[发明专利]一种模拟月球重力环境下着陆稳定性测试装置及方法

说明书

技术领域

本专利属于航天器地面试验领域，涉及一种模拟月球重力环境下着陆稳定性测试装置及方法。

背景技术

在月球探测活动中，着陆器在月面上的安全着陆是任务实施的一个关键环节，而着陆器自身的着陆稳定性直接关系到月面的安全着陆。如果着陆器一旦发生倾倒，将会使携带的巡视器无法工作，导致整个月球着陆探测任务的失败。由于在着陆过程中，重力会对着陆器的翻转产生一个回复力矩，重力越大，着陆器的倾倒可能性越小。在月球环境下，着陆器受到的重力是在地球环境下的1/6，在相同着陆速度情况下，着陆器在月球的重力环境下更容易倾倒。所以，需要通过地面试验模拟着陆器在月球重力环境下的着陆稳定性，验证着陆器的着陆初始参数、着陆面地形地貌和着陆面力学参数对其稳定性的影响，以及极限工况下的着陆稳定性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种模拟月球重力环境下着陆稳定性测试装置及方法，获得着陆器在月球重力环境下的受力情况，测量了在不同速度、姿态、着陆地形情况下的着陆稳定性。

本发明的技术方案是：一种模拟月球重力环境下着陆稳定性测试装置，包括塔臂、随动导轨、吊绳、摆绳、拉绳、倾斜着陆面、无线光电传感器、待测试验器、拉绳火工品分离装置、摆绳火工品分离装置、拉绳地面卷扬机、摆绳地面卷扬机、挂钩、高速摄像机；塔臂上固定安装有随动导轨，吊绳的一端与待测试验器固定连接，另一端通过挂钩挂在随动导轨上；待测试验器通过拉绳火工品分离装置与拉绳的一端相连，拉绳的另一端与拉绳地面卷扬机相连；同时待测试验器还通过摆绳火工品分离装置与两根摆绳的一端相连，摆绳的另一端与摆绳地面卷扬机相连，同时摆绳还位于无线光电传感器的探测范围内使得摆绳在摆动过程中能够切割无线光电传感器发出的激光束；倾斜着陆面位于塔臂下方，保证待测试验器在拉绳和摆绳均释放后能够撞击到倾斜着陆面上；高速摄像机用于拍摄并获取待测试验器撞击到倾斜着陆面上时待测试验器的稳定性参数。

所述的倾斜着陆面的平面法线与地面的夹角为9.5°。

一种模拟月球重力环境下着陆稳定性测试方法，步骤如下：

1)转动塔臂使之与倾斜着陆面平行，并使待测试验器与倾斜着陆面接触，记录此时待测试验器质心距地面高度A；

2)利用摆绳地面卷扬机将待测试验器拉起至预设位置，记录此时待测试验器质心距地面高度B；

3)利用拉绳地面卷扬机将待测试验器拉起至预定位置，记录待测试验器质心距地面高度C。

4)将拉绳火工品分离装置释放，待测试验器摆动到指定位置时，摆绳切割无线光电传感器输出的光束，无线光电传感器向摆绳火工品分离装置发出释放信号，摆绳火工品分离装置切断摆绳使摆绳与待测试验器分离，待测试验器撞击到倾斜着陆面上；

5)应用高速摄像机拍摄待测试验器的运动状态，并根据A、B、C获得待测试验器的稳定性参数。

所述的倾斜着陆面的平面法线与地面的夹角为9.5°。

所述塔臂距地面的高度为70m。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明通过将待测试验器在吊挂状态下，撞击在平面法线与大地夹角为9.5°的倾斜着陆面上，从而在待测试验器撞击倾斜着陆面瞬间，获得倾斜着陆面垂直方向上1/6g的重力分量，模拟月球重力环境作用在待测试验器上的受力情况；

(2)本发明可以通过调整待测试验器由摆绳和拉绳拉起的不同高度，以及摆绳和拉绳的解锁时序，来获得试验器在不同运动过程中的空间速度和空间姿态角，可以更加真实的模拟多种待测试验器的着陆状态；

(3)本发明可以通过改变倾斜着陆面的倾角，来模拟试验器在各种小于地球重力环境的地外天体表面着陆的稳定性试验。

附图说明

图1为模拟月球重力环境的着陆稳定性试验装置示意图；

图2为模拟月球重力环境分量获得原理图。

具体实施方式