随着航天事业的不断发展,各国对星体的探测活动越来越频繁,探测任务从在轨观测转变为直接探测。为了获得星体的演化过程以及星体的物理信息,需要利用钻探设备开孔将探测设备送入浅层土壤,是对星球直接探测的关键任务。一般的旋转钻进设备受限于现有的运载技术难以达到较大的贯入深度,本文研究的冲击式贯入器(以下简称贯入器)因其结构简单,尺寸小,质量轻,可同时携带多种探测设备等优点成为地外天体原位探测设备中的研究热点。本文针对贯入器研究过程中的难点,以提高贯入器的贯入能力为研究目标,针对贯入器的内外参数优化展开研究。贯入器的内部参数决定贯入器的潜入能力,为了对参数进行优化选取,需要建立相关的动力学模型。本文通过结合贯入器的基本结构,分析其能量传递过程与力传递过程,研究其在一个周期内的运动行为,将其内部简化成弹簧-质量块系统,建立了贯入器的内部动力学模型。根据前文建立的动力学模型,建立起描述贯入器单个周期内各个部分运动状态的函数,建立起内部参数与单周期下潜距离之间的关系。利用所建立的函数选取合适的优化算法进行优化分析,结合实际使用情况对优化所得参数进行稳定性分析,根据所得稳定最优解,探究参数与贯入结果之间的相关性。贯入器的外部参数影响贯入效率,其中头锥的形状将直接影响潜入器的破土效果与下潜能力。本文通过建立坐标化的头锥数学模型,根据极限平衡条件等原理,建立起组成头锥坐标与所受阻力之间的相关作用关系,借助优化手段获取具体的头锥坐标并借助仿真软件,通过与其他形状头锥对比的方式验证结果的正确性。最后,结合上文中的贯入器基本原理与所得参数,设计两种不同冲击方案进行对比,确定最终的冲击方式,设计样机的具体结构以及一些重要构件的物理参数,搭建实验平台,利用信息采集装置获取贯入器各个部分单周期的运动行为以验证前文所做的相关分析。