题目：考虑防护特性的飞行器结构分析技术

随着人类航天活动不断增多，空间碎片的数量也逐年递增，严重威胁着在轨航天器的安全运行。在超高速撞击分析中，撞击极限方程常常被用来评估航天器结构的防护特性，获得预测效果较优的撞击极限方程具有重要意义。而航天器受到空间碎片撞击后，其结构特性将发生改变，目前国内没有相关研究成果，有必要对其展开分析。

在防护特性方面，本文首先针对刻画防护特性的撞击极限方程预测指标进行系统分析，给出了预测概率型指标和预测误差型指标的数学表达式，探讨了预测指标之间的差异性和关联性；然后提出了预测指标的两个提升途径，即修正撞击极限方程的参数和剔除实验数据中的野值；接着以Whipple结构为例，基于国内的实验数据和国外的方程，通过修正系数和剔除数据野值的方法获得了不同预测指标体系下的最优方程，并根据该修正思路设计出了方程的实时优化更新软件。经过分析发现，修正后方程的预测指标相对于修正前有了明显改善，可适用于国内Whipple结构的预测。

在结构分析方面，本文首先对比分析了航天器简化模型不同位置受到空间碎片撞击后的模态结果；然后对其添加防护屏形成Whipple结构，分析了防护屏不同支撑形式下的模态特性；接着选用模态特性接近简化模型的防护屏环绕支撑形式，研究了支撑厚度、防护间距和防护厚度对撞击前后模态的影响规律。通过分析发现，防护参数不同，航天器撞击前后某些特定的模态频率会发生明显变化，在工程应用中应留意其造成的影响。

本文最后将Whipple结构防护特性和结构分析的相关技术思路应用到蜂窝夹层板结构的分析，获得了预测指标较优的方程，相应模型在碎片撞击前后的模态频率也存在一定的差异，说明本文关于防护特性和结构分析的研究方法有一定的推广意义。