[发明专利]一种具备地形自适应能力的软着陆装置及其着陆缓冲方法

说明书

本发明公开了一种具备地形自适应能力的软着陆装置及其着陆缓冲方法，属于航天器结构与机构技术领域；包括着陆器本体框架、爆炸螺栓组件、具有驱动功能的双向缓冲器组件、中间伸缩支柱组件、缓冲驱动一体化支柱、上支架组件和缓冲足垫。锁定解锁组件实现着陆腿组件的展开；缓冲驱动一体化主支柱组件可实现对星表地形的自适应；具有驱动功能的双向缓冲器组件可实现着陆器对触地瞬间横向速度的适应能力；中间伸缩支柱组件提高了展开后的着陆腿与着陆器本体之间桁架的刚度。本发明结构设计合理，性能可靠，可使着陆器具备对非确定性星表地形的自适应能力和缓冲后着陆器本体的星表调姿能力，明显提高了星表着陆过程的安全性，进而提高任务成功率。

技术领域

本发明属于航天器结构与机构技术领域，涉及一种具有地形自适应及姿态自恢复能力的软着陆装置及着陆过程设计，具体是一种具备地形自适应能力的软着陆装置及其着陆缓冲方法。

背景技术

地外星体星表探测器着陆缓冲装置主要用于吸收着陆器触地冲击能量并在缓冲完成后实现对本体的支撑。传统的着陆缓冲机构主要有倒三角式和悬臂式两种，均以铝蜂窝作为缓冲压溃材料。例如：著名的阿波罗11号和嫦娥系列探月着陆器为悬臂梁式结构；苏联时期的Luna 16为倒三角式。悬臂式和倒三角式的着陆缓冲装置结构简单，安全性及可靠性较高。

在未来的深空星表探测任务中，为研究地外行星的演化过程及星表物质组成，着陆区域的选择变得越来越重要，拥有更多深层物质出露的撞击坑边缘、山脉坡地、碎石区域等是理论上的理想探测点。但受制于当前主流的着陆缓冲装置的功能局限，为了保证着陆过程的安全性，目前大部分的探月、探火等任务都会选择在地势平坦且无碎石的区域实施星表着陆任务，只能通过释放所携带的轮式巡视器实现对着陆点周边区域的探测，但范围非常有限，明显提高了探测器本体结构与机构设计的复杂程度，降低了可靠性，并极大限制了相关任务的科学回报率。

由此可知，作为前往月球、火星等地外星体在更具科学价值的区域开展深度探测活动的技术基础和硬件保障，设计一种具备地形自适应及着陆后姿态自恢复能力的软着陆装置，必然会成为未来深空探测着陆器的一项设计要求。至此，本发明的技术应运而生。

发明内容

为了解决上述传统着陆器在星表复杂地形区域无法安全、可靠实现着陆缓冲，且在完成着陆缓冲后无法调姿的技术缺陷，本发明提出了一种具有地形自适应及姿态自恢复能力的软着陆装置，并完成了其着陆过程的设计。

本发明是这样实现的：

一种具备地形自适应能力的软着陆装置，其特征在于，所述的软着陆装置包括着陆器本体框架，以及着陆器本体框架周围均匀设置的若干着陆腿组件，本发明中设置四组着陆腿组件；所述的着陆腿组件包括缓冲驱动一体化支柱，所述的缓冲驱动一体化支柱自上而已依次包括第一电机架、上承力筒、上筒套、下承力筒以及下承力筒下端设置的下筒套；所述的缓冲驱动一体化支柱上的第一电机架与着陆器本体框架之间活动设置有爆炸螺栓组件；所述的缓冲驱动一体化支柱上的上筒套与着陆器本体框架之间设置有上支架组件；所述的上支架组件端部与本体框架的底部设置有中间伸缩支柱组件；所述的缓冲驱动一体化支柱上的下套筒与着陆器本体框架之间设置有具有驱动功能的双向缓冲器组件；所述的缓冲驱动一体化支柱的下承力筒底端设置缓冲足垫。

进一步，所述的缓冲驱动一体化支柱还包括第一电机、同步带轮、丝杠、一级、卡柱、第二电机、齿轮、齿条、丝杠螺母、二级上、卡筒、第一伸缩式电磁阀、二级下、第二伸缩式电磁阀、铝蜂窝、三级；所述的第一电机通过螺栓固定于第一电机架上，第一电机架固定于上承力筒的上端，两个同步带轮分别固定于第一电机和丝杠上；所述的上承力筒和下承力筒通过螺栓固结；上筒套固定于上承力筒上，下筒套固定于下承力筒上。