载人月球探测器着陆缓冲机构构型方案研究.pdf

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1、第２２卷第４期载人航天Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．４２０１６年８月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＡｕｇ．２０１６载人月球探测器着陆缓冲机构构型方案研究刘志，靳宗向，刘永强，周杰，柏合民（上海宇航系统工程研究所，上海２０１１０９）摘要：针对铝蜂窝缓冲器永久变形不利于探测器姿态调整的问题，提出了一种悬臂式着陆缓冲机构构型方案，采用丝杠滑块装置实现探测器姿态调整、着陆腿展开和收拢等功能，并开展了该机构参数设计和载荷分析。通过建立动力学模型，进行了着陆及姿态调整动力学仿真计算，验证了构型尺寸与载荷参数正确性。可为后续载

2、人月球探测的着陆缓冲机构方案设计提供参考。关键词：月球探测器；着陆缓冲机构；构型；着陆缓冲中图分类号：Ｖ４２３?６文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１６）０４⁃０４４０⁃０５ＳｔｕｄｙｏｎＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＳｃｈｅｍｅｏｆＬａｎｄｉｎｇＧｅａｒｏｆＭａｎｎｅｄＬｕｎａｒＥｘｐｌｏｒｅｒＬＩＵＺｈｉ，ＪＩＮＺｏｎｇｘｉａｎｇ，ＬＩＵＹｏｎｇｑｉａｎｇ，ＺＨＯＵＪｉｅ，ＢＡＩＨｅｍｉｎ（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇ

3、ｈａｉ２０１１０９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｎｄｉｎｇｇｅａｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｍａｎｎｅｄｌｕｎａｒｓｏｆｔ⁃ｌａｎｄｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｄｉ⁃ｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｏｆｔ⁃ｌａｎｄｉｎｇｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｌｕ⁃ｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｂｅｒｓｉｓｎｏｔｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅａｔｔｉｔｕｄｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈ

4、ｅｌｕｎａｒｅｘｐｌｏｒｅｒ．Ｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｉｓｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ，ｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｏｆａｎｅｗｌａｎｄｉｎｇｇｅａｒｗｉｔｈｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｓｔｒｕｔｓｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈａｄｏｐｔｅｄｔｈｅｌｅａｄｉｎｇｓｃｒｅｗａｎｄｓｌｉｄｅ⁃ｒａｉｌｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅａｔｔｉｔｕｄｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｌｕｎａｒｅｘｐｌｏｒｅｒａｆｔｅｒｌａｎｄｉｎｇ，ｕｎｆｏｌｄｉｎｇａｎｄｆｏｌｄｉｎｇｏｆｔｈｅｌａｎｄｉｎｇｇｅａｒ．Ｔｈｅｎ

5、ｔｈｅｋｅｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｎｅｗｌａｎｄｉｎｇｇｅａｒｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｔｈｅｌａｎｄｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｌａｎｄｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｓｏａｓｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｌｏａｄｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｍａｎｎｅｄｌａｎｄｉｎｇｇｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓ

6、ｍｆｏｒｔｈｅｆｕｔｕｒｅｍａｎｎｅｄｌｕｎａｒｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｍｉｓｓｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｕｎａｒｅｘｐｌｏｒｅｒ；ｌａｎｄｉｎｇｇｅａｒ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；ｌａｎｄｉｎｇｉｍｐａｃｔａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ沿周向均布于结构本体上。每套着陆缓冲机构包１引言括主缓冲器、辅助缓冲器、足垫以及展开锁定机构［２］着陆缓冲机构是月球探测器实现软着陆的重等。载人月球探测器着陆缓冲机构一般采用［１］要组成部分，直接关系到载人软着陆任务的成败。铝合金蜂窝缓冲器。与粘滞流体阻尼器相比，目前，月球探测

7、器着陆缓冲机构一般采用着陆腿铝合金蜂窝缓冲器具有质量小、结构简单、工作温形式，具有着陆姿态易于控制，且通过缓冲器特性度宽、工作可靠等优点；但蜂窝铝在变形后不可恢的设计可以避免着陆过程中出现反弹等优点，适复，不能借助缓冲器来调节探测器姿态，在四腿式用于着陆质量和体积较大，以及着陆后需返回的着陆缓冲机构中，容易出现着陆后３腿支撑的情［１⁃２］［３⁃５］探测器的软着陆。况。探测器通常采用多套相同的着陆缓冲机构，本文以载人登月软着陆为应用背景，针对铝收稿日期：２０１５⁃１１⁃１７；修回日期：２０１６⁃０６⁃０６基

8、金项目：载人航天预先研究项目（０６０１０２）作者简介：刘志（１９７９－），男，硕士，高级工程师，研究方向为空间飞行器机构技术。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｆｏｒｖｅ＠１２６．ｃｏｍ第４期刘志，等．载人月球探测器着陆缓冲机构构型方案研究４４１蜂窝缓冲器永久变形后不利于调节探测器姿态的运动，带动着陆腿向内收拢，通过４个着陆腿协同问题，提出一种基于悬臂式构型的着陆缓冲机构调整实现探测器姿态的校正。设计方案，该方案采用丝杠滑块装置实现探测器姿态调整