航天器空间撞击建模与分析PDF电子书下载

第1章 航天器空间撞击概述 1

1.1航天器的种类与特征 1

1.1.1航天器的种类 1

1.1.2航天器的特征 5

1.2航天器空间撞击的类型 7

1.2.1航天器间的撞击 8

1.2.2航天器与KKV的撞击 9

1.2.3航天器与碎片的撞击 10

1.3航天器空间撞击分析涉及的主要问题 12

1.3.1超高速撞击技术 12

1.3.2目标毁伤评估技术 17

1.3.3航天器撞击解体模型 21

参考文献 22

第2章 航天器撞击交会模型 27

2.1航天器描述模型 27

2.1.1航天器构型分析 27

2.1.2航天器等效模型 30

2.2 KKV描述模型 34

2.2.1 KK V等效模型 34

2.2.2 KK V运动模型 36

2.3空间碎片描述模型 36

2.4弹目交会模型 37

2.4.1矩形板交会模型 37

2.4.2球体交会模型 38

2.4.3长方体交会模型 39

2.4.4圆柱体交会模型 39

2.4.5射弹撞击角 40

参考文献 40

第3章 航天器撞击解体模型分析与改进 42

3.1几种主要的撞击解体模型 42

3.1.1早期模型 42

3.1.2 Battelle模型 46

3.1.3 NASA模型 48

3.2撞击解体模型对比分析 52

3.2.1撞击解体模型定性比较 52

3.2.2撞击解体模型数值比较 55

3.2.3撞击解体模型的建模基础 62

3.3守恒定律分析 63

3.3.1质量守恒 63

3.3.2角动量守恒 64

3.3.3能量守恒 65

3.4 SCBM模型构建 66

3.4.1撞击解体极限 66

3.4.2质量分布 67

3.4.3碎片质量与特征尺寸/直径关系的再讨论 69

3.4.4尺寸分布 72

3.4.5面质比分布 74

3.4.6速度分布 78

3.5 SCBM模型程序实现与案例分析 78

3.5.1 SCBM模型算法 78

3.5.2 SCBM模型程序开发 79

3.5.3 SCBM模型与试验结果比较分析 81

参考文献 85

第4章 航天器与KKV撞击建模与分析 88

4.1射弹撞击毁伤域 88

4.1.1毁伤域的定义 88

4.1.2毁伤域的求解 89

4.1.3毁伤域求解案例 91

4.2目标撞击解体域 93

4.2.1薄板撞击孔径模型 93

4.2.2撞击孔径模型验证 96

4.2.3薄板层数求解 103

4.3射弹退化模型 104

4.3.1侵彻阻力模型 104

4.3.2速度退化模型 105

4.3.3长度退化模型 106

4.4薄板撞击解体机理 108

4.4.1碎片平均尺寸 108

4.4.2应变率求解模型 110

4.5碎片分布模型 115

4.5.1指数分布 115

4.5.2幂率分布 116

4.6撞击试验案例分析 118

4.6.1尺寸估计模型 118

4.6.2 SIBM模型验证 120

参考文献 121

第5章 航天器非解体性撞击毁伤分析 125

5.1航天器易损性分析 125

5.1.1目标毁伤树分析 125

5.1.2部件毁伤准则 128

5.1.3目标毁伤等效靶 129

5.2航天器撞击毁伤模型 131

5.2.1 THOR侵彻方程 131

5.2.2 THOR方程验证 132

5.2.3毁伤概率模型 133

5.2.4撞击毁伤案例 135

参考文献 136

第6章 航天器推进剂撞击爆炸分析 138

6.1航天器推进剂撞击模型 138

6.1.1航天器推进系统 138

6.1.2推进剂贮箱 139

6.1.3肼的性质 141

6.2推进剂撞击起爆模型 142

6.2.1起爆机理分析 142

6.2.2冲击起爆判据 146

6.2.3判据参数求解 147

6.3撞击起爆模型验证 153

6.3.1案例分析 153

6.3.2 SPID模型数据 154

6.3 3 SPH仿真数据 154

6.4贮箱爆炸解体模型 156

6.4.1当量原理 156

6.4.2碎片初速模型 157

6.4.3碎片分布模型 159

6.5贮箱爆炸模型验证 161

6.5.1速率衰减模型 161

6.5.2碎片毁伤准则 162

6.5.3贮箱爆炸案例 162

参考文献 164

第7章 空间撞击碎片云特性分析 166

7.1空间碎片轨道预报与寿命算法 166

7.1.1空间碎片轨道预报 166

7.1.2撞击碎片云初始轨道分布特性 168

7.1.3地球非球形引力摄动与平均根数法 169

7.1.4大气阻力摄动 170

7.1.5空间碎片寿命算法 170

7.2撞击碎片云的演变过程 172

7.2.1球形阶段 172

7.2.2椭球形阶段 172

7.2.3绳形阶段 173

7.2.4螺旋线形阶段 173

7.2.5全方位扩散阶段 174

7.2.6球壳形阶段 174

7.3撞击碎片云留轨特性快速算法 175

7.4快速算法的计算案例与验证 176

参考文献 180

第8章 航天器与空间碎片撞击的风险分析 181

8.1空间碎片环境通量模型 181

8.2编目空间碎片碰撞预警 182

8.2.1空间碎片分类 182

8.2.2轨道预报和筛选 185

8.2.3轨道预报误差 187

8.2.4碰撞判据 188

8.2.5碰撞规避 189

8.3航天器与编目空间碎片的碰撞概率 190

8.3.1基本假设 190

8.3.2误差椭球 190

8.3.3交会坐标系 191

8.3.4计算碰撞概率 194

8.4航天器与短期碎片云的碰撞概率 198

8.4.1各碰撞概率的关系和计算流程 198

8.4.2航天器与单颗碎片的碰撞概率 199

8.4.3航天器与碎片云的碰撞概率 205

8.4.4轨道误差对计算碰撞概率的影响 206

8.4.5航天器与碎片云碰撞的风险区域 206

8.4.6仿真算例 207

参考文献 208

第9章 撞击碎片的环境危害性及其防护分析 210

9.1空间碎片超高速撞击毁伤与防护 210

9.1.1空间碎片撞击航天器的危害 210

9.1.2航天器与超高速空间粒子的相互作用 211

9.1.3航天器防护设计 212

9.2空间碎片的环境分析 215

9.2.1研究对象的界定 215

9.2.2空间环境的现状与未来 215

9.2.3空间环境的特点 221

9.2.4空间环境的参量表征与资源估算 222

9.3空间环境的防治策略与措施 225

9.3.1防治的指导思想——可持续发展 225

9.3.2空间碎片减缓的技术措施 226

9.3.3减缓措施的费用分析 229

9.3.4空间环境保护的法律研究 232

参考文献 235

附录A 联合国空间碎片减缓指南 239

附录B 航天器撞击解体分析评估软件 240