垂直起降可重复使用运载器支腿的折展与锁紧机构设计

发布时间：2020-07-17 04:07

【摘要】：火箭发射成本居高不下是限制航天事业快速发展的原因之一,为此各航天大国开始从事可重复运载器的研制工作。若火箭在完成发射后能够实现回收并通过维修实现二次利用,可将大幅降低发射成本,可靠的支撑机构是火箭稳定着陆的前提与保证。而折展与锁紧机构是着陆支撑机构中的重要组成部分,对其进行研究具有重要意义。本文通过拓扑图论对平面单、双自由度可展机构进行分析,根据支撑机构拓扑结构要求及约束条件进行筛选,利用ADAMS对机构原理进行仿真对比最终确定折展机构方案。建立足垫与地面碰撞模型,以杆件受力和总质量为目标函数完成尺度优化。并对折展与锁紧机构进行结构设计,完成碰撞过程强度校核,通过模态分析确定最佳收拢固定方案。依据矢量原理对展开六杆机构运动学进行建模,利用拉格朗日方法建立动力学简化方程,并分析简化模型与ADAMS模型误差来源。利用n段样条曲线和贝塞尔曲线方程对主随动能量与时间多目标函数进行优化,校核单向机构制动角度并完成随动及锁定特性分析。利用改进n段样条及贝塞尔曲线对全程作动能量最优、驱动力峰值进行优化。建立电动推杆力学模型并推导电推杆扭矩与丝杠直线力关系方程,并对展开控制系统进行设计,利用传感器协同作用完成逻辑控制设计。利用ADAMS及ANSYS对单向机构工况进行仿真分析。通过ADAMS与MATLAB联合仿真对转动关节摩擦系数、火箭姿态角度(俯仰、偏航、滚转)、空气阻力、飞行载荷系数的影响进行分析,并搜索获得稳定可靠展开控制参数。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V421
【图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文究现状用运载器的研究现状现状来，各航天大国先后在航天运输领域展开新计划。在上世纪 60 年代，由美国道格拉斯公司的工程降落伞和发动机反喷方式实现软着陆，这也是垂直国阿波罗登月计划中，月球着陆器通过垂直起降技的软着陆，阿波罗登陆计划的成功使得垂直起降技。

国阿波罗登月计划中，月球着陆器通过垂直起降技的软着陆，阿波罗登陆计划的成功使得垂直起降技]。图 1-1 阿波罗登月舱[8]0 年代，美国麦道公司成功研制一款单级入轨运载“DC-X”。成功完成发射、空中悬停、制动以及A 又将 DC-X 样机的发动机、材料以及相关设备进C-XA[10,11],该样机进行四次飞行试验，但最后一次致坠毁，之后的研究也因为科研资金问题被迫终止

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文蓝色起源公司是由亚马逊创始人杰弗里贝索斯创建，一直从事可重复亚器的研究，并致力于实现载人亚轨道旅行，蓝色起源于 2015 年首次实现射、回收工作。并将其 New Shepard[13]发射到 100km 高空后返回到预定目前为止蓝色起源成功完成十次可回收工作，其在可回收技术上的经验相该公司预计在未来两年实现载人试验并实现太空旅行。2018 年 7 月 5 日宣布将在月球建立永久根据点，并在 5 年内开展登月计划。a）New Shepard 发射 b）New Shepard 回收图 1-3 New Shepard 发射与回收

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 武杰;郑宏涛;;基于碳纤复合材料的可重复使用运载器静电防护研究[J];装备环境工程;2017年07期

2 吴泽伟;郭小明;殷卫兵;黄炳越;;水下特种运载器水下回收技术研究[J];舰船科学技术;2016年03期

3 小默;;维珍银河获得4次发射任务[J];太空探索;2016年11期

4 陈江宁;王和平;张毅;;可重复使用运载器结构重量估算方法研究[J];航空计算技术;2011年03期

5 康开华;才满瑞;;欧洲下一代运载器研制计划[J];导弹与航天运载技术;2008年04期

6 余梦伦;;两级入轨重复使用运载器的方案探讨[J];装备指挥技术学院学报;2006年01期

7 杨勇;;我国重复使用运载器发展思路探讨[J];导弹与航天运载技术;2006年04期

8 闫晓东;唐硕;;可重复使用运载器上升段运动分析[J];弹箭与制导学报;2005年S4期

9 曲晶;2004年7～8月全球运载器发射记录[J];导弹与航天运载技术;2004年05期

10 丁丰年,张恩昭,张小平,樊根民;论我国重复使用运载器推进系统方案[J];火箭推进;2004年03期

相关会议论文 前10条

1 黄志澄;;美国发展重复使用运载器的重大转折及其经验教训[A];高超声速前沿问题研讨班[C];2002年

2 史立涛;任枫;赵永亮;吴承伟;杜晓琼;冯亮亮;;运载器管路的强度和疲劳寿命分析[A];中国计算力学大会2014暨第三届钱令希计算力学奖颁奖大会论文集[C];2014年

