航天活动是一个国家综合国力的重要体现,在国防、民生等各方面都起着重要作用。近年来,世界各国的航天活动越来越频繁。航天器在太空运行,受到空间环境的影响。其中,空间碎片和微流星体对航天器具有撞击威胁。空间碎片是人类航天活动中所造成的固体残留,由于其正处于航天器轨道范围,因此,它的威胁也更为严重。大于10cm的空间碎片,可以通过地面、太空观测系统跟踪探测,从而使航天器能对之规避。而对于小碎片,则无法进行有效观测,对之只能采用被动防护的形式。Whipple防护是美国科学家Whipple于1947年提出的航天器防护方案,并成功应用于工程实践,收到良好效果。其防护思想是在航天器舱壁前方一定距离处,放置一个防护屏。空间碎片在撞击该防护屏时得到破碎,从而减少舱壁单位面积上承受的撞击动能。为了给航天器提供优质的防护系统,对防护结构的防护效果评估引起人们的关注。鉴于这种需求,超高速撞击研究得到了发展。超高速撞击是这样一种撞击,即:撞击产生的冲击压力远大于弹丸和靶板的强度。本文即基于这种背景,针对国产航天材料Al-2A12,通过超高速撞击实验,研究球形弹丸超高速正撞击薄铝板形成的碎片云的特性。超高速撞击产生弹丸破碎,有着其内在的力学原因。本文首先应用冲击波理论对弹丸和靶板的破碎作了定性研究,讨论了形成碎片云的撞击条件。然后使用二级轻气炮和闪光X射线高速成像系统,进行了一系列超高速正撞击实验,利用实验中所得到的X光照片和撞击靶件,对碎片云中的碎片尺寸特性、数量特性、速度特性和前板穿孔特性进行研究,得到了碎片的尺寸、数量函数和碎片云特征点速度函数,以及修正的前板穿孔经验公式。本文的研究,可以为超高速正撞击碎片云的建模提供参考,为航天器防护评估做出参照。