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伞降段是火星探测中最为关键的阶段之一,它决定着火星探测任务的成败,因此对于伞降段的研究十分重要。本文主要对伞降过程中降落伞和探测器所组成的物伞系统精确建模问题进行了研究,并在此基础上使用Unity3D软件对包括伞降段在内的火星EDL(Entry,Descent and Landing)过程进行了虚拟环境下的展示。主要研究内容包括:首先建立了伞降过程中较为精确的火星大气模型,并确定了包括开伞时刻探测器所处的高度、飞行速度、马赫数等物理量在内的精确开伞条件,为后文伞降段各过程的分析提供条件。其次,对运动在非定常流体中的物体所受到的附加质量力进行了分析和求取。在此基础上,对伞降过程中在火星大气内(非定常流体)运动的物伞系统所受到的附加质量力进行了分析,为构建伞降段精确的模型奠定基础。再次,对伞降段的开伞过程进行了分析和讨论。用旋转椭球法将充气过程中降落伞所受的附加质量进行了表示,从而建立起了精确的开伞阶段模型,求取了开伞过程的负载力,并对MSL(Mars Science Laboratory)探测器进行仿真验证。然后对物伞系统稳定下降过程中的广义附加质量进行了求取,进而建立了精确的物伞系统六自由度数学模型。由该模型我们可以准确获取伞降过程中物伞系统的姿态、位置和速度等物理量随时间的变化关系,并且通过仿真对该模型的精确性进行了验证。同时,分析了侧向风对于降落伞的影响以及降落伞受扰动后的稳定特性,确定了降落伞具有稳定性所需满足的参数条件,并通过仿真验证了MSL探测器所采用的降落伞具有一定的稳定性。最后,对整个EDL过程虚拟环境下的仿真平台进行了设计。将整个火星探测过程中进入段、动力下降段的相关制导算法和伞降段所构建的物伞系统模型导入到Unity3D软件中,完成对各过程之间的平台衔接,最后在软件中对EDL过程的整个实时动态进行动画演示。这样可以向人们形象、直接地展示火星EDL过程。