多層隔熱材料對填充式結構高速撞擊損傷影響的實驗研究

管公順，曾　明，李航杰

(哈爾濱工業大學 航天學院，哈爾濱 150080)

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多層隔熱材料對填充式結構高速撞擊損傷影響的實驗研究

管公順，曾明，李航杰

(哈爾濱工業大學 航天學院，哈爾濱 150080)

在填充式結構中加入多層隔熱材料(MLI)，利用二級輕氣炮發射鋁球彈丸在真空環境下對其進行高速撞擊實驗，獲得了MLI位于不同位置時的防護結構損傷模式，研究MLI對填充式結構高速撞擊損傷與防護特性的影響。結果表明：當MLI位于首層薄鋁板前側時，薄鋁板穿孔尺寸增大，首層薄鋁板耗散彈丸撞擊動能的能力增強，有助于填充式結構高速撞擊防護性能提高；當MLI位于首層薄鋁板后側時，彈丸擊穿薄鋁板后次生碎片云團的膨脹擴散受到抑制，不利于填充式結構高速撞擊防護性能提高；在相同撞擊條件下，當MLI位于填充層前側時，填充層中心穿孔尺寸增大，當MLI位于艙壁前側時，艙壁彈坑分布范圍減小。

多層隔熱材料；填充式結構；高速撞擊；損傷；空間碎片

航天器在軌運行的空間環境較為惡劣[1,2]，環境因素造成的材料疲勞損傷將影響航天器的運行安全[3]。在太陽直射面，航天器表面溫度高達200℃，而在背對太陽光面，溫度又會降低至-180℃以下，為了保證航天器及其儀器設備能夠正常工作，需要在航天器表面覆蓋隔熱材料[4,5]。多層隔熱材料(Multi-layer Insulation,MLI)由多個反射層與間隔物迭合而成，具有較好的隔熱性能[6]，被廣泛用于包覆衛星結構和艙外設備表面[7-9]。隨著空間碎片數量的急劇增加，在軌運行航天器遭受空間碎片撞擊的風險趨于增大[10]。航天器表面的MLI包覆層在起到隔熱作用的同時，對空間碎片高速撞擊航天器的損傷效應也會產生一定影響[11]，因此，國內外研究者相繼開展了空間碎片高速撞擊MLI的損傷與防護特性研究，Lambert等[12]通過實驗研究了MLI對高速撞擊粒子破碎效應的影響，認為MLI位于防護結構首層板撞擊面時有助于高速撞擊使粒子破碎。黃潔等[13]針對帶MLI的蜂窩夾層結構開展了超高速撞擊實驗和數值模擬研究，獲得了帶MLI蜂窩夾層結構的彈道極限方程，計算了MLI作為防護材料時的2A12鋁板等效厚度。目前，填充式結構防護空間碎片高速撞擊的有效性已得到實驗驗證[14,15]，然而，MLI作為隔熱材料對填充式結構高速撞擊損傷與防護特性影響的耦合效應研究相對較少。本工作以帶MLI的填充式結構為研究對象，利用二級輕氣炮發射鋁球彈丸進行高速撞擊實驗，獲取MLI處于不同位置時填充式結構的高速撞擊損傷模式，研究MLI對填充式結構高速撞擊損傷與防護特性的影響規律。

1　實驗材料與方法

實驗分別選用鋁網、玄武巖纖維布和薄鋁板作為填充層材料，首層及填充層2A12鋁板厚度均為0.5mm，艙壁是厚度為3mm的5A06鋁板，填充層鋁網和玄武巖纖維布面密度分別為0.134g/cm2和0.139g/cm2，與厚度為0.5mm的2A12鋁板面密度的相對偏差分別為-3.60%，0%?？偡雷o間距為100mm，填充式結構的填充層前表面與首層薄鋁板的前表面相距50mm。多層隔熱材料(MLI)由雙面鍍鋁聚酯薄膜反射層和大網孔滌綸絲織網隔離層組成，采用1層反射層間隔1層隔離層的組合形式，共有11層聚酯薄膜和10層滌綸絲織網。其中，最外側聚酯薄膜每層厚度為20μm，中間聚酯薄膜每層厚度為10μm，滌綸絲織網每層厚度為100μm，MLI總面密度為0.0223g/cm2。實驗時，將MLI分別放置在填充式結構的不同位置，研究MLI對填充式結構高速撞擊損傷與防護特性的影響，實驗結構如圖1所示。

