火星探测器—降落伞耦合动力学仿真分析

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火星探测是我国深空探测的长远规划,而火星探测器降落伞减速系统则是火星探测的最关键、最重要的系统之一,本文主要研究火星探测器降落伞减速系统着陆过程中探测器‐降落伞耦合动力学问题。首先根据本文研究的模型建立相应的坐标系,分析火星探测器‐降落伞耦合的动力学模型,推导探测器以及降落伞的动力学方程。其次对火星探测器-降落伞拉直过程进行动力学仿真分析,基于多体系统动力学理论建立降落伞拉直过程的动力学模型,并通过仿真软件对拉直过程进行仿真计算,得到了在降落伞拉直过程中系统的运动特性,包括探测器速度、姿态、位移等相关参数的结果。并且对火星探路者探测器在火星环境下进行了气动计算,分析了探测器在不同迎角下的气动特性。然后采用流固耦合的计算方法,对火星探测用降落伞的充气过程进行了数值模拟,最终得到了在火星的超声速环境下降落伞充气过程的阻力系数、阻力面积以及过载随时间的变化规律。最后建立了火星探测用降落伞充气过程以及稳定下降过程的多体动力学模型,通过仿真分析了在火星环境下降落伞充气和稳定下降过程中系统的运动特性。通过仿真分析得到了一些有价值的结论,对我国开展火星探测器着陆系统研究具有重要的参考意义。
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