● 摘要
空间微流星体与空间碎片严重威胁着航天器在轨的安全运行。航天器防护结构的超高速撞击弹道极限方程常常被用来评估航天器结构的极限防护性能。目前国内尚缺乏根据弹道极限方程，对航天器多种结构的极限防护性能进行系统性的研究，为此，本文以多种航天器典型结构以及典型防护结构的弹道极限方程为研究对象，对航天器单层板结构、双层板防护结构、填充式防护结构以及网双屏防护结构的极限防护性能进行较为系统性的研究，旨在为我国航天工程防护结构设计提供参考。本文较为系统性地调研了国外两大类十一种单层板弹道极限方程，其中适用于铝质靶板材料的弹道极限方程五种，适用于非铝质靶材料的弹道极限方程六种，同时，从方程形式上对比分析这十一种弹道极限方程，并对适用于铝质靶板材料的五类弹道极限方程的弹道极限曲线进行比较，在一种给定的撞击条件下来评价了单层板的防护效率，之后还提出单层板防护性能提升策略。调研了国外七种双层板弹道极限方程，对这些方程本身及各方程之间进行了对比分析，给出了它们的适用范围、在形式上的差异、弹道极限曲线的变化情况、方程的预测情况，并对双层板结构的防护效率以及如何提升这双层板护结构的防护性能进行了分析。对NASA已有的填充式防护结构和网双屏防护结构的弹道极限方程进行了调研，并在调研的基础上，给出方程所适用的范围，对方程本身形式、弹道极限曲线的变化情况、以及方程与实验的对比情况进行分析。另外，本文对填充式与网双屏结构的防护效率以及如何提升这两类防护结构的防护性能进行了分析。通过采用自编程的穷举寻优算法，分别获得一种可适用于我国航天器双层板防护结构与填充式防护结构的弹道极限方程，并通过在VB平台上编程，开发出一款可用于对航天器结构极限防护性能进行分析的软件。