[发明专利]一种可降低碎片毁伤指标的星载电子仪器设备安放姿态

说明书

技术领域

发明涉及一种电子仪器设备在航天器内的安放姿态，具体涉及一种可降低碎片毁伤指标的星载电子仪器设备安放姿态。

背景技术

人类在探索和开发外太空的活动中，发射了大量的人造卫星、航天飞机和空间探测器。由此产生的末级火箭、爆炸卫星、火箭发动机的燃烧剩余物以及剥落下来的漆片、涂层等构成的空间碎片数量急剧增加，加上外太空自然存在的微流星体，构成了数目庞大、分布密集的空间碎片环境。这些空间碎片的速度范围一般在几千米每秒至几十千米每秒之间，超高速撞击可能损伤航天器的关键系统，进而导致航天器发生灾难性失效，对在轨航天器的安全构成了极大的威胁。

航天器的大多数系统都位于其壳体之内。碎片云对航天器内部仪器设备的毁伤程度与碎片云粒子的速度、大小以及仪器设备外壳的结构、材质与厚度等多种因素密切有关。在其它因素一定的情况下，随着碎片云粒子速度的增加，在仪器设备外壳内产生的冲击强度增大，对仪器设备的毁伤程度也在增加；随着仪器设备外壳厚度的增加，外壳穿孔的可能性逐步减小，仪器设备的毁伤程度也逐步减小。在航天器内部，碎片云粒子撞击仪器设备外壳的速度实际上是碎片云粒子与仪器设备外壳的相对速度，其大小随碎片云粒子入射角的增加而减小；另一方面，承受撞击的仪器设备外壳的“有效厚度”，即相对速度方向上的厚度也随相对速度方向的改变而变化。因此适当地安放仪器设备，就可能在最大相对速度方向上增加“有效厚度”，从而增强仪器设备对碎片云粒子的防护性能。显然，这种既不改变仪器设备的设计，也不增加重量和体积，仅通过安放姿态就能增强仪器设备防护性能的方法对提高航天器在碎片环境中的生存能力具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可降低碎片毁伤指标的星载电子仪器设备安放姿态，在不增加星载电子仪器设备重量体积，不改变原设计的情况下，可降低碎片对其的毁伤。

本发明提供的星载电子仪器设备安放姿态为：星载电子仪器设备外壳沿航天器速度方向的两个侧面与航天器速度负方向之间的夹角均为45°。所述星载电子仪器设备的外壳为方形。

有益效果：

采用本发明提供的星载电子仪器设备的安放姿态，在不增加星载电子仪器设备重量体积，不改变原设计的前提下，能够降低碎片对星载电子仪器设备的毁伤。

附图说明

图1为碎片云粒子与航天器相对速度的示意图；

图2为仪器设备安装姿态结构示意图。

其中：1-外壳

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供一种电子仪器设备在航天器内的安放姿态，采用该种安放姿态能够在不增加重量体积，不改变原设计的情况下，降低碎片对星载电子仪器设备的毁伤。

本实施例提供的仪器设备的安放姿态如图2所示，仪器设备外壳沿航天器速度方向的两个侧面与航天器速度负方向的夹角均为45°，该种安放姿态适用于航天器内外壳为方形的星载电子仪器设备。

采用该种安放姿态能够降低碎片对星载电子仪器设备毁伤的原理为：

图1中，为碎片云粒子的速度，为航天器的速度，为碎片云粒子与航天器的相对速度。图2中，D表示在本发明的安放姿态下，沿相对速度方向穿过星载电子仪器设备外壳1的路径长度，即有效厚度。比值越大，碎片云粒子对仪器设备的毁伤能力越强；反之，比值越小，碎片云粒子对仪器设备的毁伤能力越弱。因此，将作为碎片云对仪器设备的毁伤指标。

如图1所示，θ表示相对速度的方向与航天器速度负方向之间的夹角。根据余弦定理：