重复使用运载火箭着陆机构及着陆动力学仿真研究

发布时间：2023-04-02 17:07

　　众所周知,目前大部分运载火箭都是一次性使用的,如果运载火箭能够回收,经过检修和燃油加注后重复使用则可以有效降低航天发射成本。对于重复使用运载火箭来说,着陆段的姿态控制过程以及着陆平台软着陆过程对于运载火箭能否安全着陆和重复使用至关重要。本文对这两个过程进行了研究,希望研究结果能为我国开展垂直着陆式运载火箭回收研究提供参考。重复使用运载火箭软着陆碰撞过程研究:首先,基于火箭着陆机构的功能要求,确定了重复使用运载火箭着陆机构的结构方案。然后,对着陆机构进行了简化假设,建立了火箭海上平台着陆动力学方程,对着陆过程进行了理论分析,给出了两种火箭着陆稳定性判据。随后,在ADAMS软件中建立了火箭着陆机构动力学模型,在两种着陆模式下分别对不同的垂直速度、重心位置、姿态角、水平速度以及着陆平台坡度等着陆工况进行了动力学仿真,根据仿真结果分析了这些参数对火箭着陆性能的影响。最后,确定了火箭稳定着陆的临界工况。重复使用运载火箭着陆段姿态控制研究:考虑运载火箭返回着陆过程中的燃料消耗质量变化、未建模动态以及未知干扰等因素,建立了运载火箭返回着陆段动力学模型。然后针对有界的不确定性和未知干扰,利用自适应滑模...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 可重复使用运载火箭研究现状
    1.3 着陆支撑机构及软着陆动力学研究现状
    1.4 火箭着陆段的姿态控制研究现状
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 火箭软着陆机构方案设计与动力学模型
    2.1 火箭软着陆机构总体方案设计
        2.1.1 着陆腿方案
        2.1.2 缓冲器方案
        2.1.3 收拢展开方案
        2.1.4 着陆机构具体参数
    2.2 火箭软着陆过程动力学模型
        2.2.1 火箭着陆动力学分析模型
        2.2.2 火箭着陆过程动力学分析
    2.3 火箭着陆稳定性判据
        2.3.1 稳定性判别角度定义
        2.3.2 稳定性判别距离定义
    2.4 本章小结
第三章 火箭软着陆建模分析与仿真
    3.1 建立动力学仿真模型
        3.1.1 ADAMS软件动力学基础
        3.1.2 火箭基体模型
        3.1.3 缓冲机构模型
        3.1.4 足垫与着陆平台接触模型
    3.2 火箭着陆性能要求
    3.3 着陆参数的影响分析
        3.3.1 火箭垂直速度影响分析
        3.3.2 火箭重心高度影响分析
        3.3.3 火箭姿态角影响分析
        3.3.4 火箭水平速度影响分析
        3.3.5 着陆平台坡度影响分析
    3.4 火箭着陆临界工况的确定
        3.4.1 水平速度和姿态角临界工况
        3.4.2 姿态角和平台坡度临界工况
    3.5 本章小结
第四章 火箭着陆段自适应滑模姿态控制方法与仿真
    4.1 火箭返回着陆段动力学模型
    4.2 自适应滑模观测器设计
    4.3 滑模动态面跟踪控制器设计
    4.4 仿真分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 研究工作总结
    5.2 研究工作的创新及贡献
    5.3 存在问题和展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3779611