空间碎片环境中的航天器易损性分析

发布时间：2021-06-23 16:18

　　日益严峻的空间碎片环境对航天活动造成了严重的威胁,显著影响了航天器在轨运行的可靠性与安全性。在设计阶段即对长寿命、高可靠性、安全性的航天器进行空间碎片撞击风险评估成为各国航天部门研究重点之一。工程上航天器风险评估基本基于防护结构临界穿孔失效分析,但对于卫星等航天器而言,防护结构的临界穿孔不一定会导致卫星功能降阶,不能继续完成预定任务。故分析空间碎片对航天器分系统、部件的撞击损伤、失效模式才能准确获得航天器系统的失效情况。在航天器风险评估的基础上,本文提出了评估航天器部件、分系统失效模式的航天器易损性分析方法,讨论航天器系统完全解体和功能降阶两种失效模式。首先基于NASA标准解体模型,考虑了航天器发生完全解体的可能性,其次分析了部件在冗余和相互遮挡情况下遭受空间碎片超高速撞击的失效概率和航天器系统功能降阶的失效概率。本文提出的易损性分析方法使用NASA的ORDEM2000作为空间碎片的数据来源,利用三维建模软件PATRAN建立航天器的几何模型（采用有限单元形式）,提供航天器易损性分析的输入数据。开发了航天器遮挡分析算法,获得航天器及其部件在威胁来源方向的暴露面积。采用SRL（Schafe... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

美国监测局截止至2015年3月编目在册的空间碎片数量[2]

在未来不进行发射的情况下，空间碎片数量增长情况明显减小。图 1-2 b) 中虚线和实现表示 09 年和 06 年后不进行发生活动碎片增长预测，相较于图 1-2a)，采取减缓措施情况下空间碎片增长较缓慢，但即使未来不进行任何航天器发射活动，空间碎片数量也将不断增长，空间碎片环境将进一步恶化。

BUMPER程序风险评估分析流程

【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星在空间碎片撞击下的易损性分析方法研究[J]. 周智炫,黄洁,任磊生,李毅,柳森.  实验流体力学. 2014(03)
[2]基于产品结构和CATIA的作战飞机易损性建模方法[J]. 李军,杨伟,张玉刚,裴扬.  海军航空工程学院学报. 2012(01)
[3]空间碎片防护研究现状与国内发展建议[J]. 龚自正,韩增尧,庞宝君.  航天器环境工程. 2010(01)
[4]轨道参数对载人飞船遭遇空间碎片碰撞风险影响[J]. 余庆波,王海福,王辉,肖艳文.  科技导报. 2010(02)
[5]飞机易损性计算中的射击线几何描述方法(英文)[J]. 裴扬,宋笔锋,韩庆.  Chinese Journal of Aeronautics. 2009(05)
[6]在轨航天器空间几何遮挡算法[J]. 余庆波,王海福,王辉.  科技导报. 2009(16)
[7]空间碎片碰撞风险评估系统[J]. 王海福,余庆波,刘有英.  北京理工大学学报. 2008(12)
[8]基于有限元的飞机易损性建模方法研究[J]. 裴扬,宋笔锋,韩庆.  系统仿真学报. 2007(16)
[9]飞机易损性评估软件系统设计与实现[J]. 裴扬,宋笔锋,韩庆.  兵工学报. 2007(06)
[10]航天器空间几何遮挡理论模型与数值方法研究[J]. 郑世贵,韩增尧,闫军.  航天器工程. 2005(02)

博士论文
[1]超高速撞击板波特性与声发射空间碎片在轨感知技术[D]. 唐颀.哈尔滨工业大学 2008



本文编号：3245260