火星探测器减速着陆过程中若干问题的研究

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1、第48卷第4期2016年8月南京航JournalofNanjingU空nlV航天大学学报ersityofAeronautics&AstronauticsV01．48No．4Aug．2016DOI：10．16356／j．1005—2615．2016．04．001火星探测器减速着陆过程中若干问题的研究荣伟鲁媛媛包进进贾贺(北京空间机电研究所，北京，100094)摘要：围绕火星探测器减速着陆过程中涉及的开伞控制技术、降落伞拉直过程的绳帆现象、降落伞充气性能以及物伞系统动力学特性等关键技术问题进行了研究。通过对探测器进入轨道的分析，提出了一种以动压为

2、控制目标的自适应开伞控制方法，并对其原理和实现方法进行了研究。采用降落伞拉直过程多刚体、多质点、多自由度动力学模型，对绳帆现象进行了数值仿真分析，发现开伞攻角是绳帆现象的主要成因，并提出了设计控制措施。采用降落伞轴向一径向动量守恒充气模型研究了大气密度对降落伞充气性能的影响，得到了大气密度对降落伞充气时间、充气距离、充气过程中伞衣面积变化及开伞栽荷的影响规律或特点。利用物伞系统动力学模型，研究了物伞系统减速下降过程的动力学特性。本文研究内容对于中国火星探测器减速着陆系统的工程设计、试验及性能评估等均具有较好的参考价值。关键词：火星探测；物伞系

3、统；开伞控制；降落伞；绳帆；充气性能中图分类号：V11；V445文献标志码：A文章编号：1005—2615(2016)04—0445—09SeveralProblemsRelativewithDescentandLandingProcessofMarsExplorerRongWei，LMYuanyuan，BaoJinjin，JiaHe(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing，100094，China)Abstract：SomekeytechnologiesofMarsexplo

4、rerduringthedescentandlandingprocessarestudiedinthispaper，includingtheparachutedeploymentcontroltechnology，theparachute1inesailphenomenonofdeploymentprocess，theparachuteinflationperformance，andthedynamicscharacteristicsOfpara—chute—payloadsystem．Bytheentrytrajectoryanalysis

5、ofMarsexplorer，anadaptiveparachuteopeningcontrolmethodwithadynamicpressureasthecontroltargetisproposed，anditsprincipleandrealiza—tionmethodarestudied．Usingthemulti—rigid—body，multi—degree—of-freedomandmulti—particledynam—icsmodelofparachutedeploymentprocess，thenumericalsimu

6、lationresultsonparachute1inesailphe—nomenonarealsoanalyzed．Itisfoundthatthemainreasonoflinesailphenomenonistheattackangleofvehicle，andthedesignofcontrolmeasurestoavoidlinesailphenomenaisputforward．Theinflu—encesofatmospheredensityonparachuteinflationperformanceareinvestigat

7、edbytheparachuteinfla一收稿日期：2016—05-10；修订日期：2016—07-01作者简介：荣伟，男，北京空间机电研究所研究员，博士生导师。神舟号飞船系统副总设计师，探月工程三期回收分系统主任设计师，中国空间技术研究院第三届航天器返回技术专业学科带头人。主要研究方向为航天器回收着陆技术。先后参与、负责完成了神舟一号至神舟十号飞船回收着陆分系统的研制，负责完成了探月工程三期回收分系统的研制，发表学术论文60余篇。通信作者：荣伟，E—mail：rongweilxl@163．COrn。引用格式：荣伟，鲁媛媛，包进进，等．火星

8、探测器减速着陆过程中若干问题的研究EJ]．南京航空航天大学学报，2016，48(4)：445—453．RongWei，LuYuanyuan，BaoJinjin，et