月球探测器软着陆机构展开动力学仿真分析

取绕舱 体 纵 轴 旋 转 周 向对 称 分 布 的 配 置形 式¨ 。 该构 型与 配置 为 比较公 认 可行 的方 案 。支撑 杆组 结 构 的较 大 改 型 目前 较 少 见 。 。在 缓 冲 器 的 研 究 方
面 ， 方 面是对 以蜂 窝材 料 为主 的缓 冲材料 的性能 ， 一
锁定 。直 至着 陆缓 冲器 工 作 前 ， 构 保 持 为 一 类桁 结
架结 构 。针 对 悬 臂 式 杆 组 形 式 ， ｐｌ Ａ ｏ ｏ系 列 提 供 了 ｌ
一
软 着 陆 机 构 的 主 体 由轻 质 细 长 圆 筒 状 部 件 构 成 。在展 开过 程 的动 力 学 分 析 中 ， 构部 件 的柔 性 机
机 构 的展 开 ， 自旋 速 度 较 高 时对 结 构 振 动 有 明 显 影 响 。该 结 果 可 为 软 着 陆 机 构 展 开 方 案 的 设 汁提 供 帮助 。 但
关 键 词 ：月球 探 测 器 ；软 着 陆 机 构 ；展 开 ；动 力 学 ；仿 真 中 图分 类 号 ：Ｖ ７ ．；Ｐ９ ． ４６ ３Ｔ ３ ９ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ — ２ （０ ００ —３５０ ００１ ８２ １ ）２０ ３—７ ３
ＤＯＩ １ ３ ７ ／． ｓ ．０ ０ １ ２ ２ ０ ０ ０ ６ ：０．８ ３ ｉｉ ｎ １０ —３ ８．０１ ．２．０ ｓ
０ 引 言
控 制
及 着 陆 阶 段 的 wenku.baidu.com 动 特 性 ， 别 是 缓 冲 特 特
性 “ 是 研究 较 为集 中 的部 分 ， 测 器 在 发 射 阶段 探 运 载器 内 的振 动 特 性 也 有 研 究 。但 对 于软 着 陆 机 构展 开 动力学 过 程 ， 究较 少 ， 研 主要 是对 机构 展开
第 ３ 卷 第 ２期 Ｉ
２１ ０ ０年 ２月
宇 航 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｔｏ ａ ｔｃ ｏ ｒ ａ ｆＡｓｒｎ ｕ ｉｓ
Ｖｏ ． １ ３１
Ｎｏ ２
．
Ｆｅ ｒ ａ ｙ ２ Ｏ ｂ ｕ ｒ Ｏｌ
月球 探 测 器 软 着 陆机 构 展 开 动 力 学仿 真 分 析
孙 毅 胡 亚 冰 ， 刘 荣 强 ， ，邓 宗全
腿悬臂式软 着 陆机 构 的月 球探 测 器样 机¨ 的仿 真模 。
型 ， 行 机 构 展 开 过程 的 动力 学 分 析 。 进
的功 能 。在 随运 载 器 发 射 过 程 中 ， 着 陆 机 构 处 于 软
收拢位 置并 锁 定 。在 轨 道 飞 行 中的某 一 时刻 ， 机构 解锁 ， 在驱 动力 作 用 下 展 开 至着 陆工 作 位 置 并 重新
（ ．哈 尔 滨 工 业 大 学 航 天 学 院 ，哈 尔 滨 １０ ０ ； 哈 尔 滨 工 业 大 学 机 电 工 程 学 院 ，哈 尔 滨 １０ ０ ） １ ５０ １ ２ ５０ １
摘
一
要 ：可 展 开 的软 着 陆 机 构 是 月 球 探 测 器 的 重 要 组 成 部 分 。 以带 间 隙 的 多 体 系统 动 力 学 理 论 为 基 础 ， 对 针
是应 当考虑 的问题 。
种 展开／ 锁定 机构 的方 案 ， 文献 ［ ２ 亦提 出 了一 １］
存 在部 件 的大范 围运 动 ， 又存 在振 动 ， 其动 力学 特性
不 可忽 视 ， 必 要对 其进 行进 一步 分 析 ， 有 获得 与 软着 陆 机构 展开 过程 密切 相关 的影 响 因素 ， 为设 汁快 速 ，
合理选 择 和配 置进行 进 一步研 究 ’ 另一 方面 则试 ，
型采 用 四 支 撑 悬 臂 式 软 着 陆 机 构 的月 球 探 测 器 在 Ａ Ａ Ｓ中 建 立 了 虚 拟 样 机 模 型 ， 别 就 主 着 陆 腿 系 统 结 构 柔 ＤＭ 分
性 ， 着 陆 腿 与 基 体 连 接 问 隙 ， 开 驱 动 力 及 探 测 器 自旋 等 因 素 对 软 着 陆 机 构 展 开 过 程 的 影 响 进 行 了 仿 真 分 析 。 主 展 结 果 表 明 ， 机 构 展 开锁 定 瞬 间 由 于 结 构 柔 性 会 产 生 难 以 衰 减 的 振 动 ， 问 隙 在 一 定 程 度 上 有 利 于 该 振 动 衰 减 。 在 而 展 开驱 动力 越 大 ， 开 越 快 ， 定 激 振 振 幅越 大 ， 由展 开 进 入 稳 定 状 态所 需 总 时 间 可 更 短 。探 测 器 自旋 则 有 助 于 展 锁 但
图开 发新 型 的具有 更优 越性 能 的缓 冲器 ’ 。而 受 ” ” 运载 器空 间的 限制 ， 着 陆机 构 须 具 有 可 收 拢 展 开 软
有效 ， 定 的软着 陆机 构 展开 方案 提供 依据 。 稳
悬臂梁式结构具 有横 向缓 冲功 能 ， 主支柱 与地 面
夹角较大 ， 冲可靠性 高 ， 缓 环境 适应 性 强 ， 并且 更适 合 着陆质量较大的情 况¨ 。因此本文将建立一型采用 四
原理 的介绍 。文 献 ［２ 在所 设计 的展 开／ 定 机 构 １］ 锁
软着 陆机 构是 登 月探 测器 的重 要组 成部 分 。从 结构 上看 ， 冲支 撑 杆组 （ 括 构 型 ， 对 舱 体 的 布 缓 包 相 置 ） 缓 冲器 及 展 开／ ， 锁定 机 构 是 设 计 中三 个 主 要 部
分 。从 国内外 的研 究 现 状 看 ， 冲支 撑 杆 组 的结 构 缓 形式 主要有 倒 三角 架 式 和 悬 臂 梁 式 两 大 类 ； 杆组 在 数 目及配 置上 ， 主要 有 三支 撑式 和 四支撑 式 ， 多采 并
的基础 上 ， 一 步 对采 用 该 机 构 的一 型 四支撑 软 着 进 陆机 构 的运 动学 特 性 进 行 了 分 析 ， 得 了 主支 撑 杆 获 运 动参 数 的变化 规律 。而软着 陆 机构 与其他 桁 架式 空 间展 开结构 或 机 械 臂类 似 ， 展 开 及锁 定 过 程 既 其