月球探测着陆器软着陆稳定性分析研究

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月球是地球的天然卫星,对月球的开发和利用具有重要的意义。随着我国探月二期工程的逐步展开,在月面实现安全软着陆已成为相关研究的重点。着陆稳定性是指保证探测器软着陆机构的结构和有效载荷安全,在月面着陆过程中实现安全着陆,不发生倾倒和翻滚。   论文介绍了国内外月球探测器的发展历程,重点介绍了国内外有关月球着陆器的动力学分析、稳定性分析的研究成果。以四腿桁架式的月球着陆器为研究对象,给出了对称和非对称着陆模式下的动力学方程和稳定性分析,推导了不同模式下的着陆器稳定性判定公式。   运用MSC.ADAMS软件建立着陆器的刚性体仿真模型,对着陆器模型进行多工况仿真对比。基于稳定性判据给出了着陆时竖直速度和水平速度的取值上限,考察了月面倾角和偏航角对着陆稳定性的影响,并从着陆稳定性方面提出了着陆时各影响因素的取值建议;运用MSC.Patran软件建立了着陆器的有限元模型,并选取5种具有代表性的极限工况,使用MSC.Dytran软件对每种工况下着陆器的着陆过程进行仿真分析,仿真结果表明着陆器在5种极限工况下均可稳定着陆,同时也为判断其他工况下的着陆稳定性提供了一定的参考。   推导了着陆器在垂直方向上的振动方程,选取了3个具有代表性的对比工况,将相同工况下的刚柔两种模型的仿真结果进行对比,结果表明机体形变可以降低着陆腿的缓冲行程,但会使着陆器的质心加速度峰值增大,并伴有振荡现象。另外,机体形变会导致着陆器在斜面上的着陆情况变得更加复杂。
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