一种热控多层的毁伤阈值确定方法与流程

本申请涉及辐照效应，尤其涉及一种热控多层的毁伤阈值确定方法。

背景技术：

1、空间航天器主要依靠热控系统保证卫星内部温度符合工作要求。其中，热控多层由低发射率的反射屏和低热导率的间隔物交替叠合而组成，其利用屏面的层层反射，对辐射热流形成很高的热阻，在真空条件下具有极好的隔热性能，成为空间航天器最基本的热控手段之一。作为空间航天器的外露部件，热控多层具有较大面积，容易受到外热流等的影响，严重时可导致热控多层受损甚至毁伤，极大影响其隔热控温能力，进而可导致空间航天器温度调节功能下降甚至丧失。

2、为提高空间航天器热控多层的防护能力，首要的关键问题是要弄清楚不同外热流辐照作用下热控多层毁伤阈值。毁伤阈值的定义通常有两种：一种是传统的用升降法测量的定义，即取不造成破坏的最大能量密度值与造成破坏的最小能量密度值的平均值作为毁伤阈值，对应于50％毁伤概率；另一种是取对应于零毁伤概率的能量密度值作为毁伤阈值。无论基于何种定义方式，都必须在地面开展大量的等效试验研究，但因辐照外热流差异、试验成本较高、数据样本量不足等实际问题导致难以准确给出其毁伤阈值。

3、因此，需研究提出一种外热流辐照下热控多层的毁伤阈值的确定方法，既要避免因辐照外热流差异导致试验数据无法充分利用的弊端，又要通过少量的试验就可以评估给出热控多层的毁伤阈值，为空间航天器热控多层的防护研究奠定基础。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热控多层的毁伤阈值确定方法，以有效的避免因辐照外热流差异导致试验数据无法充分利用的弊端，以及通过少量的试验即可以评估给出热控多层的毁伤阈值。

2、第一方面，本申请提供一种热控多层的毁伤阈值确定方法，包括以下步骤：确定热控多层靶标毁伤图像和靶面外热流功率密度分布图，对热控多层靶标毁伤图像和靶面外热流功率密度分布图按照n×n网格进行相同尺度的全靶面划分，以获得n2个网格单元，其中热控多层靶标毁伤图像是试验后热控多层的毁伤形貌正面图像，用于对网格单元内的毁伤状态判定；靶面外热流功率密度分布图是试验时辐照在热控多层靶标表面上的功率密度分布图，用于网格单元内的平均功率密度的计算；

3、判断每一网格单元的毁伤状态，毁伤状态包括已毁伤和未毁伤；

4、计算每个网格单元对应的平均功率密度；

5、确定不同平均功率密度分别对应的毁伤概率，相应的，确定不同毁伤概率下热控多层的阈值功率密度。

6、采用上述技术方案的情况下，将热控多层靶标毁伤图像和靶面外热流功率密度分布图划分为n2个网格单元，然后判定每个网格单元的毁伤状态以及计算与上述毁伤状态相对应的平均功率密度，基于此，可以精准的确定每一平均功率密度下的毁伤状态。进一步通过统计分析的方法，确定不同平均功率密度下对应的毁伤概率。与此相对应，最终确定不同毁伤概率下热控多层的阈值功率密度。上述阈值功率密度值即为不同毁伤概率所对应的阈值。从以上过程可知，通过网格化的划分，可以有效的避免因辐照外热流差异导致实验数据无法充分利用的弊端。换言之，只需要有限次数的试验即可以评估给出热控多层的毁伤阈值，鉴于此，可以为空间航天器热控多层的防护研究奠定基础。

7、作为一种可能的实现方式，热控多层靶标毁伤图像的格式包括jpg格式、jpeg格式、bmp格式或png格式中的任意一种。

8、作为一种可能的实现方式，热控多层靶标毁伤图像为热控多层的毁伤形貌正面图片。

9、作为一种可能的实现方式，n为大于或等于10的整数。

10、作为一种可能的实现方式，判断每一网格单元的毁伤状态，包括：利用观测方法判断每一网格单元的毁伤状态。

11、作为一种可能的实现方式，判断每一网格单元的毁伤状态，包括：基于热控多层靶标毁伤图像生成二值化图像，二值化图像的像素取值分别为0和1，其中，1表示毁伤，0表示未毁伤；对二值化图像和外热流功率密度分布图进行相同的网格划分；判定网格单元毁伤状态时，通过统计网格单元区域内二值化图像像素值的和，当超过一个网格区域内图像像素总数的一半时判定为已毁伤，网格状态标记为1，反之标记为0。

