月球探测器软着陆冲击力学环境研究
2012-02-15赵俊锋周思达
振动与冲击 2012年3期
赵俊锋,刘 莉,周思达,杨 武
(北京理工大学 宇航学院,北京 100081)
为实现月面软着陆探测任务,月球探测器系统将经历两大过程:飞行着陆过程和月面工作过程[1]。根据目前的研究成果,月球基本没有地质活动,因此安全着陆后,除探测器系统各机构运动产生的小量扰动外,无典型的力学环境。所以,探测器系统的主要力学环境均体现在飞行着陆过程中。飞行着陆过程又可分为运载火箭发射段、地月转移段、环月段和动力下降段四个部分。其中前三段(火箭发射段、地月转移段、环月段)与传统卫星,特别是环月探测卫星经历的力学环境基本一致,主要包括发射段由运载火箭传递的力学环境,大气层内飞行的噪声环境,以及探测器变轨时发动机点火产生的冲击环境[2]。
动力下降段是月球软着陆任务特有的飞行阶段,在其末段,探测器会从约4m的高度自由降落到月球表面。在着陆冲击过程中,探测器需要经历一个瞬态冲击载荷,能否经受得住这一力学环境是软着陆能否成功的关键。因此有必要在方案设计阶段就对此环境做出预示,以制定设备的设计和测试条件。力学环境的预示一般采用三种方法:试验测试方法、相似结构外推法和数学模型预测法。试验测试的方法需要等到探测器初样阶段以后才能进行,在方案设计阶段是不可行的。探测器行星着陆任务在我国深空探测活动中尚属首次,其着陆冲击段所经历的力学环境没有相关的经验及实测数据积累,相似结构外推的方法也是不可行的。……
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