圖1　實驗結構示意圖　(a)MLI在首層鋁板前側；(b)MLI在首層鋁板后側；(c)MLI在填充層前側；(d)MLI在填充層后側；(e)MLI在艙壁前側Fig.1　Shield configuration diagram in the experiment　(a)MLI is located at front side of the first wall;(b)MLI is located at back side of the first wall;(c)MLI is located at front side of the stuffed wall;(d)MLI is located at back side of the stuffed wall;(e)MLI is located at front side of the rear wall

實驗利用二級輕氣炮加速鋁球彈丸，一級驅動氣體是氮氣，充氣壓力為5～10MPa，二級驅動氣體是氫氣，充氣壓力為0.1MPa。選用2017鋁球彈丸模擬空間碎片，直徑為3.97mm，撞擊速率為3.00～4.65km/s，撞擊角為0°。利用氣動阻力實現彈托與彈丸分離，彈丸速率采用磁感應方法測量，測量精度高于2%。靶艙內壓力小于200Pa，環境溫度為室溫。

2　結果與分析

2.1實驗結果

本工作分別針對以鋁網、玄武巖纖維布和薄鋁板為填充材料的填充式結構進行高速正撞擊實驗，得到了填充式結構具有不同填充介質時的高速撞擊損傷模式，并對MLI處于不同位置時的首層薄鋁板、填充層及艙壁損傷結果進行了比較，部分實驗結果如圖2～4所示。

鋁球彈丸高速正撞擊填充式結構后，首層薄鋁板均為圓形穿孔，當MLI位于首層薄鋁板前側時，首層薄鋁板穿孔邊緣不光滑。填充層均為撕裂中心大穿孔，且在中心穿孔周圍分布許多小穿孔。當填充層為鋁網時，中心穿孔近似圓形，末層鋁網穿孔尺寸顯著增大，并出現較大拉伸翻邊。當填充層為玄武巖纖維布時，首層纖維布穿孔近似圓形，末層纖維布穿孔近似方形。當填充層為薄鋁板時，中心穿孔邊緣出現較大花瓣狀撕裂。艙壁損傷因MLI位置、填充層材料及撞擊速率的不同而有所區別，主要表現為成坑、鼓包和穿孔等破壞形式。

2.2MLI損傷

MLI的撞擊損傷形式與其所處位置有關，當MLI位于首層薄鋁板前側時，MLI首層聚酯薄膜為圓形穿孔，MLI末層聚酯薄膜為不規則撕裂穿孔。當MLI位于首層薄鋁板后側時，MLI首層聚酯薄膜為近似圓形穿孔，穿孔邊緣伴有細小裂紋，MLI末層聚酯薄膜為大花瓣狀撕裂穿孔。當MLI位于填充層前側時，MLI首層聚酯薄膜中心為大花瓣狀撕裂穿孔，中心穿孔周圍分布許多小穿孔，MLI末層聚酯薄膜穿孔邊緣花瓣狀撕裂卷曲變形。當MLI位于填充層后側時，MLI首末兩層聚酯薄膜均為大花瓣狀撕裂穿孔，且末層穿孔邊緣花瓣狀撕裂尺寸較大。當MLI位于艙壁前側時，MLI首末兩層聚酯薄膜均為不規則撕裂穿孔，且首層穿孔邊緣撕裂尺寸較大。

圖2　MLI位于鋁網填充式結構不同位置時的MLI(1)，鋁網(2)和艙壁(3)損傷　(a)MLI位于首層薄鋁板前側，撞擊速率3.17km/s；(b)MLI位于首層薄鋁板后側，撞擊速率3.16km/s；(c)MLI位于鋁網前側，撞擊速率3.16km/s；(d)MLI位于艙壁前側，撞擊速率3km/sFig.2　Damage of MLI(1),Al-mesh(2)and rear wall(3)of Al-mesh stuffed shield with different MLI locations　(a)MLI is located at front side of the first wall,impact velocity 3.17km/s;(b)MLI is located at back side of the first wall,impact velocity 3.16km/s;(c)MLI is located at front side of the Al-mesh,impact velocity 3.16km/s;(d)MLI is located at front side of the rear wall,impact velocity 3km/s