12、作为一种可能的实现方式，计算每个所述网格单元对应的平均功率密度，包括：

13、将靶面外热流功率密度分布图按照网格化切割成n×n张子图片；

14、统计每一所述子图片内像素取值的平均值作为该网格单元对应的平均功率密度。

15、作为一种可能的实现方式，确定不同平均功率密度分别对应的毁伤概率，包括：统计每个网格单元上热控多层毁伤状态和平均功率密度，得到不同功率密度下毁伤单元数量与总单元数之比，即毁伤概率。

16、所述统计每个网格单元上热控多层毁伤状态和平均功率密度，得到不同功率密度下毁伤单元数量与总单元数之比，即毁伤概率，包括：

17、根据每一所述网格单元的平均功率密度和毁伤状态，得到n2个数据点对；

18、基于区间统计得到不同功率密度区间内的单元总数和毁伤单元数；

19、通过毁伤单元数与单元总数的比值确定不同所述平均功率密度区间对应的毁伤概率。

20、作为一种可能的实现方式，外热流功率密度分布图是与热控多层靶标毁伤图像对应的二维矩阵功率密度分布图。

技术特征：

1.一种热控多层的毁伤阈值确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的热控多层的毁伤阈值确定方法，其特征在于，所述热控多层靶标毁伤图像的格式包括jpg格式、jpeg格式、bmp格式或png格式中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的热控多层的毁伤阈值确定方法，其特征在于，所述热控多层靶标毁伤图像为所述热控多层的毁伤形貌正面图片。

4.根据权利要求1所述的热控多层的毁伤阈值确定方法，其特征在于，n为大于或等于10的整数。

5.根据权利要求1所述的热控多层的毁伤阈值确定方法，其特征在于，判断每一所述网格单元的毁伤状态，包括：

6.根据权利要求1所述的热控多层的毁伤阈值确定方法，其特征在于，判断每一所述网格单元的毁伤状态，包括：

7.根据权利要求1所述的热控多层的毁伤阈值确定方法，其特征在于，计算每个所述网格单元对应的平均功率密度，包括：

8.根据权利要求1所述的热控多层的毁伤阈值确定方法，其特征在于，确定不同所述平均功率密度分别对应的毁伤概率，包括：

9.根据权利要求8所述的热控多层的毁伤阈值确定方法，其特征在于，所述统计每个网格单元上热控多层毁伤状态和平均功率密度，得到不同功率密度下毁伤单元数量与总单元数之比，即毁伤概率，包括：

10.根据权利要求1所述的热控多层的毁伤阈值确定方法，其特征在于，所述外热流功率密度分布图是与所述热控多层靶标毁伤图像对应的二维矩阵功率密度分布图。

技术总结
本发明公开热控多层的毁伤阈值确定方法。包括以下步骤：确定热控多层靶标毁伤图像和靶面外热流功率密度分布图，对热控多层靶标毁伤图像和靶面外热流功率密度分布图按照N×N网格进行相同尺度的全靶面划分，以获得N<supgt;2</supgt;个网格单元，其中热控多层靶标毁伤图像是试验后热控多层的毁伤形貌正面图像，用于对网格单元内的毁伤状态判定；靶面外热流功率密度分布图是试验时辐照在热控多层靶标表面上的功率密度分布图，用于网格单元内的平均功率密度的计算。判断每一网格单元的毁伤状态，毁伤状态包括已毁伤和未毁伤。计算每个网格单元对应的平均功率密度。确定不同平均功率密度分别对应的毁伤概率，相应的，确定不同毁伤概率下热控多层的阈值功率密度。

技术研发人员：贺敏波,任伟艳,邬志华,杨雨川,丁雅菲,付怀龙,胡月宏,黄禄明,徐天恒,刘斯琦
受保护的技术使用者：中国人民解放军32027部队
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12