超高速撞击卫星带电表面的物理过程是物质在强动载下的物态转变,会出现断裂、破碎、成坑、成腔和碎片云的膨胀。此外,空间碎片撞击卫星带电表面会诱导耦合电磁场的产生。卫星表面不可避免的存在一些因空间碎片撞击、散热需要以及内外线缆连接导致的孔缝,撞击诱发的等离子体及由此产生的电磁场将经由孔缝进入卫星内部,影响卫星的通信及内部电子器件的正常工作。因此,开展超高速撞击含有孔缝带电靶板的电磁场传播特性研究有助于理解卫星遭到空间碎片撞击后产生的电磁场分布和经卫星孔缝进入卫星内部电磁场的分布特征,对评估卫星在轨运行安全性及卫星内部电子器件电磁环境有着支撑性的重要意义。为揭示在超高速撞击含有孔缝带电靶板的电磁场传播特性,自主设计了模拟带有孔缝及带电环境下的卫星表面模拟实验箱及配套的充电设备,以二级轻气炮为加载手段辅以等离子体诊断系统、放电测试系统、高速摄像系统及电磁场测试系统开展研究;通过对撞击速度、入射角度、表面电压及撞击点距孔缝距离等参量对撞击产的等离子体、放电特性及电磁场分布规律进行了系统研究。获得的主要研究成果如下:(1)超高速撞击含有孔缝带电靶板将产生等离子体并诱发放电现象,等离子体诱发放电是影响电磁场特性的主要因素。撞击速度的变化直接影响着靶点处等离子体的产生,而靶板电位的高低对电离撞击飞溅物材料产生等离子体的过程产生影响,撞击角度的变化影响等离子体的膨胀方向。单位面积等离子体的电子密度影响放电过程的持续时间,等离子体与高低电势间的接触面积决定放电的速率,放电持续的时间与放电的速率又直接影响电磁场的时间与强度。(2)撞击产生的等离子体及由此诱发的电磁场将经由孔缝进入靶板背侧。孔缝处尖锐边缘导致的电荷集中会使得孔缝与靶板背侧的低电势之间形成电场,当等离子体导通靶板与金属网产生放电现象时,孔缝边缘处与靶板背后的电位差也会变化而产生电磁场。孔缝处的电磁场产生涡旋场吸引等离子体进入孔缝内部;电磁场经孔缝传播时也同时受到孔缝处相反方向电场的阻碍作用。(3)进入实验箱内部的等离子体与撞击角度、撞击位置以及靶板电位均有关联。弹丸与靶板呈60°夹角的撞击使得等离子体朝上方飞溅,等离子体更容易经着联。弹丸与靶板呈60°夹角的撞击使得等离子体朝上方飞溅,等离子体更容易经着靶点上方的孔缝进入靶板背面;随着撞击位置距离孔缝变近,经孔缝进入靶板背部的等离子体电子密度增加;靶板电位越高孔缝处的涡旋场越强,对等离子体的吸引力越大。经孔缝进入靶板背侧的等离子体对电磁场传播有阻碍作用,但是,随着等离子体密度的增加,高靶板电势与低电势实验箱腔体产生放电并在箱体内部形成更强的耦合电磁场。