随着人类航天技术水平的不断提高,航天器上的部件和所应用的材料越来越多样化,与此同时空间碎片的组成与结构也变的越来越复杂化。当航天器发生爆炸解体时,质地较软又具有热塑性的高分子材料,很可能与微小的金属颗粒以及较大的片状金属碎片结合成为一种嵌套结构的空间碎片。这种空间碎片具有较为独特的高速撞击扩散特性,对航天器具有特殊的威胁,因此,本文设计了一种嵌套结构弹丸对该空间碎片进行模拟,通过大量数值仿真来获得其在不同撞击条件下的扩散特性。以碎片层厚度、长径比与芯弹径比等参数来描述嵌套结构弹丸的结构特征,以结构特征参数不同的弹丸对单层铝板进行撞击仿真,分析仿真结果中弹丸的轴向剩余速度、碎片扩散角以及验证板损伤情况,得到嵌套结构特征参数对弹丸撞击扩散特性的影响规律。结果表明,弹丸长径比、芯弹径比会对轴向剩余速度产生影响,弹丸外径、碎片层厚度、长径比和芯弹径比均会对碎片扩散角产生影响。对防护屏层数、板厚分配、间距分配等防护结构参数不同的多层铝板防护结构进行撞击仿真,分析不同防护结构参数配置对嵌套结构弹丸的防护效果及最终弹丸所表现出来的扩散特性的影响规律。结果表明,合理配置防护结构参数可使嵌套结构弹丸在撞击初期实现破碎,并充分横向扩散,提高后续靶板对弹丸碎片的减速和拦截作用,从而降低嵌套结构弹丸对航天器造成的损伤。以平头、锥形头、卵形头等不同形状的弹头结构模拟嵌套结构空间碎片的撞击端不同形状,分别撞击单层靶板和多层铝板防护结构,得到了弹头结构对弹丸本身的扩散特性以及防护结构的防护效果的影响规律。结果表明,与无弹头的嵌套结构弹丸相比,具有不同形状弹头结构的嵌套弹丸击穿靶板后的破碎效应受到不同程度的抑制,从而使其撞击防护结构时的扩散特性受到影响。