6.2　超高速碰撞地面试验方法

20世纪50年代起，随着人造地球卫星的成功发射，航天器在外太空中的运行安全问题，尤其是存在微流星体的碰撞问题成为航天器设计者日益关心的问题。各个航天大国针对空间站、航天飞机、载人飞船、卫星等空间物体的防护客观需求，为了解航天器受撞击后的损坏效应，设计出更有效的防护结构，开始全面建设和发展地面超高速碰撞模拟试验设备，包含了超高速碰撞的发射和测速装置。通过大量的超高速撞击地面试验，研究、验证、评估和获得不同航天材料及防护构型在不同速度、尺寸、形状和材质弹丸（粒子）碰撞下的成坑、穿孔、弹道极限、二次碎片云等特性及效应，为高性能先进防护材料研制及防护构型设计提供支撑数据。超高速碰撞的典型特征是碰撞所产生的压力远远大于弹丸和靶板的初始强度，根据靶板的厚度不同，可以将超高速碰撞问题分为三类，分别是薄板、中厚板和厚板。对于不同厚度靶板，由于撞击所产生的压缩波和从自由表面反射形成的稀疏波在弹丸和靶板中作用形成过程均不同，最终试验效果也不同，对于薄板，则主要是在靶板后面形成碎片云。

目前国内外已研制出的超高速发射器主要有轻气炮、电炮、聚能加速器、等离子体加速器、激光驱动飞片装置等。其中，轻气炮、电炮和聚能加速器主要用于毫米级空间碎片超高速撞击试验，等离子体加速器和激光驱动飞片装置主要用于微米级空间碎片超高速撞击试验。各种发射器的发射能力如图6-3所示。

图6-3　各种发射器的适用范围