還設(shè)置為光滑過(guò)渡面，外防護(hù)層用于將所述空間碎片進(jìn)行破碎。

進(jìn)一步地，內(nèi)支撐層為圓筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)支撐層采用鈦合金材料制成。

進(jìn)一步地，外防護(hù)層采用鈦合金材料制成或波阻抗梯度材料制成。

進(jìn)一步地，外防護(hù)層的外表面為圓弧面或連續(xù)凹凸過(guò)渡光滑面。

進(jìn)一步地，中間層還包括SiC纖維，其填充在所述內(nèi)支撐層和外防護(hù)層之間除蜂窩結(jié)構(gòu)的區(qū)域。

進(jìn)一步地，SiC纖維與內(nèi)支撐層和外防護(hù)層分別相粘接；蜂窩結(jié)構(gòu)與內(nèi)支撐層和外防護(hù)層分別相焊接。