不同填充层材料的空间碎片防护结构性能试验研究

航天器外用来防护空间碎片超高速撞击的填充防护结构一般以高强度高模量的组合纤维布(如Nextel\Kevlar)作为填充层.为初步评估填充层材料特性对填充防护结构防护性能的影响,并据此设计防护性能好、质量小、成本低的防护结构,通过试验对比研究了Nextel\Kevlar纤维布、Basalt\Kevlar纤维布、气凝胶\玻纤复合材料、木层、玻璃钢板及铝板作为填充层时对结构防护性能的影响.试验中采用的铝球弹丸直径为4.0～5.5 mm,撞击速度为3.0～5.0 km/s.试验结果显示:与面密度相同的铝板填充结构相比,在较高撞击速度(约5 km/s)下,纤维布类填充结构展现出良好的防护性能,但在较低速度(约3 km/s)下却性能较差;木层填充结构在较高和较低撞击速度下均表现出良好的防护性能.以上结果结合机理分析,为填充防护结构设计提供了初步优化思路.