新型可复用着陆缓冲装置设计与分析

针对目前着陆缓冲装置对着陆地形要求较高且不可复用的缺点,参照自然界中的昆虫着陆腿结构的组成,提出一种可复用的基于仿生结构的四腿式着陆器。支撑腿采取“刚性体控制大腿结构+圆弧结构小腿”的组成方式,并采用摩擦制动器作为缓冲吸能装置的设计方法,通过摩擦力做功,使着陆冲击载荷以热能的形式耗散,实现缓冲吸能。应用D-H参数法推导支撑腿的齐次矩阵变换,对该仿生腿式缓降结构进行支撑腿的正逆运动学分析,建立支撑腿的理论模型并进行动力学仿真。进行了整机多工况落震仿真分析并建立了支撑腿小腿的有限元模型,分析飞行器在支撑腿所受冲击力最大情况下的支撑腿小腿应力应变,结果表明可复用着陆器具有良好的着陆缓冲性能,可为我国后续深空探测任务提供一种可行方案。

可复用小型月表着陆器设计优化及仿真分析

针对传统着陆器缓冲装置无法复用的不足,提出了一种可重复使用的小型着陆器,通过各关节上的摩擦制动装置吸收着陆冲击能量,由电机及扭簧组件实现再次起飞后着陆腿的姿态恢复,可满足多点飞跃探测的月表探测任务。完成了一维落震中单套着陆腿在竖直方向上的缓冲吸能动力学分析;基于径向基(RBF)代理模型,面向三种典型着陆工况,采用多目标协同优化方法,对单套着陆腿各关节制动扭矩进行了优化,优化后的缓冲吸能关节可有效降低着陆器在落震过程中的加速度峰值。最后进行了整机多工况落震仿真分析,结果表明,各着陆响应均满足设计要求,也可保证良好的着陆过程稳定性,可为中国后续开展星表单次任务多点位探测提供一种可行的解决方案。

新型小行星附着机构的落震仿真研究

小行星探测将会成为我国发展深空探索技术的重点研究方向。针对小行星引力弱、温差大、形状不规则、土质不确定等诸多特殊性,提出一种针对小行星探测任务的新型附着机构,应用动力学仿真软件ADAMS建立其虚拟样机模型,在模拟小行星着陆的环境下,完成落震动力学仿真,得到着陆仿真过程中的各项参数,验证了该构型着陆的稳定性和缓冲吸能效果。