文 献 综 述
深空探测器,又称空间探测器或宇宙探测器。对月球和月球以远的天体和空间进行探测的无人航天器,空间勘探的主要工具。深空探测器装载科学探测仪器,由运载火箭送入太空,飞近月球或行星进行近距离观察,做人造卫星进行长期观测,着陆进行实地考察,或采集样品进行研究分析。
深空探测是人类走出地球,探知地外世界的重要途径,对认识宇宙起源、行星组成及其演化、人类生存空间的扩展和地外生命的探索具有重要的意义。
深空探测是当今世界高新科技中极具挑战性的领域之一,是众多高新技术的高度综合,也是体现一个国家综合国力和创新能力的重要标志,对保障国家安全、促进科技进步、提升国家软实力以及提升国际影响力具有重要的意义[1]。
中国的深空探测活动起步于月球探测,目前已圆满实现了“绕”和“落”的目标,掌握了环月与月表探测、月面软着陆及月地再入返回等关键技术,具备了发射、测控、通信及回收等航天基础设施与能力。同时正在实施三期“月面采样返回”工程,将于
2020年前完成工程预定目标[2]。
近年来,我国空间探测的步伐不断的加快,不断刷新探索宇宙深空的“中国高度”,并计划在2020年探测火星。而着陆缓冲系统是深空探测器(主要包括月球和行星探测器)着陆的关键子系统之一。所以本次毕业设计着重研究不同着陆速度下该探测器着陆时的抗冲击性能,并对其吸能机理进行研究。研究不同着陆速度时的冲击动力学响应,得到变形位移、应力应变、能量、速度等关键指标的变化规律。在此基础上,初步提供该探测器合适着陆的速度条件,并对探测器的结构进行一定的动力性优化设计。故通过相关文献的阅读,关于探测器以不同速度着陆时,主要考虑的部分有着陆缓冲系统、探测器整体建模、着陆环境(主要以土壤参数对返回舱着陆冲击特性的影响为主)以及若考虑载人情况下缓冲座椅系统着陆的冲击响应等,具体课概述为如下两方面:
(1)着陆缓冲系统
根据韩鸿硕, 王一然, 蒋宇平等的“外深空探测器着陆缓冲系统的特点和应用”[3]。可知道国外着陆缓冲系统的基本类型包括软着陆机构、气囊缓冲装置和空中悬吊机结构。软着陆机构由着陆架(腿)、缓冲器和展开锁定机构组成,具有质量较大,结构较简单、可靠的特点,在美国“阿波罗”和苏联月球号等着陆器中得到了应用;气囊缓冲装置由气体发生器、气囊组件,以及缩回与展开机构组成,具有质量小、包装容积小和着陆稳定性好的特点,在美国“火星探路者”、“火星探测巡视器”,苏联早期月球号着陆器中得到了应用;空中悬吊机结构由空中悬吊机及其推进系统等组成,具有着陆速度低、冲击小和安全可靠的特点,在美国“火星科学实验室”的好奇心号巡视器上得到了应用。而这三种缓冲器的主要性能、相关参数以及实体模型在文中皆有提及。
在万峻麟, 聂宏, 李立春,等“ 基于瞬态动力学方法的月球探测器软着陆腿着陆冲击性能分析”[4]的文献中则针对软着陆机构进行瞬态动力学建模及分析,首先针对二级蜂窝缓冲装置进行着陆冲击过程大变形模拟仿真分析;其次建立铝蜂窝软着陆腿瞬态动力学分析模型,并应用于单条软着陆腿着陆冲击试验仿真,进一步研究软着陆腿结构响应对其着陆冲击性能的影响。文中有关动力学方程及相关建模和仿真结果的分析。
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