飞跃器作为未来中国足式月球探测器之一,将在月球更为复杂的环境中完成更具挑战性的探测任务。飞跃器的足端作为唯一直接与月球表面发生相互作用的部件,是决定能否顺利完成探测任务的核心部件之一。在复杂苛刻的探测环境中,足端的牵引性能、抗沉陷性能等决定了飞跃器移动作业能力,高性能足端设计是飞跃器设计的核心热点内容之一。准确的足地力学模型是解决飞跃器足端缓冲大沉陷问题,提高足端牵引性能的理论基础。本文针对飞跃器抗沉陷、高牵引、轻质量足端的需求,基于足端-地面相互作用试验,建立足地法向动态冲击、切向动态滑移力学模型,提出高性能足端设计方法。试验是研究飞跃器足地力学模型的重要手段。按照飞跃器足端实际运动工况对足地相互作用力进行分类,并分析影响足地相互作用力的因素。采用模拟月壤和足地力学试验台,系统地进行飞跃器足端试验研究。试验采用常用的球形足和圆柱形足,研究足端静态承压特性和法向冲击特性,分析切向速度、法向载荷和滑移方向对足地相互作用力的影响。然后以柔性足为研究对象,分析弹性缓冲元件对足地相互作用力的影响。为后续足地力学建模和足端设计提供基础研究数据。在深入分析足地力学试验特性的基础上,分别建立对应飞跃器足端落地冲击大沉陷、行走动态滑移的力学模型,并提出力学模型的参数辨识方法。系统分析足端应力分布规律,建立足端应力分布模型,提出用参数γ表征土壤包裹足端的程度,进一步积分推导足地力学模型,得到球形足和圆柱形足的动态足地力学模型。通过单纯形法和最小误差法,解决上述模型多维非线性无约束的参数辨识问题。基于上述足地力学模型和足地力学试验数据,提出高性能足端的设计方案,并按照飞跃器实际需求设计足端。系统对比分析球形足和圆柱形足的优缺点,深入研究球形足不同结构区域的性能特点,设计抗沉陷、高牵引、轻质量的球冠足端构型。建立足端性能与足端尺寸的解析模型,优化设计足端几何尺寸。然后通过有限元分析足端极限工况下,强度和刚度的可靠性。最后通过足端样机实验,验证本文设计的足端为飞跃器高性能足端设计提供了解决方案。