【摘 要】
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近年来,我国航天工业的建设成果颇丰,但对于小天体探测的研究,我国仍处于起步阶段。小天体的微重力环境、不可预知的物理结构、复杂的表面形貌等都为探测器在小天体表面的着陆增加了难度,因此,建立合理的探测器和天体模型,对探测器在天体表面的着陆过程进行仿真,为后续探测器的登陆提供数据支持是十分必要的。本文以探测器采集筒采样模型为主,利用软件建立了完整探测器模型,考虑了模型中的特定结构,并对探测器模型进行了合
【基金项目】
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某单位委托的《******复杂动力学建模与验证子系统》项目；
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近年来,我国航天工业的建设成果颇丰,但对于小天体探测的研究,我国仍处于起步阶段。小天体的微重力环境、不可预知的物理结构、复杂的表面形貌等都为探测器在小天体表面的着陆增加了难度,因此,建立合理的探测器和天体模型,对探测器在天体表面的着陆过程进行仿真,为后续探测器的登陆提供数据支持是十分必要的。本文以探测器采集筒采样模型为主,利用软件建立了完整探测器模型,考虑了模型中的特定结构,并对探测器模型进行了合理简化,另外,通过编程软件和Adams的联合仿真,还原了天体表面的复杂形貌,建立了碎石模型库,考虑了天体表面各尺寸碎石对探测器着陆的影响,得到了符合实际条件的仿真模型。另外,定义了仿真所需的重要参数,选择了合理的接触模型,完成了对探测器着陆碰撞仿真的建模。之后,将探测器与小天体的着陆碰撞分为三类典型工况,通过Adams软件分别对这三类典型工况的仿真,得到了影响探测器着陆碰撞以及后续姿态控制的多个因素,为探测器下落速度的设定、着陆区域的选择等提供了合理的数据参考。最后,为提高运算速度,建立了两类探测器着陆的简化动力学模型,分别将探测器模型和天体模型简化,以GJK算法进行碰撞检测,以牛顿-欧拉方程为理论基础建立探测器的动力学状态方程,通过龙格-库塔方法求解动力学方程,得到简化模型的计算结果,将简化模型计算结果与同等条件下的仿真计算结果对比,验证了计算结果的正确性。
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