圖3　MLI位于玄武巖纖維布填充式結構不同位置時的MLI(1)，玄武巖布(2)和艙壁(3)損傷　(a)MLI位于首層薄鋁板前側，撞擊速率3.09km/s；(b)MLI位于首層薄鋁板后側，撞擊速率3km/s；(c)MLI位于玄武巖布前側，撞擊速率3.09km/s；(d)MLI位于艙壁前側，撞擊速率3.09km/sFig.3　Damage of MLI(1), basalt fiber cloth(2)and rear wall(3) of basalt fiber cloth stuffed shield with different MLI locations　(a)MLI is located at front side of the first wall,impact velocity 3.09km/s;(b)MLI is located at back side of the first wall,impact velocity 3km/s;(c)MLI is located at front side of the basalt fiber cloth,impact velocity 3.09km/s;(d)MLI is located at front side of the rear wall,impact velocity 3.09km/s

圖4　MLI位于鋁板填充式結構不同位置時的MLI(1)，鋁板(2)和艙壁(3)損傷　(a)MLI位于首層薄鋁板前側，撞擊速率4.1km/s；(b)MLI位于首層薄鋁板后側，撞擊速率4.36km/s；(c)MLI位于中間薄鋁板前側，撞擊速率4.07km/s；(d)MLI位于艙壁前側，撞擊速率4.65km/sFig.4　Damage of MLI(1), Al-plate(2) and rear wall(3)of Al-plate stuffed shield with different MLI locations　(a)MLI is located at front side of the first wall,impact velocity 4.1km/s;(b)MLI is located at back side of the first wall,impact velocity 4.36km/s;(c)MLI is located at front side of the middle Al-plate,impact velocity 4.07km/s;(d)MLI is located at front side of the rear wall,impact velocity 4.65km/s

2.3前板穿孔

2017年云南省環境公報顯示：全省環境空氣質量平均優良天數比例為98.2%，居全國第一；主要河流國控省控監測斷面水質優良率為82.6%，主要出境、跨界河流斷面水質達標率為100%，九大高原湖泊水質總體保持穩定。

鋁球彈丸高速正撞擊薄鋁板穿孔尺寸與鋁板前的MLI有關，圖5給出了MLI處于薄鋁板前、后以及無MLI時，薄鋁板穿孔尺寸與撞擊速率的關系。由圖5可以看出，當MLI處于薄鋁板前、后位置時，隨著撞擊速率的提高，薄鋁板穿孔尺寸均逐漸增大，且在撞擊條件相同的情況下，MLI位于薄鋁板前側時的撞擊穿孔尺寸明顯大于MLI位于薄鋁板后側和沒有MLI時的情況。同時發現，彈丸撞擊速率越大，MLI位于薄鋁板前側時的撞擊穿孔尺寸與其他兩種情況時的撞擊穿孔尺寸相差越顯著。這說明，當MLI位于薄鋁板前側時，彈丸與MLI的初次撞擊使彈丸發生了一定程度的軸向壓縮變形，導致彈丸徑向尺寸增大，并出現破碎趨勢，從而造成薄鋁板撞擊穿孔尺寸增大。同時，由于彈丸破碎使薄鋁板穿孔邊緣出現不光滑現象，且撞擊速率越大，彈丸初次撞擊MLI后的徑向變形及擴散效應越明顯，薄鋁板的撞擊穿孔尺寸變化越大。

圖5　薄鋁板穿孔直徑與撞擊速率的關系Fig.5　Relationship between perforation diameter of Al-plate and impact velocity

2.4填充層損傷

填充式結構中的填充層是用于進一步破碎次生碎片粒子群中的大尺寸粒子、阻擋小尺寸粒子、降低碎片粒子群與艙壁的撞擊速率，并通過自身破壞耗散次生碎片粒子群的撞擊動能。圖6和圖7分別給出了鋁網、玄武巖纖維布和薄鋁板作為填充材料時的填充層損傷與MLI位置的關系，用于描述填充層撞擊損傷的參量為中心穿孔等效面積圓直徑DSC和小穿孔分布范圍直徑DS99。

由圖6可以看出，對于鋁網、玄武巖纖維布和薄鋁板填充層，當撞擊速率分別為3.1km/s和4.3km/s左右時，在本實驗結構設計的MLI的5個填充位置中，MLI位于填充層前側時的填充層中心穿孔尺寸最大，而MLI位于填充層后側和艙壁前側時的填充層中心穿孔尺寸變化較??；且對于相同的MLI位置，在相同撞擊條件下，鋁網填充層中心穿孔尺寸均大于玄武巖纖維布和薄鋁板填充層的中心穿孔尺寸。這說明，在本工作撞擊速率下，彈丸擊穿首層薄鋁板后發生了一定程度的破碎，形成由較大次生碎片組成的中心粒子群和由較小次生碎片組成的外圍飛濺粒子群，當MLI位于填充層前側時，中心次生粒子群首先撞擊MLI，導致該粒子群在與MLI的撞擊過程中發生軸向壓縮變形，使其徑向尺寸增大，從而造成更大的填充層中心穿孔。

