[发明专利]星表多点位探测的小型可复用着陆缓冲机构及操作方法

说明书

本发明公开了一种星表多点位探测的小型可复用着陆缓冲机构及操作方法，涉及航天器结构与机构技术领域，各地形自适应系统均设置于本体框架上且相对于本体框架竖直滑动，各水平吸能装置分别设置于一地形自适应系统上，各垂直缓冲系统分别设置于一水平吸能装置上，垂直缓冲系统为仿生猫腿结构。本发明的地形自适应系统沿本体框架竖直滑动以适应凹凸不平的星表，水平吸能装置采用摩擦制动吸能原理，可使垂直缓冲系统围绕主转轴转动，在一定程度上吸收着陆时的水平方向冲击能量；垂直缓冲系统运用仿生猫腿结构，通过关节变形吸收垂直方向的冲击能量，也可以参与吸收一定量的水平方向冲击能量。

技术领域

本发明涉及航天器结构与机构技术领域，特别是涉及一种星表多点位探测的小型可复用着陆缓冲机构及操作方法。

背景技术

探月着陆器的着陆缓冲机构用于缓冲航天器着陆时受到的冲击，着陆器在进行月球或行星着陆探测时，首先通过反推发动机等设备的工作来实现减速，但是在完全接触月球或行星表面前速度难以降低到零，这使得着陆器需要受到巨大的冲击载荷，且在复杂的地形中容易产生翻滚，要保证着陆器最终安全着陆，必须通过着陆缓冲系统吸收剩余能量。

截止目前，根据缓冲原理不同，探测器的着陆系统一共有四种类型：腿式着陆缓冲机构着陆系统、气囊形式着陆缓冲系统、“空中吊车+火星车轮”着陆缓冲系统、可压溃缓冲结构着陆系统。

其中，腿式着陆缓冲机构着陆系统的着陆姿势易于控制，通过缓冲器阻尼特性的设计可以避免着陆过程中的巨大反弹，已被应用于美国的“勘探者”探测器和“阿波罗”载人登月舱，以及苏联后期的部分“月球”探测器。其着陆缓冲机构一般均匀对称分布在着陆器周围，通过着陆缓冲机构各个支柱内的缓冲元件压缩实现着陆缓冲以及着陆姿态的调节。该系统适合着陆速度较小，或着陆后需要从月面起飞或返回地面的任务。腿式布局一般有“倒三角架式”方案和“悬臂梁式”方案，其组成基本相同，均包括主缓冲器、辅助缓冲器以及足垫等，前者类似倒置的三脚架，在着陆缓冲时位于上面的缓冲器被压缩，位于下面的两个刚性支撑杆绕根部铰链旋转。后者的主缓冲器类似于悬臂梁，在着陆缓冲时主缓冲器被压缩，并承受可能存在的弯矩，辅助缓冲器可以被压缩或拉伸。

此外，按着陆后是否锚定在星体表面，可以分为锚定式着陆缓冲机构以及非锚定式着陆缓冲机构。前者主要用于表面重力加速度很小的星体表面的软着陆。为了防止由于着陆瞬时的撞击作用而使着陆器弹离目标星体表面，在着陆缓冲机构的根部位置(靠近中心的部位)设置有相应的锚叉，着陆瞬间通过锚叉把着陆器机构锚定在星体表面。

综上所述，目前的绝大多数地外行星着陆器的着陆缓冲系统在展开后会处于固定姿态，且会选择较为平坦的地形后着陆，探测范围非常有限且无法重复使用。然而，在我国未来的探月任务中，可能会在有更多深层物质出露的撞击坑边缘、山脉坡地、碎石区域等复杂地形着陆，在一点探测完成后会再次起飞前往下一探测点，这对着陆器的缓冲方式、地形自适应及可重复使用性提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种星表多点位探测的小型可复用着陆缓冲机构及操作方法，以解决上述现有技术存在的问题，可适应不同的地形，在着陆时吸收能量实现缓冲，实现软着陆。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种星表多点位探测的小型可复用着陆缓冲机构，包括本体框架、若干地形自适应系统、若干水平吸能装置和若干垂直缓冲系统，各所述地形自适应系统均设置于所述本体框架上且相对于所述本体框架竖直滑动，各所述水平吸能装置分别设置于一所述地形自适应系统上，各所述垂直缓冲系统分别设置于一所述水平吸能装置上且可相对于所述水平吸能装置的主转轴转动，所述垂直缓冲系统为仿生猫腿结构。