傅晓晶 王 成 戴树岭

(北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院，北京 100191)

月球探测器到达预定着陆区上空时，发动机喷射出垂直于月表的燃气羽流将与月尘发生相互作用，使得月尘被扬起.在月球软着陆过程仿真中，月尘的动态效果是必不可少的，它能给予设计者直观和具有真实感的反馈.因此，如何建立恰当的月尘运动学模型，生成具有真实感的月尘运动效果，是需要研究和解决的问题，也是本文研究的重点.

目前，国内外对月尘的研究有很多，如:文献［1］对月尘静电浮扬特性进行研究，并讨论其影响因素;文献［2］对月尘的物理特性以及月尘激扬对航天器的影响进行分析;文献［3－4］对月尘环境进行模拟，并研究月球表面的防尘除尘措施.但是，这些方法对在高真空环境下月尘颗粒的物理模型和运动学分析过于简单，月尘运动轨迹单一，模拟的月尘效果真实感不强，影响了仿真系统对视觉真实感方面的要求.

在此背景下，本文提出一种基于发动机羽流作用下月尘颗粒运动学模型和粒子系统的月尘运动仿真方法，逼真地模拟探测器软着陆过程中的月尘运动效果.

1 月尘颗粒运动学模型

1.1 模型分析

月球表面的尘土，在月球探测器发动机喷出的高速羽流作用下，会沿着一定的轨迹运动.基于牛顿运动定律，假设粒子水平运动速度为常值，垂直加速度为水平位移的指数函数，并忽略太阳光压，空气阻力及月面粘附力等作……