由圖7可以看出，對于鋁網、玄武巖纖維布和薄鋁板填充層，當撞擊速率分別為3.1km/s和4.3km/s左右時，比較MLI在填充式結構中不同位置時的情況發現，MLI位于首層薄鋁板前側時的填充層小穿孔分布范圍最大，MLI位于首層薄鋁板后側時的填充層小穿孔分布范圍最小。同時發現，對于相同的MLI位置，在相同撞擊條件下，玄武巖纖維布填充層上的小穿孔分布范圍大于鋁網填充層上的小穿孔分布范圍，這說明，當MLI位于首層薄鋁板前側時，彈丸擊穿薄鋁板后產生了更大范圍的次生碎片粒子飛濺，次生碎片對填充層的撞擊影響范圍增大。當MLI位于首層薄鋁板后側時，次生碎片粒子對填充層的撞擊影響范圍減小。

根據填充層損傷規律可知，MLI在填充式結構中的位置不同，彈丸撞擊首層薄鋁板后所產生的次生碎片粒子群對填充層的撞擊損傷會有所區別。首層薄鋁板前的MLI使薄鋁板撞擊穿孔尺寸增大，產生了擴展范圍更大的次生碎片，造成填充層小穿孔范圍增大。首層薄鋁板后側的MLI對鋁球彈丸擊穿首層薄鋁板后產生的次生碎片粒子擴散具有阻擋作用，使填充層小穿孔分布范圍減小。填充層前側的MLI對次生碎片粒子群的再次沖擊壓縮和破碎使中心次生碎片粒子群與填充層的作用面積增大，在該次生碎片粒子群撞擊動能足夠大的情況下，造成填充層更大的中心穿孔。而當MLI位于填充層后側及艙壁前側時，填充層損傷已不再受MLI的影響。

圖6　填充層中心穿孔尺寸與MLI位置的關系　(a)撞擊速率為3.1km/s左右；(b)撞擊速率為4.3km/s左右Fig.6　Relationship between the center perforation diameter of the stuffed wall and MLI location　(a)impact velocity is about 3.1km/s;(b)impact velocity is about 4.3km/s

圖7　填充層小穿孔分布范圍與MLI位置的關系　(a)撞擊速率為3.1km/s左右；(b)撞擊速率為4.3km/s左右Fig.7　Relationship between the small perforation range on the stuffed wall and MLI location(a)impact velocity is about 3.1km/s;(b)impact velocity is about 4.3km/s

2.5艙壁損傷

由圖8(a)，(b)可以看出，當撞擊速率分別為3.1km/s和4.3km/s左右時，對于本工作選用的填充式結構，MLI位于首層薄鋁板后側時的艙壁穿孔尺寸和艙壁鼓包高度最大，MLI位于首層薄鋁板前側時的艙壁穿孔尺寸和艙壁鼓包高度最小。這說明，在相同撞擊條件下，與MLI位于首層薄鋁板后側時的情況相比，MLI位于首層薄鋁板前側時的艙壁損傷減輕，即當MLI位于首層薄鋁板前側時，填充式結構的高速撞擊防護性能提高。

由圖9可以看出，當撞擊速率分別為3.1km/s和4.3km/s左右時，對于本工作選用的填充式結構，MLI位于首層薄鋁板前側時的艙壁彈坑分布范圍最大，MLI位于艙壁前側時的艙壁彈坑分布范圍最小，且隨著MLI在填充式結構中位置的后移，艙壁彈坑分布范圍呈減小趨勢。同時比較發現，對于相同的MLI位置和撞擊條件，鋁網填充式結構的艙壁彈坑分布范圍最大。這說明，位于首層薄鋁板前側的MLI促進了彈丸擊穿首層薄鋁板后次生小碎片粒子的橫向飛濺擴散，增大了次生碎片和再生碎片對填充層與艙壁的撞擊影響區域。同時，艙壁前側的MLI有效阻擋了外圍飛濺小碎片粒子對艙壁的撞擊，使艙壁撞擊面上小碎片撞擊影響區域減小。另外，由于MLI作為多層組合介質對微小碎片具有一定的阻擋作用，隨著撞擊次數的增多，彈丸破碎更加細化，因此，MLI位置后移使更多微小碎片被阻擋吸收，有利于減小艙壁撞擊影響范圍。當填充層為鋁網時，由于網孔較大，可允許更多的微小碎片穿過，使艙壁撞擊影響范圍擴大。

