月面钻取采样器避让机构研制及试验研究

发布时间：2019-12-01 07:36

【摘要】：月球探测是我国的重大航天战略工程，具有巨大的经济、社会和科学意义，是迈向深空探测的重要一步。我国目前已经完成了探月工程（一期）、探月工程（二期）两个阶段的任务。探月工程（三期）预计将于2017年前后完成月面无人采样返回阶段。迄今为止，成功进行月面无人采样返回的的只有前苏联，他们采取钻进式深层取样策略，月面钻取采样结束后，需要避让机构可靠解锁、展开为上升器起飞提供避让空间。本课题针对我国探月工程（三期）任务要求，研制具有轻量化、高可靠性的新型避让机构；同时，研制月面低重力模拟测试设备对避让机构进行综合性能测试，以期获取月面钻取采样器避让机构的真实月面综合特性，为后续的工程实践提供技术支持。通过查阅相关资料，开展月面钻取采样器避让机构的多方案设计。开展了直驱式、倾斜摆转式、绳驱式避让机构的方案设计与比较分析，，确定了绳驱式避让机构的优选方案。绳驱式避让机构分为驱动组件、回转铰链组件、展开臂杆组件三个部分，实现避让机构的解锁、展开及锁定功能。根据月面环境参数，对因着陆器着陆姿态变化引起的避让机构工作环境变化进行分析，确定避让机构的设计约束条件，进行关键参数计算；详细设计驱动组件、回转铰链组件、展开臂杆组件。基于ADAMS进行避让机构运动学分析，获取避让机构的全程展开时间、角速度等；基于LS-DYNA进行锁定冲击分析，获取因末速度带来的冲击对相关结构件的影响情况。月面钻取采样器避让机构必须具有高可靠性，现有的仿真手段并不能全面的评估避让机构在月面环境下的真实综合特性。基于斜面力等效的方法，研制月面低重力模拟测试设备，在地面模拟月面的1/6g环境，通过调节测试设备参数模拟着陆器在月面的着陆姿态，营造避让机构的月面工作环境。进行测试设备详细结构设计，完成机械系统集成。设计并搭建避让机构综合性能测试系统，实现避让解锁的运动控制和相关传感器的数据采集和分析处理。借助低重力模拟测试设备，开展月面钻取采样器避让机构的综合性能测试分析。进行避让机构全过程展开运动特性测试分析、功能组件力学特性测试分析、锁定冲击特性分析，完成了避让机构的设计验证，为探月工程的实施提供参考。
【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】：2014
【分类号】：P184.5;P634

【参考文献】