摘要：结合月球探测器返回地球的工程需求多约束背景,在双二体模型的假设下建立了一套理论解析模型,并采用二分法的搜索算法,快速实现了满足多种约束条件下的月地返回轨道设计。文中给出的搜索算法及流程快速有效,其结果可为轨道的精确设计提供良好的初值,对于要求返回的月球探测器设计工程任务具有一定的理论指导意义和应用价值。

摘要：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,针对一型采用四支撑悬臂式软着陆机构的月球探测器在ADAMS中建立了虚拟样机模型,分别就主着陆腿系统结构柔性,主着陆腿与基体连接间隙,展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。结果表明,在机构展开锁定瞬间由于结构柔性会产生难以衰减的振动,而间隙在一定程度上有利于该振动衰减。展开驱动力越大,展开越快,锁定激振振幅越大,但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机构的展开,但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计提供帮助。

摘要：研究月球探测器直接软着陆最优轨道的设计问题。首先根据探测器直接软着陆的特点,提出了有限推力最省燃料的最优轨道设计问题;然后利用有限推力月面软着陆的最优推力控制方向的计算公式,研究了边值条件和计算方法;最后通过直接软着陆最优轨道的算例及结果分析,发现开始制动高度越低越省能量;推力方向可变时比不可变时节省能量;推力大小可变相当于采用了多级制动,对安全定点着陆非常有利。

摘要：火箭发动机羽流的辐射的计算需要求解气体介质的辐射传递方程(RTE).计算模型中基于单线组(SLG)模型考虑气体组分的光谱特性,并采用离散传递法(DTM)求解RTE,对波长积分得到辐射热流密度.通过对圆柱高温CO2气团辐射热流计算来验证计算程序,然后在流场计算的基础上,计算了月球探测器主发动机和姿控发动机羽流对各部位和仪器的辐射热流密度,根据对不同工况计算结果的分析为探测器的设计提供参考.

摘要：考虑到月球探测器着陆过程变推力发动机工作可能引发羽流热效应,通过差分求解N-S方程与直接模拟蒙特卡洛(DSMC)耦合的方法,针对探测器变推力发动机羽流的连续流区与稀薄流区进行了数值模拟,获得了着陆过程不同状态探测器表面的羽流气动热流密度分布,分析了探测器在不同高度及坡度受到的羽流热效应,研究了探测器因落月惯性与发动机延时拖尾等特殊工况羽流气动热的影响程度。数值模拟结果表明,探测器受到的羽流气动热影响总体随着发动机出口与月面间距离减小而急剧增强,随着距离减小至0.434 m,热流密度最大值为429 kW/m^(2),而且月面坡度对羽流热效应有减弱作用。研究结果可为探测器关机策略的制定提供支撑,为探测器关键部位的热防护提供输入,为探测器整体的设计优化提供服务。

摘要：针对我国月球探测二期工程中将会遇到的月面软着陆任务,分析探测器的着陆冲击力学环境。提出一种适用于探测器方案设计阶段的着陆冲击力学环境预示方法:利用探测器着陆稳定性试验中测得的缓冲机构作用力作为激励,采用有限元方法求解系统的动力学响应;采用加速度响应的冲击响应谱描述探测器着陆冲击力学环境;用响应谱的包络加上一定的安全系数来确定探测器着陆冲击的最大期望环境。对某探测器的具体分析表明:由于着陆缓冲机构的缓冲特性,软着陆冲击力学环境的能量主要集中在接近准静态的低频段,而在高频段没有比运载发射阶段力学环境更严酷。因此在低频段需要设计专门的试验标准来考核设备。

摘要：航天器结构的日益复杂和庞大为全系统级的动力学仿真带来了更大的困难和挑战,目前主要采用动态子结构法来提高分析求解效率,并解决不同设计部门之间的模型共享和技术保护问题。月球探测器软着陆阶段的冲击力学环境一般由加速度冲击响应谱描述,由于高阶振型对结构加速度响应的影响要比对位移响应的影响大得多,所以在小阻尼情况下,经典的基于模态的子结构方法在相同截断频率下对加速度响应的预测精度远低于位移响应。为解决这一问题,引进基于脉冲响应函数的时域子结构(IBS)方法,提出了一种适用于预测加速度响应的降阶形式的迭代求解格式。利用探测器着陆数值模拟试验中测得的缓冲机构作用力作为激励,分别采用固定界面模态综合(CB)法和IBS方法分析了月球探测器的加速度响应。数值算例表明,后者在计算精度和求解效率方面均高于前者,并说明基于脉冲响应函数的子结构方法适于对月球探测器加速度响应进行高精度快速预测。

摘要：针对探测器月面软着陆问题,在考虑月球自转的基础上建立了月球探测器在三维空间飞行的精确动力学模型。以燃耗最优为指标,利用Pontryagin极大值原理,得到了发动机推力开关曲线和推力方向角的最优控制律。综合考虑落点位置和速度约束求解两点边值问题,得到了探测器软着陆的最优轨线。仿真研究表明本文建立的精确动力学模型相对于不考虑月球自转的动力学模型可以有效提高探测器落点位置精度。

摘要：月球探测器软着陆动力学分析对探测器设计十分重要。目前软着陆动力学分析一般考虑确定的是着陆姿态和着陆速度,未考虑着陆参数的不确定性带来的动力学响应变化。基于Che-byshev多项式区间参数分析方法,针对探测器着陆过程动态特性,提出基于非线性有限元建模的探测器着陆动响应区间分析流程,计算得到了探测器着陆动响应上界和下界,并与蒙特卡洛仿真方法得到的响应上界和下界进行了对比,结果显示Chebyshev多项式区间方法分析结果可以完全包裹蒙特卡洛方法分析结果,并且结果区间没有被过度放大;对比分析截断阶数对区间分析误差的影响,结果表明截断阶数对分析误差影响较小。Chebyshev多项式区间参数分析方法具有包裹性强、分析效率高的优势。

摘要：通过分析大椭圆停泊轨道月球探测器发射窗口的运动学约束特性,给出了转移轨道运动学约束对发射窗口的影响规律,进一步明确了在该种情况下月球探测器的发射机会和增加窗口的可能性。并结合发射窗口运动学约束特性,提出了一种基于大椭圆停泊轨道的地月转移轨道快速设计方法。仿真结果验证了大椭圆停泊轨道下探测器发射窗口运动学约束特性分析的正确性,以及转移轨道设计方法的有效性。