著陸器足墊與月壤相互作用研究.pdf

1、作為地球唯一的自然衛(wèi)星，月球是探測外太空的理想平臺，擁有非常豐富的礦產資源。因此，對月球資源的探測與開發(fā)極其重要。世界各航天大國正在緊鑼密鼓地開展各自的探月計劃。為完成“繞”、“落”、“回”探測任務，我國也正在穩(wěn)健地實施以月面著陸與巡視為核心的探月二期計劃。實現(xiàn)探測器安全平穩(wěn)著陸是所有月面活動的前提。作為與月壤直接沖擊接觸的著陸器部件，足墊的力學響應關系到著陸完全及后續(xù)工作的實施。因此，對著陸器足墊與月壤相互作用的研究意義重大。

2、　　 針對著陸過程的運動特性，作者開展了足墊與模擬月壤豎直方向和水平方向的試驗、理論和數(shù)值研究。在豎直方向上：基于自行研制的沖擊裝置開展了1/6模型試驗，獲得了寶貴的沖擊試驗成果；總結了現(xiàn)有的沖擊理論模型，結合試驗成果對不同簡化模型進行了評價；通過室內試驗得到了模擬月壤和接觸界面各方面的物理力學參數(shù)，成功建立了豎向沖擊三維動力有限元模型，獲得了足墊沖擊過程的動力響應，將數(shù)值分析結果與試驗結果進行對比，從而驗證了模型的合理性，揭示了足墊

3、對月壤的豎向沖擊作用。在水平方向上：基于對滑移數(shù)學力學模型的研究，利用自行研制的拖曳裝置，開展足墊水平滑移的模型試驗，揭示了四種不同因素對足墊水平滑移特性的影響。各章節(jié)研究內容如下：
　　 1.總結了目前關于月壤、模擬月壤、結構與月壤相互作用以及著陸緩沖機構四方面的研究現(xiàn)狀，提出了本碩士論文的研究路線，目的在于揭示足墊與月壤的相互作用。
　　 2.總結了月壤的物理力學性質，探討了模擬月壤的物理力學性質，并與真實月壤進行比

4、較。基于摩爾庫倫模型和劍橋模型的研究，初步建立了模擬月壤的本構模型，結合模擬月壤、福建中級砂和ISO標準砂的靜力三軸試驗成果，對該本構模型進行驗證。
　　 3.基于自行研制的沖擊模型試驗裝置，開展了著陸器足墊沖擊的1/6模型試驗，獲得了沖擊接觸瞬時足墊的動力響應，測量了沖擊作用持續(xù)時間，進一步得到了響應峰值與沖擊動能的經驗關系式。
　　 4.基于145組室內單元體試驗成果，獲得了模擬月壤以及月壤-足墊界面的試驗參數(shù)，建立

5、了足墊豎向沖擊模擬月壤的三維有限元動力模型，從而獲得了足墊沖擊模擬月壤瞬時的動力響應結果，通過與3中試驗結果進行對比，進一步驗證該方法和有限元模型的合理性。
　　 5.由于著陸器足墊的沖擊過程為剛體沖擊地基土體的過程，作者總結了截至目前學者針對此豎向沖擊過程主要的理論模型，并結合3中的試驗結果對各理論研究進行綜合評價。
　　 6.利用自行研制的水平拖曳模型試驗裝置，針對模擬月壤的相對密實度、足墊的水平速度、轉動角度、刺入