火星车双向抽展式转移坡道及其抽展性能研究
发布时间：2021-01-03 10:56
我国计划2020年执行的首测火星探测任务,拟一次实现绕落巡的任务目标,火星车作为巡视探测载体,登陆火星后需要通过转移坡道行驶到火星表面。受安装空间小、飞行距离长、火星表面地形地貌条件复杂等因素限制,转移坡道能否按预期可靠实现火星车的安全转移,将决定探测任务的成败。本课题以我国火星着陆探测巡视器（以下简称:火星车）转移坡道方案设计为工程背景,以转移坡道抽展特性为研究目标,根据我国火星车转移坡道的任务需求,提出双向抽展式转移坡道为优选设计方案,进行了抽展特性分析和详细设计,并开展了抽展特性试验验证。通过调研国内外地外天体巡视器转移技术,针对我国火星车转移坡道技术要求中对外形包络、复杂地貌适应性、双向可选抽展、抽展动力最简化、设计方案新颖性等要求,提出了双向抽展坡道设计方案并开展了功能设计。针对着陆地形地貌的不确定性,以火星车安全转移所需条件为约束条件,分析了转移坡道的最小长度。为了保证抽展运动的驱动力裕度,建立了抽展机构的力学模型,分析展开全程的负载,为驱动及传动部件选型提供理论支撑。依据上述仿真分析结果,完成了包括坡道组件、动力绳轮组件、摆转机构组件、坡道限距板组件、压紧释放组件和检测组...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MER的布幅式转移机构（3）美国MSL火星车空中吊运
图 1-2 MER 的布幅式转移机构（3） 美国 MSL 火星车空中吊运为了解决 MER 靠太阳能供电不能全天候作业的问题，美国发射了以素电源提供动力的火星科学实验室（MSL）火星车（又称：好奇号），12 年 8 月 6 日成功抵达火星表面[13]。由于 MSL 的整车质量达到了 1 吨，原有的气囊缓冲着陆方式已经不能适用，NASA 大胆创新采用了空中的降落缓冲转移方案[14]，所经过的环节有：降落伞减速段、动力下降中吊运悬停段和吊运舱解锁分离段[ 15-16]，MSL 着陆过程如图 1-3 和4 所示。
MSL 着陆过程如图 1-3 和图1-4 所示。图 1-3 美国 MSL 着陆转移方式 图 1-4 空中吊运示意图天空起重机通过 4 组 8 个矢量发动机喷口控制 MSL 的着陆姿态和速度，当火星车 6 个车轮接触火星表面时，断开三条供电、通讯、起吊的绳索，天空起重机改变飞行程序着陆到其他位置[17]，从而完成 MSL 的着陆转移。天空起重机的新型着陆方式的应用，为大质量星球车的着陆转移提供了新的解决思路[18]。MSL 着陆转移相关参数如表 1-1 所示。表 1-1 MSL 着陆转移相关参数序号 项目名称 参数值 备注1 反推力火箭发动机 4 组 8 喷口 推力可精确调节2 吊索长度 7.5 米3 好奇号火星车质量 899kg4 可适应地形 坡度≯15°，局部地貌高度≯0.55m
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年国外空间探测发展综述[J]. 卢波. 国际太空. 2019(02)
[2]嫦娥四号探测器成功登陆月球背面[J]. 古月. 卫星应用. 2019(01)
[3]火星车坡道式转移机构方案设计与分析[J]. 刘卫,马超,鄢青青,满剑锋,刘荣凯,季节,钱成. 航天器工程. 2018(03)
[4]嫦娥三号着陆器释放与转移巡视器技术[J]. 刘宾,李新立,柴洪友,姜生元,张大伟,焦云雷. 中国科学:技术科学. 2014(06)
[5]嫦娥三号“玉兔号”巡视器遥操作中的关键技术[J]. 吴伟仁,周建亮,王保丰,刘传凯. 中国科学:信息科学. 2014(04)
[6]具有代表性的20个探月飞行器（下）[J]. 李有观. 交通与运输. 2013(03)
[7]月面巡视器转移机构方案研究[J]. 陈哲吾,文桂林,卿启湘,詹涵菁. 机械科学与技术. 2012(11)
[8]空间微重力环境地面模拟试验方法综述[J]. 齐乃明,张文辉,高九州,霍明英. 航天控制. 2011(03)
[9]月球探测与研究进展[J]. 邹永廖,欧阳自远,李春来. 空间科学学报. 2000(S1)
[10]也谈摩擦传动欧拉公式的修正[J]. 李光布. 矿山机械. 1990(08)
博士论文
[1]月面巡视器端抱式转移机构的力学特性分析与优化设计研究[D]. 陈哲吾.湖南大学 2013
硕士论文
[1]火星车坡道式转移特性分析与试验研究[D]. 钱成.哈尔滨工业大学 2017
