才 源， 庞宝君， 迟润强， 段永攀， 贾 斌， 盖芳芳

(1.哈尔滨工业大学 航天学院高速撞击研究中心，哈尔滨 150080； 2.黑龙江科技大学 理学院，哈尔滨 150022)

航天器上的压力容器主要用于存储高压气体或液体，一般被放置在航天器外部或紧靠主结构，被空间碎片撞击的风险较高，且风险逐年增加[1-2]。国内外研究均表明，弹丸超高速撞击产生的穿孔及碎片云是造成压力容器撕裂甚至解体的主要原因之一[3-6]。压力容器被超高速撞击所呈现的典型损伤破坏模式包括：前壁穿孔、前壁裂纹失稳扩展、后壁穿孔、后壁裂纹失稳扩展、压力容器发生爆炸解体等[7-8]。

对于压力容器前壁在超高速撞击下产生的穿孔，Schäfer采用试验方法获得了撞击速度在7 km/s左右的压力容器前壁穿孔数据；庞宝君等[9-10]采用数值仿真方法对前壁穿孔特性进行了研究，并建立了关于压力容器前壁穿孔的理论模型；张永等[11]首次在国内开展了星上钛合金气瓶的超高速撞击试验，并拟合出弹丸撞击速度为6.5 km/s条件下气瓶前壁的穿孔直径预测公式；周广东等[12]利用文献[11]的试验数据建立了数值仿真模型，也拟合了关于钛合金气瓶前壁穿孔的经验公式。为了研究的方便，上述研究工作均忽略了气体压力参数对压力容器前壁穿孔直径的影响。对于撞击产生的碎片云，由于其在高压气体中的运动特性研究难度较大，国内外对于压力容器超高速撞击碎片云的研究较少，获得的试验数据也较少。目前，仅Schäfer等[13-14]采用地面试验的方法开展了对高压气体中碎片云特性的研究，获得了撞击速度在7 km/s以上的碎片云运动数据。……