3 贾区耀;;水下兵器研制中的两个问题[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年

4 李漠;张曙光;唐鹏;;可重复使用运载器能量管理段大气扰动飞行增强策略[A];新型导航技术及应用研讨会摘要集[C];2015年

5 杨文将;廖东平;刘宇;;磁悬浮发射的橇体、运载器与地面之间的气动干扰特性分析[A];中国航天第三专业信息网第三十九届技术交流会暨第三届空天动力联合会议论文集——S04特种推进及新型推进技术[C];2018年

6 段毅;陈晓东;杨文将;;航天磁悬浮助推发射分离过程集中载荷模型[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年

7 叶衍权;马宇;;潜射无人机运载器发射出管过程安全性仿真[A];北京力学会第二十五届学术年会会议论文集[C];2019年

8 程耿东;;轻量化和结构优化[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（上）[C];2007年

9 欧峰;张晓慧;;可重复使用运载器健康管理技术研究[A];第二届中国空天安全会议论文集[C];2017年

10 叶衍权;马宇;;无动力潜射运载器的发展现状和发展趋势[A];北京力学会第二十四届学术年会会议论文集[C];2018年

相关重要报纸文章 前10条

1 航天工程大学 赵风鸣 许文强 朱维坤;快速发射：制胜太空的重要筹码[N];解放军报;2017年

2 记者 范建邋通讯员 胡丽娟;“神七”运载火箭承载环境舒适凸显三大亮点[N];科技日报;2008年

3 林枫;美国新建宇航中心 发射可重复使用运载器[N];中国航天报;2015年

4 姚强;印度研制“可重复使用运载器”的冷思考[N];中国航天报;2016年

5 康开华;重复使用运载器:欧空局IXV拔得头筹[N];中国航天报;2015年

6 黄志澄;航天飞机衍生新运载器[N];大众科技报;2006年

7 石磊;国外大型运载器火拼太空[N];中国航天报;2004年

8 冯杰邋董金明 记者 于莘明;我国自主研制某运载器飞行试验成功[N];科技日报;2007年

9 中国航天报记者 闻扬扬;往返天地的便利出租车[N];中国航天报;2002年

10 红岸;未来太空战机端倪初现[N];中国航天报;2013年

相关博士学位论文 前8条

1 周宏宇;组合动力可重复使用运载器三维轨迹优化与在线制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 尤明;可重复使用运载器固定时间姿态跟踪控制研究[D];天津大学;2017年

3 马忠辉;可重复使用运载器热防护系统性能分析研究[D];西北工业大学;2004年

4 张登成;拖曳式重复使用运载器飞行动力学[D];西北工业大学;2006年

5 傅慧萍;潜射导弹运载器水弹道动力系统建模及其应用研究[D];西北工业大学;2000年

6 吕侦军;水平起降高超声速运载器气动布局设计技术研究[D];南京航空航天大学;2016年

7 黄盘兴;运载器大气层内上升段轨迹快速优化方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 高怡;运载器组合导航高性能滤波算法研究[D];西北工业大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 姚伟利;重复使用运载器能量管理段纵向制导控制技术研究[D];南京航空航天大学;2017年

2 田保林;垂直起降可重复使用运载器支腿的折展与锁紧机构设计[D];哈尔滨工业大学;2019年

3 肖怀志;运载器—分离体分离过程耦合动力学仿真分析[D];南京航空航天大学;2018年

4 卢昱锦;无动力运载器水下发射弹道建模与数值模拟研究[D];南京航空航天大学;2018年

5 杨涛;可重复使用运载器末端能量管理段制导技术研究[D];华中科技大学;2017年

6 毛奇;基于自适应模糊策略的可重复运载器姿态控制研究[D];天津大学;2018年

7 刘雄;可靠性约束下的运载器电子产品设计成本控制方法研究与应用[D];天津大学;2018年

8 唐文彬;可重复使用运载器自适应动态面控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

9 周晶;天地往返可重复使用运载器技术发展研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

10 张曼;可重复使用运载器预测校正再入制导研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

本文编号：2758955