圖8　艙壁穿孔尺寸、鼓包高度與MLI位置的關系　(a)撞擊速率為3.1km/s左右；(b)撞擊速率為4.3km/s左右Fig.8　Relationship between perforation size, bulge height of rear wall and MLI location(a)impact velocity is about 3.1km/s;(b)impact velocity is about 4.3km/s

圖9　艙壁彈坑分布范圍與MLI位置的關系　(a)撞擊速率為3.1km/s左右；(b)撞擊速率為4.3km/s左右Fig.9　Relationship between small crater range on the rear wall and MLI location(a)impact velocity is about 3.1km/s;(b)impact velocity is about 4.3km/s

根據艙壁損傷規律可知，MLI在填充式結構中的位置不同，彈丸擊穿首層薄鋁板和填充層后對艙壁的撞擊損傷存在差異。首層薄鋁板前的MLI可增強首層薄鋁板對彈丸的初次破碎能力，加劇對彈丸撞擊動能的耗散，使撞擊艙壁的碎片粒子群動能減弱和分散，從而減輕對艙壁的撞擊損傷。首層薄鋁板后側的MLI抑制了彈丸擊穿首層薄鋁板后所產生的次生碎片粒子群的膨脹擴散效應，使中心碎片粒子群對艙壁的撞擊集中在撞擊軸線附近，撞擊動能更加集中，從而加重了對艙壁的撞擊損傷。當MLI分別位于填充層前、填充層后和艙壁前時，MLI所受到的均為次生或再生碎片粒子群的撞擊，MLI對微小粒子的阻擋作用更加明顯，而對艙壁撞擊中心的損傷影響不顯著。

3　結論

(1)當MLI位于首層薄鋁板前側時，薄鋁板穿孔尺寸增大，首層薄鋁板初次破碎彈丸及耗散彈丸撞擊動能的能力增強，有助于提高填充式結構的高速撞擊防護性能。

(2)當MLI位于首層薄鋁板后側時，彈丸擊穿薄鋁板后次生碎片粒子群的膨脹擴散受到抑制，不利于提高填充式結構的高速撞擊防護性能。

(3)在相同撞擊條件下，當MLI位于填充層前側時，填充層中心穿孔尺寸增大；當MLI位于艙壁前側時，艙壁彈坑分布范圍減小。

[1]高禹, 王釗, 陸春, 等. 高性能樹脂基復合材料典型空天環境下動態力學行為研究現狀[J]. 材料工程, 2015, 43(3): 106-112.

GAO Y, WANG Z, LU C, et al. State of arts of the dynamic mechanical behaviors of high performance polymer composites in typical aerospace environments[J]. Journal of Materials Engineering, 2015, 43(3): 106-112.

[2]沈自才, 邱家穩, 丁義剛, 等. 航天器空間多因素環境協同效應研究[J]. 中國空間科學技術, 2012, (5): 54-60.

SHEN Z C, QIU J W, DING Y G, et al. Space environment synergistic effect on spacecraft[J]. Chinese Space Science and Technology, 2012, (5): 54-60.

[3]馬少華, 回麗, 周松, 等. 腐蝕環境對預腐蝕鋁合金腐蝕疲勞性能的影響[J]. 材料工程, 2015, 43(2): 91-95.

MA S H, HUI L, ZHOU S, et al. Influence of corrosion environments on corrosion fatigue property of pre-corroded aluminum alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2015, 43(2): 91-95.

[4]PALMIERI D, LAMBERT M, MENDOZA M. Effect of multi-layer insulation on top of spacecraft meteoroids/debris shields: prediction of the automated transfer vehicle pressure module ballistic limit[J]. International Journal of Impact Engineering, 2003, 29(1-10): 537-548.

[5]WHITE D M, WICKLEIN M, CLEGG R A, et al. Multi-layer insulation material models suitable for hypervelocity impact simulations[J]. International Journal of Impact Engineering, 2008, 35(12): 1853-1860.

[6]李永春, 劉強, 馬洪炯, 等. 真空環境中多層隔熱材料的隔熱性能[J]. 宇航材料工藝, 2012, (4): 90-92.

