载人登月飞行器用多级蜂窝缓冲器及全机软着陆冲击研究

摘要

得益于上个世纪50年代的美国和苏联为争夺空间霸权而开展的深空探测竞争，人们开始对月球有了深刻的认识和了解。在二十一世纪地球资源越趋紧张而难以满足人类发展需要的背景下，各航天大国纷纷开展了月球探测活动并宣布将进行载人登月活动，为了争夺未来对月球资源开采的合法权益，同时为了促进我国科学的跨越式发展，我国也只有实施载人登月。载人登月包含诸多关键技术，而实现载人登月飞行器的安全着陆是其首要考虑。
　　本文在前人研究基础上，利用动力学分析软件ANSYS-LSDYNA对载人登月飞行器的着陆缓冲器进行了研究，主要对其多级缓冲结构进行了详细分析；建立了载人登月飞行器的简化结构并对其软着陆冲击响应进行了分析，在此分析的基础上设计了一种新结构载人登月飞行器并进行了仿真模拟。
　　本文的研究内容分为三个部分：首先对载人登月飞行器的多级着陆蜂窝缓冲器进行了详细研究。先分析了二级蜂窝缓冲器的缓冲性能并与已有研究进行对比，在验证建模有效性后又对于三级、四级和五级蜂窝缓冲器的缓冲性能进行了研究对比，结果表明采用三级蜂窝缓冲器的缓冲性能最好。
　　在此研究基础上，建立了全尺寸的载人登月飞行器有限元模型，并对其进行了冲击仿真，分析了其加速度响应，保证其不超过允许过载以确定是否安全着陆，结果与已有的研究成果进行对比验证了建模的有效性。然后，设计了一种新结构载人登月飞行器并对其在平整月面四腿着陆的情况进行了仿真，结果表明新结构的着陆性能要好于旧结构。
　　最后，针对实际着陆的情况，当载人登月飞行器不得不在有一定坡度的月面着陆时，对新结构载人登月飞行器和旧结构载人登月飞行器在“1-2-1”着陆模式和“2-2”着陆模式下的软着陆情况进行了仿真，结果表明在两种着陆模式下，新结构载人登月飞行器的着陆安全性均优于旧结构载人登月飞行器；此外，在两种着陆模式中，“2-2”着陆模式要优于“1-2-1”着陆模式；两种着陆模式中在不同着陆腿着陆时机体加速度响应均有一个突变，此时要注意不能超过载人登月飞行器允许的过载。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究背景和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 本文主要研究内容

第2章 多级蜂窝缓冲器的性能研究

2.1 引言

2.2 蜂窝材料缓冲性能研究

2.3 蜂窝缓冲过程分析

2.4 蜂窝缓冲器冲击仿真研究

2.5 本章小结

第3章 月壤建模及载人登月飞行器冲击仿真

3.1 引言

3.2 载人登月飞行器建模方案与设计

3.3 载人登月飞行器有限元建模

3.4 月壤有限元建模

3.5 载人登月飞行器全机仿真

3.6 新结构载人登月飞行器

3.7 本章小结

第4章 新旧结构载人登月飞行器着陆工况分析

4.1 引言

4.2 “1-2-1”软着陆工况仿真研究

4.3 “2-2”着陆工况仿真研究

4.4 新旧结构载人登月飞行器不同软着陆模式冲击仿真对比

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