氣囊式火星著陸器著陸緩沖過程仿真分析與試驗驗證.pdf

1、氣囊式緩沖技術(shù)是工程上常用的一種著陸緩沖技術(shù)，廣泛應(yīng)用于航空、航天以及國防工業(yè)領(lǐng)域，可以明顯地降低重要儀器與裝備著陸時的沖擊載荷，具有結(jié)構(gòu)輕便、緩沖效率高和適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點，適合應(yīng)用于火星探測的著陸系統(tǒng)。
　　由于氣囊式火星著陸器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工況極端、可靠性要求高等特點，設(shè)計分析往往涉及多物理場、大規(guī)?？茖W(xué)計算，其計算“效率”與“精度”已成為相關(guān)領(lǐng)域的瓶頸問題?；诔闫脚_來解決上述瓶頸問題，構(gòu)建基于超算平臺的火星著陸器優(yōu)化設(shè)計，對

2、火星探測工程與裝備的設(shè)計研發(fā)具有重大意義。
　　本文基于超算平臺，以CAE數(shù)值模擬分析技術(shù)為基礎(chǔ)，采用有限元仿真與試驗驗證相結(jié)合的方法研究了氣囊式火星著陸器的著陸緩沖性能。主要有以下工作:
　　(1)基于國內(nèi)外各類型緩沖裝備的技術(shù)與功能指標(biāo)，以及現(xiàn)有著陸裝備的優(yōu)勢與劣勢，提出氣囊式著陸器的總體設(shè)計方案，并完成物理模型的制作;
　　(2)基于著陸器著陸緩沖過程的實際工況，結(jié)合有限元仿真模型的計算結(jié)果以及其驗證的需要，提出

3、了火星著陸器試驗臺架的總體設(shè)計方案，并完成了結(jié)構(gòu)設(shè)計及主要部件的強度、剛度和可靠性校核;
　　(3)基于氣囊的控制體積算法，結(jié)合LS-DYNA有限元分析軟件，建立氣囊式火星著陸器的有限元模型，并提交到超算平臺，對其著陸過程進行仿真分析，得到著陸艙體質(zhì)心的加速度曲線和緩沖氣囊的壓力變化曲線;
　　(4)對氣囊式火星著陸器物理模型進行著陸緩沖試驗，測得試驗過程中著陸艙體的加速度變化曲線與氣囊壓力變化曲線。將火星著陸器物理模型的緩