月球着陆器着陆缓冲机构设计方法研究

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1、V01．20No．2航天器工程第20卷第2期46SPACECRAFTENGINEERING2011年3月月球着陆器着陆缓冲机构设计方法研究曾福明杨建中满剑锋朱汪徐青华罗敏(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要着陆缓冲机构是着陆器实现月球或行星探测软着陆的关键部件之一，它直接关系到软着陆探测任务的成败。文章根据着陆缓冲机构的功能和特点，提出了从概念设计、方案比较到方案确定、详细分析和试验验证的方案设计流程，并结合月球着陆器着陆缓冲机构的研制经验，对每个阶段的设计方法进行了阐述，可供后续深空探测任务着陆缓冲机构设计借鉴

2、和参考。关键词月球着陆器；着陆缓冲机构；方案设计；性能分析；方法研究中图分类号：V476．3文献标志码：A文章编号：1673-8748(2011)02-0046～06StudyonDesignMethodofLandingGearforLunarLanderZENGFumingYANGJianzhongMANJianfengZHUWangXUQinghuaLUOMin(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Landi

3、nggearisakeycomponentforsoft—landingexplorationontheMoonorplanet，whichdeterminesdirectlythesuccessofsoft—landingexplorationmission．Basedonthefunctionsandcharacteristicsoflandingdevices，thispaperpresentsadesignguidelinewhichconsistsofconceptdesign，schemecomparison，sc

4、hemeconfirmation，detailedanalysis，andtestverifiea—tion．Thedesignmethodofeachstepisalsoshown，whichcombinestheresearchexperiencefromsoft—landinggeardesignsoflunarlander．ThelandinggeardesignmethodandprocesscanbeusedasareferencetOsoft—-landingandbuffergeardesigninthesub

5、sequentdeepspaceexplorationmis。·sions．Keywords：lunarlander；landinggear；schematicdesign；performanceanalysis；methodstudy1引言着陆器在进行月球或行星着陆探测时，首先通过反推发动机等设备的工作来实现减速，但是在完全接触月球或行星表面前速度难以降低到零，这使得着陆器需要承受巨大的冲击载荷，且在复杂地形中容易产生翻滚。要保证着陆器最终安全着陆，必须通过着陆缓冲系统吸收剩余能量。目前，常用的着陆缓冲系统有气囊式和机械式2

6、种。其中，机械式缓冲系统具有着陆姿态易于控制，且通过缓冲器阻尼特性的设计可以避免着陆过程中的巨大反弹等优点，适用于着陆质量和体积较大，以及着陆后需要返回的探测器的软着陆。因此，美国的“勘测者”(Surveyor)探测器和“阿波罗”(Apollo)载人登月舱，以及苏联后期的部分“月球”(Luna)探测器，均采用机械式缓冲系统【14]。本文根据着陆缓冲机构的功能和特点，探讨了机械式缓冲机构的设计方法和流程，提出了适应工程实际的着陆缓冲机构设计方法。收稿日期：2011-02—11；修回日期：2011-03-02基金项目：国家重大科技

7、专项工程作者简介：曾福明(1978一)，男，高级工程师，主要研究方向为航天器结构与机构设计分析。第z期怿m明等月璋着％≈着∞《冲m构＆{

8、月g研％2着陆缓冲机构的设计要求及流程2．1着陆缓冲机构的功能殷组成通常，着陆缓冲机构需要具备以下4个基本功能。】)着陆缓冲功能通过缓冲器的吸能作Ⅲ降低探测器的着阽冲击载荷．保护着陆嚣上设备的安全．着陆器上特征点的冲击载荷不大于规定值。2)收拢压紧及展升锁定功能着陆缓冲机构在发射段处于收拢状忐并JE紧，以满足运载火箭包络要求．在^轨后展开并锁定。3)爿面软着陆过程中抗倾倒功能探测器在设定的初

9、始条忭与地形F在月面若陆时，通过着陆疆冲机构的作用．可以防J』：探测器倾倒或翻转。4)稳定土撑及防止着陆{}

10、}在月面过度下陷的功能利用着陆缓冲机构宴现着陆器的安全着陆，使着陆器着陆后在全寿命期问保证稳定的姿态。月球着陆器乘／i1多套柑同的着陆缓冲机构．沿刷向均布干结构本体E