3 / 12
Моделирование баллистической стойкости двойной стенки космических аппаратов …
Инженерный журнал: наука и инновации
# 11·2016 3
стенкой, см;
w
t
— толщина преграды, см;
v
0
— скорость соударения,
км/с;
θ
—
угол между вектором скорости частицы и нормалью к по-
верхности;
ρ
р
—
удельный вес частицы, г/см
3
;
ρ
w
— удельный вес
материала стенки, г/см
3
. Поражение конструкции определяется как
перфорация задней стенки или потеря материала (отделение осколка)
от задней поверхности тыльной стенки конструкции.
Оценка стойкости элементов КА без учета экранной защиты (как
одиночной стенки) к пробою при воздействии на них высокоскорост-
ных метеорно-техногенных частиц проводится по БПУ для одиноч-
ной стенки [13]:
18/19
2/3
1/4
0
0,106022
.
cos
w
w
c
w
p
c
d
t НВ
v
ρ
=
ρ
θ
(2)
Переход к критической массе частицы сферической формы, при
которой происходит пробой одиночной стенки, осуществляется по
соотношению
3
6
c
p c
m d
= ρ p
,
где
m
c
— критическая масса пробивающей частицы, г;
HB
— твер-
дость по Бринеллю;
c
w
—
скорость звука в материале преграды, км/с.
Влияние экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ) на проника-
ющую способность высокоскоростных частиц при одиночной стенке
можно оценить по формуле для увеличения эффективной толщины
преграды при наличии ЭВТИ для скорости менее 7 км/с [14]:
,
MLI
w eff
w MLI
w
AD
t
t
K
= +
ρ
(3)
где
t
w
— толщина монолитной преграды, см;
K
MLI
=
4,5 — коэффици-
ент, учитывающий влияние ЭВТИ;
AD
MLI
—
поверхностная плот-
ность (масса, приходящаяся на единицу площади) ЭВТИ, г/см
2
;
ρ
w
—
плотность материала преграды, г/см
3
.
Для расчетов параметров пробоя высокоскоростными частицами
(ударниками) разнесенной конструкции (экран + стенка) применяется
уравнение Кристиансена и Керра [10]. Скорости соударения в этом
уравнении разбиты на три диапазона в связи с различным характером
баллистических кривых, которым соответствуют определенные
функциональные зависимости.
Высокоэнтальпийный интервал скоростей
0
cos
H
v v
≥
θ
:
1 9
1 3
1 3
2 3
1 2
2 3
0
( cos )
(
)
'
c
h p
w w
MLI
b
h
d k
v
S t
−
−
−
= ρ
θ ρ
ρ s + ∆
,
(4)
где
v
H
= 7 км/с;
k
h
=
1,35 при большой толщине бампера,