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触地关机模式下的着陆器软着陆稳定性研究

董洋 王春洁 吴宏宇 丁宗茂 满剑锋

董洋, 王春洁, 吴宏宇, 等 . 触地关机模式下的着陆器软着陆稳定性研究[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(2): 317-324. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0318
引用本文: 董洋, 王春洁, 吴宏宇, 等 . 触地关机模式下的着陆器软着陆稳定性研究[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(2): 317-324. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0318
DONG Yang, WANG Chunjie, WU Hongyu, et al. Soft landing stability of lander in mode of shutdown at touchdown[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(2): 317-324. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0318(in Chinese)
Citation: DONG Yang, WANG Chunjie, WU Hongyu, et al. Soft landing stability of lander in mode of shutdown at touchdown[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(2): 317-324. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0318(in Chinese)

触地关机模式下的着陆器软着陆稳定性研究

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0318
基金项目: 

国家自然科学基金 51635002

详细信息
    作者简介:

    董洋  男, 博士研究生。主要研究方向:航天机构的设计与动力学分析

    王春洁  女, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:数字化设计与仿真分析

    通讯作者:

    王春洁, E-mail: wangcj@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: V423.6

Soft landing stability of lander in mode of shutdown at touchdown

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 51635002

More Information
  • 摘要:

    以触地关机软着陆模式下的某型着陆器为研究对象,建立其软着陆过程的动力学仿真模型。基于仿真模型,结合优化方法与多岛遗传算法(MIGA)确定了着陆器的极恶劣地形工况参数,并利用径向基函数(RBF)神经网络建立了反映极恶劣工况下着陆器速度参数与稳定性指标值之间映射关系的代理模型。将着陆器速度参数做离散化处理得到样本点,利用神经网络模型计算了各样本点对应的软着陆稳定性指标值,基于计算结果给出了各项软着陆稳定性指标的云图和三维速度稳定性边界,并得到了综合各项稳定性指标的着陆器速度稳定性边界。分析结果可直观地确定保证着陆器安全着陆的速度取值范围,为着陆器速度的合理控制提供参考。

     

  • 图 1  着陆缓冲机构

    Figure 1.  Landing buffer mechanism

    图 2  缓冲杆等效模型

    Figure 2.  Equivalent model of buffer rod

    图 3  缓冲杆力学特性

    Figure 3.  Mechanical behavior of buffer rod

    图 4  缓冲元件力学特性

    Figure 4.  Mechanical behavior of cushion element

    图 5  坐标系定义及发动机位置

    Figure 5.  Coordinate system definition and engine position

    图 6  主发动机推力变化过程

    Figure 6.  Thrust changing process of main engine

    图 7  部分着陆工况参数示意图

    Figure 7.  Schematic diagram of partial landing conditions parameters

    图 8  不同vx下的αemDSMLDHM云图

    Figure 8.  Contour of αem, DSM, LD and HM under different vx

    图 9  各指标下着陆速度三维稳定性边界

    Figure 9.  3D stability boundary determined by landing velocity concerning different indicators

    图 10  综合指标下着陆速度三维稳定性边界

    Figure 10.  3D stability boundary determined by landing velocity considering comprehensive indicators

    图 11  不同vx下综合稳定性边界

    Figure 11.  Comprehensive stability boundary under different vx

    图 12  vx-vh综合稳定性边界

    Figure 12.  vx-vh comprehensive stability boundary

    表  1  优化参数设置

    Table  1.   Setting of optimal parameters

    参数 数值
    岛屿种群规模 10
    岛数 10
    进化代数 25
    交叉概率 0.9
    迁移概率 0.01
    迁移间隔 4
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    表  2  极恶劣工况

    Table  2.   Worst landing conditions

    指标 最优解X*=[α, K, ψ, β]T
    max αem [3.713, 1, 0.624, 174.35]T
    max DSM [1.995, 0, 17.32, 138.89]T
    min LD [12.00, 1, 35.51, 290.63]T
    min HM [0.405, 0, 13.98, 226.51]T
    注:αψβ单位为(°);K无量纲。
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-03
  • 录用日期:  2018-09-03
  • 刊出日期:  2019-02-20

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