[发明专利]太空环境超高速撞击试验装置及方法

权利要求书

1.太空环境超高速撞击试验装置，其特征在于，包括：

太空环境模拟容器，所述太空环境模拟容器内部限定有可封闭的试验空间，试验空间包括飞行区以及与飞行区的尾端连通的撞击区，撞击区中设置靶体；

加速器，所述加速器与飞行区的前端通连，用于驱使弹丸沿试验空间超高速飞向靶体；

电磁铁，所述电磁铁用于对沿试验空间超高速飞向靶体的弹丸产生与所受重力反向的电磁力，用于模拟太空中的微重力环境；

高速摄像机，所述高速摄像机用于记录弹丸进入试验空间时的运动轨迹；

红外高速摄像机，所述红外高速摄像机用于记录靶体的温度变化以及撞击产生的靶体飞片的运动轨迹；以及

应力传感器，所述应力传感器设于靶体，用于记录靶体的应力变化；

所述太空环境模拟容器包括模拟管，模拟管的尾端封闭，前端的入口处设有可控制入口通与断的第一自动阀门，所述加速器的出口端与第一自动阀门的阀口通连，当弹丸通过第一自动阀门后，控制系统驱使第一自动阀门快速关闭；

飞行区内设置有多个轴向间隔分布的第二自动阀门，将飞行区分隔成多级独立的飞行分区，并由第二自动阀门控制相邻飞行分区之间以及飞行区与撞击区之间的通断，第二自动阀门处设有光电传感器，用于感应弹丸是否通过相应的第二自动阀门，当弹丸飞行通过相应的第二自动阀门并被相应的光电传感器所感应到时，控制系统根据该光电传感器反馈的感应信号驱使相应的第二自动阀门快速关闭。

2.如权利要求1所述的太空环境超高速撞击试验装置，其特征在于：还包括气压调节系统，所述气压调节系统包括抽真空装置，抽真空装置通过真空管与试验空间通连，试验空间中设有气压传感器，用于检测试验空间内的气压，试验装置的控制系统根据气压传感器反馈的气压信息作出是否驱使抽真空装置对试验空间进行抽真空的指令。

3.如权利要求2所述的太空环境超高速撞击试验装置，其特征在于：太空环境模拟容器呈管状，两端封闭，太空环境模拟容器的管壁在垂向直于其轴线的方向上间隔设置有两个轴向的环形腔室，接近试验空间的环形腔室为冷却室，冷却室设有冷量入口和冷量出口，离试验空间较远的环形腔室为隔离室，隔离室设有惰性气体入口和惰性气体出口，将惰性气体经惰性气体入口输入隔离室，对该隔离室所在的区域进行温度隔绝；将冷量经冷量入口输入冷却室，并使冷量通过管壁与试验空间内的空气热交换后经冷量出口流出，对试验空间内进行降温。

4.如权利要求1所述的太空环境超高速撞击试验装置，其特征在于：弹丸采用铁磁性金属材料制成，加速器包括与飞行区的前端通连的轻气炮管、与轻气炮管的前端通连的泵管以及与泵管的后端通连的装弹室，所述弹丸装设于轻气炮管中，所述泵管接近装弹室的位置设有加压活塞，泵管位于加压活塞和弹丸之间的区域充填高压轻气，所述装弹室内装设固体炸药。

5.如权利要求1所述的太空环境超高速撞击试验装置，其特征在于：红外高速摄像机有多个，多个红外高速摄像机位于太空环境模拟容器外部并绕撞击区的轴线间隔分布，太空环境模拟容器至少对应撞击区的部分采用透明的高强度材料制成。

6.采用如权利要求1至5中任意一项所述太空环境超高速撞击试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据弹丸的质量和类型调整电磁铁所提供的磁场大小；

S2、在确保弹丸至靶体的空间畅通的情况下，通过加速器驱使弹丸沿试验空间飞行以超高速撞击靶体，并通过高速摄像机记录弹丸进入试验空间时的运动轨迹、通过红外高速摄像机记录靶体的温度变化和撞击产生的靶体飞片的运动轨迹、以及通过应力传感器用于记录靶体的应力变化。

7.如权利要求6所述的试验方法，其特征在于：在步骤S2之前，还包括通过抽真空装置将封闭后的试验空间抽至真空、以及驱使冷量循环进出冷却室，以将试验空间内的温度降至所需温度，从而同时在试验空间内模拟太空中的微重力、真空和超低温环境的过程。

8.如权利要求6所述的试验方法，其特征在于：在步骤S2中，当弹丸飞行通过第二自动阀门并被相应的光电传感器感应到时，还包括通过控制系统驱使该第二自动阀门快速关闭的过程。