天问一号着陆器大底分离安全性分析与验证

针对天问一号着陆器大底分离过程,建立大底分离动力学模型并分析分离安全性,基于分析结果设计了大底分离策略。利用大底分离动力学模型和近距离扰动气动模型,分析了分离过程的相对速度和姿态运动规律,根据大底与着陆器的正分离要求确定了大底分离的最小弹射速度。考虑到着陆器姿态运动影响分离安全性,对着陆器施加角速度阻尼控制并限制了最短控制时间。在此基础上结合安全分离判据确定了大底分离触发的可用马赫数和可用时间,设计了累积速度作为触发条件并施加了时间约束。伞降过程蒙特卡洛仿真结果表明,在天问一号着陆器的系统参数和大底分离触发策略下,大底分离有足够的安全性,天问一号的飞行结果验证了这一点。

火星稀薄大气进入过程伞舱组合体振荡阻尼方法研究

火星着陆探测任务中,伞舱组合体的稳定是保证EDL过程安全性以及设备工作可靠性的前提,而姿态大幅振荡是目前造成着陆舱下降过程存在安全隐患的主要原因.本文针对伞舱系统在不同阶段发生高动态耦合力冲击作用下姿态振荡问题,提出了一种基于比例反馈的主动阻尼控制方法,该方法通过将姿态角偏差指数稳定作为控制律设计的目标,推导了在着陆舱有限控制能力下的姿态振荡抑制方法,并通过李雅普诺夫稳定性分析方法,严格证明了本文所提方法的一致收敛性.最后,本文分别针对减速伞展开后和防热大底分离后的姿态振荡问题,同时进行了有、无主动阻尼下的仿真分析,结果表明,无阻尼控制的着陆舱姿态振荡难以自然衰减,而施加主动阻尼后,伞舱系统可以在短时间实现稳定,从而验证了本文所提方法在姿态稳定中的有效性和多阶段任务中的适用性.