小天体着陆器附着机构设计研究

摘要

小天体探测是深空探测中一个重要的研究领域，近30年来小天体探测得到了长足的发展，NASA，ESA和日本空间局等机构相继发射了一系列的小天体探测器，极大的推动了小天体科学的研究。针对未来探测器将在小天体上附着和取样的发展趋势，本文在总结国外小天体探测器附着机构研究成果的基础上，结合我国航天发展长远规划，开展未来我国小天体着陆器附着方案与机构的预先研究。
　　 小天体探测器附着着陆机构方案设计应重点考虑小天体弱引力、大温差、形状不规则和表层土壤特征不明确等特点，基于此，论文主要工作如下：
　　 1.结合国外相关领域研究现状，论文分析了三种小天体着陆器的附着方案以及每种方案对应的可能的取样方法，经过相关性能对比论证，论文选用长期着陆方案作为本论文研究对象，长期着陆方案的机构包括着陆缓冲机构和锚定机构两部分；
　　 2.本文设计了两种着陆缓冲机构的构型，对机构中的支撑腿、缓冲器和足垫等重要构件进行了讨论，提出了采用高性能碳/碳复合材料摩擦盘和基于直线电机原理的电磁阻尼器用作缓冲机构阻尼器的设想；
　　 3.论文根据设计的缓冲机构构型建立了着陆器对称着陆过程动力学模型，并基于ADAMS软件对着陆过程进行多工况仿真分析。分析结果表明：对所设计的缓冲机构，着陆器质心过载均小于规定值，表面摩擦系数较小时，着陆器纵向速度可以完全减为零，但可能有残留横向速度，需要发动机施加控制推力或者通过锚定机构的附着力使着陆器停止滑移。