[2]载人月球车折展机构设计与分析[D]. 吴义举.重庆大学 2016
[3]月面巡视器转移机构设计与分析[D]. 毛君明.湖南大学 2011
[4]升降式着陆梯结构设计和分析[D]. 张大鹏.哈尔滨工业大学 2008
[5]气动式月球车着陆梯的结构设计与实验研究[D]. 冯立静.哈尔滨工业大学 2007
[6]自动展开式月球车着陆梯结构设计与分析[D]. 杨水林.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：2954861
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MER的布幅式转移机构（3）美国MSL火星车空中吊运
图 1-2 MER 的布幅式转移机构（3） 美国 MSL 火星车空中吊运为了解决 MER 靠太阳能供电不能全天候作业的问题，美国发射了以素电源提供动力的火星科学实验室（MSL）火星车（又称：好奇号），12 年 8 月 6 日成功抵达火星表面[13]。由于 MSL 的整车质量达到了 1 吨，原有的气囊缓冲着陆方式已经不能适用，NASA 大胆创新采用了空中的降落缓冲转移方案[14]，所经过的环节有：降落伞减速段、动力下降中吊运悬停段和吊运舱解锁分离段[ 15-16]，MSL 着陆过程如图 1-3 和4 所示。
MSL 着陆过程如图 1-3 和图1-4 所示。图 1-3 美国 MSL 着陆转移方式 图 1-4 空中吊运示意图天空起重机通过 4 组 8 个矢量发动机喷口控制 MSL 的着陆姿态和速度，当火星车 6 个车轮接触火星表面时，断开三条供电、通讯、起吊的绳索，天空起重机改变飞行程序着陆到其他位置[17]，从而完成 MSL 的着陆转移。天空起重机的新型着陆方式的应用，为大质量星球车的着陆转移提供了新的解决思路[18]。MSL 着陆转移相关参数如表 1-1 所示。表 1-1 MSL 着陆转移相关参数序号 项目名称 参数值 备注1 反推力火箭发动机 4 组 8 喷口 推力可精确调节2 吊索长度 7.5 米3 好奇号火星车质量 899kg4 可适应地形 坡度≯15°，局部地貌高度≯0.55m
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年国外空间探测发展综述[J]. 卢波. 国际太空. 2019(02)
[2]嫦娥四号探测器成功登陆月球背面[J]. 古月. 卫星应用. 2019(01)
[3]火星车坡道式转移机构方案设计与分析[J]. 刘卫,马超,鄢青青,满剑锋,刘荣凯,季节,钱成. 航天器工程. 2018(03)
[4]嫦娥三号着陆器释放与转移巡视器技术[J]. 刘宾,李新立,柴洪友,姜生元,张大伟,焦云雷. 中国科学:技术科学. 2014(06)
[5]嫦娥三号“玉兔号”巡视器遥操作中的关键技术[J]. 吴伟仁,周建亮,王保丰,刘传凯. 中国科学:信息科学. 2014(04)
[6]具有代表性的20个探月飞行器（下）[J]. 李有观. 交通与运输. 2013(03)
[7]月面巡视器转移机构方案研究[J]. 陈哲吾,文桂林,卿启湘,詹涵菁. 机械科学与技术. 2012(11)
[8]空间微重力环境地面模拟试验方法综述[J]. 齐乃明,张文辉,高九州,霍明英. 航天控制. 2011(03)
[9]月球探测与研究进展[J]. 邹永廖,欧阳自远,李春来. 空间科学学报. 2000(S1)
[10]也谈摩擦传动欧拉公式的修正[J]. 李光布. 矿山机械. 1990(08)
博士论文
[1]月面巡视器端抱式转移机构的力学特性分析与优化设计研究[D]. 陈哲吾.湖南大学 2013
硕士论文
[1]火星车坡道式转移特性分析与试验研究[D]. 钱成.哈尔滨工业大学 2017
[2]载人月球车折展机构设计与分析[D]. 吴义举.重庆大学 2016
[3]月面巡视器转移机构设计与分析[D]. 毛君明.湖南大学 2011
[4]升降式着陆梯结构设计和分析[D]. 张大鹏.哈尔滨工业大学 2008
[5]气动式月球车着陆梯的结构设计与实验研究[D]. 冯立静.哈尔滨工业大学 2007
[6]自动展开式月球车着陆梯结构设计与分析[D]. 杨水林.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：2954861
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