LI Y C, LIU Q, MA H J, et al. Thermal properties of multi-layer insulation materials in vacuum[J]. Aerospace Materials & Technology, 2012, (4): 90-92.

[7]江經善. 多層隔熱材料及其在航天器上的應用[J]. 宇航材料工藝, 2000, (4): 17-25.

JIANG J S. Multi-layer insulation materials and their application to spacecrafts[J]. Aerospace Materials & Technology, 2000, (4): 17-25.

[8]STADERMANN F J, HEISS C H, REICHLING M. Evaluation of impact craters on solar cell samples and thermal MLI blankets[J]. Advances in Space Research, 1997, 20(8): 1517-1521.

[9]TURNER R J, TAYLOR E A, McDONNELL J A M, et al. Cost effective honeycomb and multi-layer insulation debris shield for unmanned spacecraft[J]. International Journal of Impact Engineering, 2001, 26(1-10): 785-796.

[10]KLINKRAD H. Collision risk analysis for low Earth orbits[J]. Advances in Space Research, 1993, 13(8): 177-186.

[11]韓海鷹, 黃家榮, 程文龍, 等. MLI碎片防護能力增強措施對隔熱性能的影響[J].宇航學報, 2010, 31(1): 259-263.

HAN H Y, HUANG J R, CHENG W L, et al. The influence of debris shield enhancement on thermal insulation performance of MLI[J]. Journal of Astronautics, 2010, 31(1): 259-263.

[12]LAMBERT M， SCHAEFER F， GEYER T. Impact damage on sandwich panels and multi-layer insulation[J]. Internatinal Journal of Impact Engineering, 2001,26(1-10):369-380.

[13]黃潔, 馬兆俠, 蘭勝威, 等. 帶隔熱層蜂窩夾層結構的超高速撞擊特性研究[J]. 宇航學報, 2010, 31(8):2043-2049.

HUANG J, MA Z X, LAN S W, et al. Study on hypervelocity impact characteristics for honeycomb sandwich with multi-layer insulation[J]. Journal of Astronautics, 2010, 31(8): 2043-2049.

[14]CHRISTIANSEN E L, CREWS J I, WILLIAMSEN J E, et al. Enhanced meteoroid and orbital debris shielding[J]. International Journal of Impact Engineering, 1995, 17(1-3): 217-228.

[15]管公順, 陳禮文, 王少恒, 等. 不銹鋼網/鋁板多沖擊防護屏高速撞擊防護性能實驗研究[J]. 高壓物理學報, 2012, 26(2): 127-134.

GUAN G S, CHEN L W, WANG S H, et al. Experimental investigation on resist capability of stainless steel mesh/Al multi-shock shield by high-velocity impact[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2012, 26(2): 127-134.

Experimental Investigation of Multi-layer Insulation Effect on Damage of Stuffed Shield by High-velocity Impact

GUAN Gong-shun,ZENG Ming,LI Hang-jie

(School of Astronautics,Harbin Institute of Technology,Harbin 150080,China)

The stuffed shield with multi-layer insulation(MLI) was designed by improving on Al Whipple shield, and a series of high-velocity impact tests were practiced with a two-stage light gas gun facility at vacuum environment. The damage model of the stuffed shield with different MLI location by Al-sphere projectile impacting was obtained. The effect of MLI on damage of the stuffed shield by high-velocity impact was studied. The results indicate when the MLI is located at front side of the first Al-plate, the protection performance of the stuffed shield is improved with the larger perforation diameter of the first Al-plate and more impact kinetic energy dissipation of the projectile. When MLI is arranged at back side of the first Al-plate, the expansion of the secondary debris cloud from projectile impacting the first Al-plate is restrained, it is not good to improve the protection performance of the stuffed shield. When MLI is arranged at front side of the stuffed wall, the perforation size of the stuffed wall increases; when MLI is arranged at front side of the rear wall, the distribution range of crater on the rear wall decreases.

multi-layer insulation;stuffed shield;high-velocity impact;damage;space debris

10.11868/j.issn.1001-4381.2016.09.015

V423.4+1;O347

A

1001-4381(2016)09-0096-07

國家自然科學基金資助項目(11172083)

2015-07-20；

2016-06-23

管公順(1969-)，男，博士，教授，主要從事航天器材料與結構的高速撞擊損傷評價及防護技術研究，聯系地址：黑龍江省哈爾濱市南崗區一匡街2號哈爾濱工業大學科學園3020信箱(150080)，E-mail: hitggsh@163.com