波阻抗梯度材料加强型Whipple结构撞击极限研究

作者：张品亮; 曹燕; 陈川; 宋光明; 武强; 李宇; 龚自正; 李明

来源：爆炸与冲击, 2021, 1-11.

• 超高速撞击
• Whipple结构
• 阻抗梯度材料
• 撞击极限
• 空间碎片

采用波阻抗梯度材料作为防护屏能够有效提升Whipple结构的防护性能。本文的目的是研究一种改进型的波阻抗梯度材料防护结构Ti/Al/Mg结构的撞击极限。采用二级轻气炮在3～8 km/s对Ti/Al/Mg结构、Al/Mg结构和2A12结构分别开展了超高速撞击实验，研究了超高速撞击特性，建立了Ti/Al/Mg结构的撞击极限曲线，评价了其防护性能，并通过对比分析的方式解释了其性能优异的原因。结果表明：高阻抗的钛合金表层能产生更高的冲击压力和温升，使弹丸充分破碎。在面密度相同的条件下，与Al/Mg结构和2A12结构相比，Ti/Al/Mg结构防护性能大幅提升。最后，通过理论计算得到Ti/Al/Mg结构撞击极限曲线的区间转变速度小于7.0 km/s，但是其实验撞击极限曲线上并未出现明显的区间转变，在实验速度范围内撞击极限随着撞击速度提升而增大，这与典型Whipple结构撞击极限曲线存在差异。

• 单位
  中国空间技术研究院; 北京卫星环境工程研究所