[发明专利]一种月球探测器可恢复着陆缓冲机构及缓冲方法

说明书

本发明公开了一种月球探测器可恢复着陆缓冲机构及缓冲方法。缓冲机构位于月球探测器着陆腿底部，由外筒、推杆、足垫、网状缓冲元件、粉末阻尼材料、粘弹性阻尼元件及传力元件组成。在探测器着陆过程中，足垫和推杆带动传力元件向上运动，压缩网状缓冲元件，同时剪切和拉伸弹性阻尼元件，大量消耗冲击能量，使探测器实现平稳着陆；当探测器再次起飞后，网状缓冲元件及粘弹性阻尼元件的变形会缓慢释放，缓冲机构的变形可完全恢复。该缓冲机构具有高阻尼、可恢复和高稳定性等特点，在无需外部能源的情况下，既具有优异的单次缓冲效果，也可满足探测器起飞和着陆时的多次缓冲要求。同时，该机构还可在月球极端环境下长期稳定且高效工作。

技术领域

本发明涉及空间勘测技术领域，具体是一种月球探测器可恢复着陆缓冲机构及缓冲方法。

技术背景

月球是距离地球最近的星体，是深空探测的前哨站和起点，探测月球是了解太阳系和生命起源与演化的重要环节。为深入开展月球探测，实现航天强国战略目标，我国2004年启动了“嫦娥工程”探月计划。过去18年间，我国探月团队攻克了多项世界性难题，圆满完成了前三期“绕”、“落”、“回”的阶段性任务，为提高国家威望和综合国力，推动国际航天技术发展做出了重要贡献。目前，“嫦娥工程”已进入了以“探、登、驻”为主要框架的第二阶段，我国将在月球开展更长期、更深度的探测任务，因此也存在更多技术难题亟待解决。

研发高效且可重复利用的探测器着陆缓冲机构是月球探测任务的基础，也是当前必须重点突破的关键性技术问题之一。为实现月球表面的软着陆，世界各国已开展的探月任务中，发展最成熟、使用最普遍的技术手段是通过铝蜂窝塑性变形吸收冲击能量，上述方案具有优异的缓冲效果，但仅能完成单次缓冲任务。由于缓冲技术的局限性，目前世界各国在月面着陆后仍采用定点科考的方式，在探测器着陆平稳后，通过可移动月球车进行小范围探测，探测范围受到严重限制。在将来我国探月工程的复杂程度将显著提升，大范围的月面勘察将成为必然，这就要求探测器必须具有上升和再着陆能力，相应的着陆缓冲机构必须能够进行多次缓冲。然而，目前世界各国针对可重复缓冲问题，仍不存在可靠的解决方案，因此，这成为当前制约探月技术发展的主要技术瓶颈。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种月球探测器可恢复着陆缓冲机构及缓冲方法，该机构具有可恢复、高阻尼和高稳定性等特点，在探测器着陆过程中，可吸收或耗散冲击能量，保持探测器平稳；探测器在上升时，装置能不依赖外部能源恢复至初始状态，保持多次缓冲能力；同时，该机构还应适用于月面复杂的环境条件。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术手段为：

一种月球探测器可恢复着陆缓冲机构，包括：

外筒，为两端开口的圆柱筒，上端设置上盖板形成封闭端，下端与一块开设中心圆孔的下盖板拼接；所述上盖板顶部连接飞行器主体部分；

推杆，从下盖板所述中心圆孔向上伸入所述外筒内腔中，所述推杆下端与一足垫铰接，上端与一传力元件固结；

网状缓冲元件，填充在所述外筒内腔中，且位于所述上盖板下表面和所述传力元件之间；

粉末阻尼材料，填充在所述网状缓冲元件与所述外筒内腔的空隙间，用以增强所述网状缓冲元件的耗能能力；

粘弹性阻尼元件，为一中心开孔的粘弹性片，位于所述外筒底端与所述下盖板间，其边缘与所述外筒下端和下盖板上端固结；

所述传力元件包括同一轴线设置的第一传力板、连杆和第二传力板，其中，

所述第一传力板位于所述粘弹性阻尼元件上方，顶面与所述网状缓冲元件紧密接触；

所述第二传力板位于所述粘弹性阻尼元件下方，底面与所述推杆固结；

所述连杆穿过所述粘弹性阻尼元件中心开孔后，其上端固结所述第一传力板，下端固结所述第二传力板；

探测器着陆时，网状缓冲元件发生压缩变形，粘弹性阻尼元件产生拉伸或剪切变形，消耗并存储部分能量；