月面鉆取采樣器避讓機(jī)構(gòu)低重力模擬試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、目前，我國(guó)探月工程正在準(zhǔn)備第三個(gè)階段的工作，主要是完成月面無(wú)人采樣返回的任務(wù)。我國(guó)研制的月面鉆取采樣器，在月面鉆取得到樣品之后，通過(guò)避讓機(jī)構(gòu)帶動(dòng)整形機(jī)構(gòu)展開(kāi)，為上升器順利返回地球提供空間。避讓機(jī)構(gòu)安全解鎖、展開(kāi)是實(shí)現(xiàn)月面無(wú)人采樣返回的關(guān)鍵所在。因此，需要研制專(zhuān)門(mén)的設(shè)備在地面模擬月球環(huán)境對(duì)避讓機(jī)構(gòu)進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。本課題的意義在于研制避讓機(jī)構(gòu)低重力模擬試驗(yàn)臺(tái)來(lái)模擬月球環(huán)境，對(duì)避讓機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合性能試驗(yàn)，驗(yàn)證避讓機(jī)構(gòu)的可靠性與安全性。
　

2、　地面低重力環(huán)境模擬包括自由落體運(yùn)動(dòng)、拋物線(xiàn)飛行、平衡力抵消等方案，結(jié)合課題實(shí)際情況，綜合各種因素考慮，本文最終選擇了可靠性高且更適合于避讓機(jī)構(gòu)的“斜面力等效法”進(jìn)行低重力模擬。根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)，對(duì)低重力模擬試驗(yàn)臺(tái)的各關(guān)鍵機(jī)械部位進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括避讓機(jī)構(gòu)支撐裝置、法向支撐裝置、壓緊釋放裝置、升降腿裝置等，并設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
　　根據(jù)低重力模擬試驗(yàn)臺(tái)的工作原理，對(duì)低重力模擬試驗(yàn)臺(tái)的工作特性進(jìn)行分析。其中包

3、括法向支撐滾動(dòng)摩擦力矩分析、電纜及傳感器對(duì)展開(kāi)過(guò)程的影響、避讓機(jī)構(gòu)試驗(yàn)時(shí)著陸姿態(tài)調(diào)整和避讓機(jī)構(gòu)鎖定沖擊動(dòng)力學(xué)分析。基于ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真軟件，獲得了月面鉆取采樣器避讓機(jī)構(gòu)月面真實(shí)展開(kāi)運(yùn)動(dòng)特性和避讓機(jī)構(gòu)在低重力模擬試驗(yàn)臺(tái)上展開(kāi)運(yùn)動(dòng)特性。
　　借助低重力模擬試驗(yàn)臺(tái)，開(kāi)展月面鉆取采樣器避讓機(jī)構(gòu)的綜合性能試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了低重力模擬試驗(yàn)臺(tái)的正確性；對(duì)避讓機(jī)構(gòu)不同位置的加速度進(jìn)行測(cè)量，為避讓機(jī)構(gòu)鎖定沖擊的動(dòng)力學(xué)