摘要：针对载人登月任务中人货分运飞行模式,精确快速设计了着陆器(LM)的奔月轨道,分析了轨道窗口特性。以着陆器的奔月出发时刻、纬度幅角和加速脉冲为设计变量,基于多圆锥曲线法动力学模型,利用序列二次规划(SQP)优化算法对奔月轨道快速求解。在地心白道系下提出了近月点伪经度判别准则,该方法可为轨道设计参数初值提供正确参考。最后以伪倾角为窗口特性分析参数,发现了近月点窗口、近地点出发位置的变化规律。仿真结果表明,本文提出的伪经度搜索方法能够快速求解着陆器地月转移轨道,同时揭示了环月到达轨道(LLO)与近地出发轨道(LEO)之间的内在联系,研究结论可为未来载人登月工程提供借鉴。

摘要：以对称分布四腿悬架式月球着陆器为研究对象,建立了着陆器软着陆过程六自由度动力学模型并改进了月壤摩擦系数模型;在以上动力学模型基础上,以月球着陆器为例编制了着陆器软着陆六自由度动力学分析程序,利用该程序分析了探测器全机月面软着陆性能,重点研究了动力学模型中的月面等效弹性系数、月面摩擦系数和月面倾斜角度等参数对探测器着陆性能的影响。研究表明上述影响因素对着陆器着陆缓冲性能影响显著,通过对以上参数的合理选择可以有效缓解月球探测器月面软着陆的着陆冲击过载。

摘要：为了研究适合腿式着陆器用缓冲器的缓冲材料,对8种不同规格的薄壁铝管,3种不同规格的铝蜂窝及4种不同规格的泡沫铝在准静态及冲击载荷作用下的压缩特性进行了试验研究,并得出了其相应的应力/能量-应变曲线图。通过对缓冲材料的应力-应变曲线图及压缩特性进行系统的研究分析,得到了5类缓冲材料缓冲特性的表征方法,这些表征方法可以全面地对不同缓冲材料的缓冲特性进行评价,以便指导腿式着陆器用缓冲器的设计。最后结合所提出的缓冲材料缓冲特性的表征方法,对所试验的薄壁铝管、铝蜂窝及泡沫铝这3类不同的缓冲材料的缓冲特性进行了总结,并得到了粗孔的名义压缩强度为0.14～0.15MPa的泡沫铝为在所试验的缓冲材料中,是最理想的腿式着陆器用缓冲材料。

摘要：设计了一种三腿式小天体着陆器,介绍了其组成和工作原理,建立了系统的物理模型和动力学模型。着陆器采用了电机能耗制动方式的电磁阻尼缓冲器来实现软着陆,同时提出基于斩波调阻的方法实现电磁阻尼系数的调整与优化,解决了缓冲器在低速情况下缓冲力较小的问题。同时对半主动控制和被动控制着陆方式进行了Matlab/Simulink仿真,通过仿真表明,半主动着陆控制耗散功率曲线比较平稳,反弹速度减小71.6%。

摘要：针对未来目标天体表面低重力场模拟,推导了探测器软着陆动力学相似性关系,提出了一种通过改变探测器着陆初始条件,并对试验数据进行后续处理来模拟目标天体表面低重力场的新方法,通过算例验证了该方法对于不同的探测器状态及土壤状态均具有广泛的适应性。通过该方法进行探测器的相关低重力场模拟试验,可以使用探测器原型且试验设备简单、操纵容易,具有很强的实用性,方便进行探测器主要参数的优化设计,该方法可用于后期月球探测、火星探测及其他地外天体低重力模拟试验中。

摘要：为解决深海着陆器沉降速度和沉降轨迹不受控问题,提出集成水力翼板的新型着陆器,能够高效率、低能耗精准缓降着陆。以集成水力翼板的深海着陆器为研究对象,建立其运动学模型和水动力学模型,采用Fluent软件数值模拟分析着陆器沉降过程的绕流场演化规律,阐明水力翼板的缓降作用机理,并基于最优拉丁超立方抽样方法、高斯过程回归方法、Sobol’全局灵敏度分析方法、NSGA-III多目标优化算法,实现了水力翼板的结构参数和开合角度的优化。研究结果表明:水力翼板的开合角度对着陆器沉降速度的影响权重最大,水力翼板增大了着陆器绕流场中的流体附加质量,减少了着陆器重力势能向着陆器动能的转换,从而降低了着陆器的沉降速度。集成水力翼板的结构形式为新型深海着陆器的设计与应用提供了参考依据。

摘要：嫦娥四号着陆器实现了人类首次月球背面软着陆任务,着陆器的制导、导航与控制(GNC)系统是最重要的分系统之一.针对嫦娥四号着陆器月球背面软着陆的任务特点,本文提出了月球背面着陆轨迹设计、前后台并行容错导航、自主故障诊断和处理策略.实际在轨飞行结果表明,这些算法合理可行,着陆器成功着陆在预定着陆区,着陆姿态和速度优于需求,圆满完成了软着陆任务.本文介绍了嫦娥四号着陆器GNC系统的要求、组成、部分算法以及在轨飞行结果.

摘要：嫦娥四号着陆于月球背面南极-艾特肯盆地内,着陆区周围复杂地形导致测控和通信遮挡风险。针对这一问题,开展了着陆区的测控、光照遮挡分析,提出利用轨道控制策略的精细化设计来提高着陆点精度、优化月面工作程序和增加自主控制功能的设计方法,全方面降低嫦娥四号着陆器在月球背面着陆区的生存风险。该方法已通过嫦娥四号着陆器在轨验证,可以为其他深空探测任务提供参考和借鉴。

摘要：开展深空探测,对着陆器进行羽流导向设计,引导羽流扩散、降低其力/热作用是减小发动机羽流对地外星体表面起飞影响的技术途径。文章首先通过对平板、球面及圆锥三种不同形式导流装置的导流分析,确定了着陆器顶板导流装置的基本构型与工作环境,完成了导流装置结构设计和材料筛选,最后进行了温度场、抗压强度、高低温热应力分析及相关试验验证。研究结果表明,圆锥形导流装置对上升器底板的力/热效应最弱、羽流导向效果最优,其表面承受着分布不均的气动力/热载荷,结构形式及防热材料能够满足承载防热及轻量化要求,导流装置及上升器支架在验证试验过程中未出现开裂失效现象,试验结果与分析结论吻合。文章研究结论及方法对后续深空探测的羽流导向设计具有借鉴意义。

摘要：研究着陆器与月壤的相互作用对着陆稳定性、安全性和着陆机构设计具有重要的意义。建立了具有角度的着陆器足垫冲击月壤的动态作用力学模型,并通过离散单元法分析了足垫在0°、8°、15°和22°冲击角度和1 m/s、2 m/s和4 m/s冲击速度下月壤的动态变化情况,得出了在冲击速度4 m/s、冲击角度为0°时,冲击力最大为5 080.6 N;在竖向位移相同的情况下,冲击角度越大冲击力越小。另外,足垫冲击月壤角度越大对月壤的压实作用越小,其中22°时,前后孔隙率变化为26.5%。冲击角度一定时,速度越大对月壤的压实较滞后,而压实程度较大,冲击速度为4 m/s时,前后孔隙率变化为78.1%。研究结果对着陆机构设计和着陆控制具有参考意义。