伞舱系统在火星环境中的运动特性分析

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1、24航天返回与遥感SPACECRAFTREC：OVERY&RFMf丌ESENSING第31卷第1期2010年2月伞舱系统在火星环境中的运动特性分析王海涛郭鹏程文科秦子增(国防科技大学航天与材料工程学院，长沙410073)摘要建立了火星大气环境模型和伞舱系统多体动力学模型，通过仿真分析了火星环境下伞舱系统中进入舱的运动特性，并对其在火星环境和地球环境的运动稳定性进行仿真比较分析，得出的相关结论可为探测器火星登陆技术提供参考。关键词火星大气环境进入舱伞舱系统运动特性仿真火星探测器中图分类号：v529．1文献标识码：A文章编号：

2、1009—8518(2010)01—0024—06AnalysisofMotionCharacteristicofParachute—-VehicleSysteminMarsEnvironmentWangHaitaoGuoPengChengWenkeQinZizeng(CollegeofAeroslmceandMaterialEngineering，NUDT，Changsha，410073，China)AbstractTheatm08洳envirorumntmodelof瑚玛andthemulti—bodydyl圳llJC

3、8modelwerebuilt，andthemotioncharacteristicofvehicleinr瑚【Isenviromnentwasmnlyzedbyshmdation．ThemotionstabilityofthevehicleinI瑚喝envi_ti3ql—meritandearthenvirotrnentwere伽蝴paIed，theconclusioncouldprovidetechnologyreferenceforI瑚喝exploration．KeywordsMarsatmosphereenviro

4、nmentEntryvehicleParachute—-vehiclesystemMotioncharacteristicsimulationMarsdetector1引言在两方，人们以罗马神话中的战神玛尔斯(或希腊神话对应的阿瑞斯)命名火星(Mars)，而在古代中国，因为在地球上观测到的火星荧荧如火，位置、亮度时常变化，故称其为“荧惑”。火星外表呈火红色，自古以来就吸引着人们的观测和探索。随着科技的进步，人类对火星的探索经历了肉眼观察、望远镜观测和探测器实地测量三个阶段。自20世纪60年代以来，人类共发射了30多颗火星探

5、测器，其中成功实施火星地面着陆的有前苏联的“火星三号”，美国的“海盗一号”、“海盗二号”、“探路者”、“勇气号”、“机遇号”和“凤凰号”⋯。为推动航天科技的发展，美国、俄罗斯、欧盟、中国、日本和印度都制定了各自的火星探测计划。中国首颗火星探测器“萤火一号”原计划于2009年秋季发射，后冈故推迟。在火星探测的诸多技术环节中，探测器的进入、降落和着陆(Enhy，DecentandLanding，简称EDL)是一项关系到火星探测器能否成功登陆火星的关键技术。由于火星表面有大气层，故探测器火星进入和着陆过程采用与地球上类似的方式，

6、降落阶段均采用降落伞进行减速。但是，火星表面大气层稀薄，故由降落伞和进入舱组成的伞舱系统在火星环境中运动特性是一项值得研究的内容。本文通过重构火星大气环境，建立伞舱系统多体动力学模型，对伞舱系统在火星环境中的运动特性进行仿真研究。收稿日期；2009—12—20第1期王海涛等：伞舱系统在火星环境中的运动特性分析2火星大气环境火星大气层稀薄，表面平均气压接近600Pa，相当于地球表面算起35km高的气压。大气成分为95％的二氧化碳，3％的氮气，1．6％氢气，很少的氧气、水汽等，亦充满很多悬浮尘埃，使大气成橘褐色。地表温度白天可

7、达28℃，夜晚可低至一132℃，平均一57℃。由于大气环流的影响，易形成尘暴和尘卷风等恶劣天气。Mars—GRAM(MarsGlobalReferenceAtmosphereModel)是由以Justus为首的研究人员建立的一种工程水平的火星大气模型，已被广泛应用于各种火星任务分析中。该模型自20世纪90年代初建立最初版本以来，经过不断的改进和修正，目前版本为Mars—GRAM2005。Mars—GRAM在0～80kin采用NASAAmes的MGCM(MarsGeneralCirculationModel)，80km以上采

8、用MTGCM(MarsThermo．sphericGeneralCirculationModel)。Mars—GRAM2005利用RS(RadioScience)数据和“热辐射光谱仪”数据即TES(ThermalEmissionSpectrometer)LimbData进行验证。储。甲三苎套竺坚量”着璧