空天旅行舱着陆系统设计与分析

摘要

空天旅游项目具有广阔的市场前景，空天旅行飞行器设计成为当前临近空间飞行器设计的热点方向之一。某空天旅行项目采用浮空气球搭载空天旅行舱，可重复使用着陆装置着陆回收的设计方案。由于空天旅行舱具有着陆环境复杂、工况恶劣和载人等特征，从而导致其着陆装置设计至关重要。本文即在此背景下开展该空天旅行舱着陆装置的设计与分析工作。空天旅行舱采用着陆缓冲机构在地面进行着陆，由于空天旅行舱回收时下沉速度较大，且要求可重复回收，所以需要保证在着陆过程中用于保障乘客生命安全的着陆装置的安全性和稳定性。
　　本文从空天旅行舱的总体参数出发，对空天旅行舱的着陆系统进行了初步设计，然后对空天旅行舱进行虚拟样机的建模，对空天旅行舱的多种工况进行仿真，选取极限工况，得出其着陆响应。然后将动力学模型进行参数化，选取相关的内部填充参数作为设计变量，采用代理模型方法对空天旅行舱的过载进行优化。为了研究不同外部参数对空天旅行舱的着陆动力学响应情况，以刚柔耦合动力学理论为基础，采用多体动力学软件和有限元分析软件建立了空天旅行舱的着陆系统刚柔耦合动力学模型，重点研究了土壤摩擦系数、着陆水平姿态角以及水平着陆速度等参数对空天旅行舱着陆性能的影响。最后，设计了适用于空天旅行舱单个着陆腿进行落震试验的落震试验台，包括起吊释放装置、测力平台与传感器，该落震试验台也可用于飞机起落架的落震试验。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3常用研究方法

1.4本文的主要研究工作

第二章 空天旅行舱着陆装置初步设计

2.1引言

2.2空天旅行舱总体参数

2.3总体布局方案

2.4缓冲器参数计算

2.5本章小结

第三章 空天旅行舱动力学建模与仿真

3.1引言

3.2基于Adams/View的动力学建模

3.3极限工况的确定

3.4仿真结果分析

3.5本章小结

第四章 空天旅行舱着陆系统参数分析

4.1引言

4.2动力学模型参数化

4.3内部参数优化分析

4.4外部参数对着陆性能的影响分析

4.5本章小结

第五章 落震试验台设计

5.1引言

5.2落震试验台设计要求

5.3落震试验台的设计

5.4落震试验台校核

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文