该课题需要解决的主要内容就是尝试建立一套可行有效的惠式防扩结构的结构设计方法和优化模型,可概括为解决三个抽象抽象问题——第一对碎片环境进行抽象,将多点碰撞变成单点碰撞,将多弹体的不规则碰撞变成固定几何尺寸的单弹体碰撞问题,并对碎片与航天器的撞击事件及参数分布进行数学处理.第二是对材料在超高速碰撞下的动态响应进行建模,估算碎片对航天器结构造成的破坏操作,这是因为空间碎片与航天器的平均碰撞速度在10km/s左右,属于超高速碰撞领域.第三是根据防护结构的特点抽象出结构优化模型,对惠式防护结构的三个重要结构尺寸——防护层厚度、承力层厚度和层间距进行优化求解,对惠式防护结构自身的特殊性,现在还没有一个较为公认有效的设计和优化防护结构的方法,特别是理论设计模型.为了验证该模型的有效性,该文将此模型应用到一设计算例中,得到的优化结果与用试验手段得到的结果基本一致,并和工程实际相符,所以说明该文提出的惠式防护结构的设计模型基本可行.除此之外,该文还对惠式防护结构的空间碎片风险评估部分进行了讨论,提出了一种防护结构无击穿碰撞概率的算法,并对不同设计参数对防护结构的影响和不同防护结构之间性能的差别作以比较,以便更好的分析防护结构的性能.