專利名稱：一種航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空間碎片防護領(lǐng)域，涉及一種空間碎片防護結(jié)構(gòu)，尤其是一種航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
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(yán)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(dǎo)致的機械損傷效應(yīng)。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(jié)構(gòu)，填充的Whipple防護結(jié)構(gòu)， 鋁網(wǎng)雙層防護結(jié)構(gòu)，蜂窩夾芯板防護結(jié)構(gòu)和多層沖擊防護結(jié)構(gòu)等構(gòu)型?？臻g碎片的平均撞擊速度為lOkm/s，正撞擊碎片對防護結(jié)構(gòu)的損傷最大，而斜撞擊所產(chǎn)生的碎片對航天器外部結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)的損傷。盡管航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)形式多樣，但基本上都是從典型的Whipple結(jié)構(gòu)發(fā)展而來的，但是在進行航天器具體的防護設(shè)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(jié)構(gòu)。

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(jié)構(gòu)，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(shù)方案予以實現(xiàn)。一種航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)，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(shè)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(jié)構(gòu)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(fù)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(gòu)成。所述平直形內(nèi)板、金屬泡沫夾芯層和波紋形外板構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的輕質(zhì)航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dāng)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(jié)構(gòu)和子系統(tǒng)的損傷。因此，本發(fā)明的新型空間碎片防護結(jié)構(gòu)能夠有效抵御/降低空間碎片對航天器外部結(jié)構(gòu)的和子系統(tǒng)的損傷。


圖1為本發(fā)明的航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)裝配示意圖；其中圖Ia中波紋形外板為三角形結(jié)構(gòu)、圖Ib中波紋形外板為正弦形結(jié)構(gòu)、圖Ic中波紋形外板為梯形結(jié)構(gòu)；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。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)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(jié)構(gòu)，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(shè)置在設(shè)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(gòu)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(fù)合材料、高性能陶瓷纖維復(fù)合材料和功能梯度復(fù)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(shè)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VectraruNextel/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(jié)構(gòu)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)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(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)，其特征在于包括平直形內(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(shè)置在平直形內(nèi)板和波紋形外板之間。
2.如權(quán)利要求1所述航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述波紋形外板的結(jié)構(gòu)是三角形、正弦形或梯形。
3.如權(quán)利要求1所述航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述平直形內(nèi)板和波紋形外板采用鋁合金、鈦合金或碳纖維復(fù)合材料制成。
4.如權(quán)利要求1所述航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)，其特征在于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(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述平直形內(nèi)板、金屬泡沫夾芯層和波紋形外板構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種航天器空間碎片防護結(jié)構(gòu)，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(shè)置在平直形內(nèi)板和波紋形外板之間。本發(fā)明可有效分解不同入射角空間碎片高速撞擊防護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的碎片云，分散其損傷能量；填充的金屬泡沫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(dāng)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(jié)構(gòu)和子系統(tǒng)的損傷。
文檔編號B32B15/14GK102490912SQ201110350
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者王正錦, 王鐵軍, 秦慶華 申請人:西安交通大學(xué)