随着美国Artemis计划的提出,我国也开展了载人登月关键技术攻关。阿波罗报告曾指出,月尘是影响人类登月活动的主要因素。月尘粒径小于20μm,以尖锐状、棱角碎片状为主,且硬度高,粘附性强。宇航员与月球车的运动极易产生扬尘现象,月尘极易漂浮,当附着在探测设备表面时会对其产生磨损,甚至导致航天机构卡死,严重损害航天器月面探测工作的有序开展。因此,对月球车轮扬尘及月尘特性的探究是保证月面探测工作稳步进行的必要条件,本文主要研究工作如下。一、从微观的角度研究了月尘颗粒与常用航天器材料表面之间的粘附特性。通过自制悬臂尖端为月尘颗粒的胶体探针,分析了单粒月尘与材料之间的粘附特性,揭示了材料表面的粗糙度对月尘粘附特性的影响规律。试验结果表明:粘附力的大小与材料表面粗糙度密切相关,且小粒径月尘（30μm）产生的粘附相较于大粒径月尘（70μm）高出6个数量级。非金属材料中碳纤维与单粒月尘的粘附力值仅为0.0328,相较其他材料小1个数量级,而聚酰亚胺粘附力最大,为碳纤维的16.4倍。金属材料中镁合金粘附力值最小仅为0.0462,铜合金粘附力值最大为镁合金的5.8倍。二、在粘附力测试的基础上,选取三种典型的金属样件,采用UMT-3试验机进行了月尘的摩擦特性的实验研究。实验结果显示,在三种材料中,铝合金对月尘的磨损最大,不锈钢最小,且在初始摩擦试验阶段,所测得到的摩擦系数值与样件的固有属性（硬度、刚度等）之间无明显关联。月尘颗粒越小,对金属材料的磨损作用越大,摩擦系数高出0.04左右。三、为深入研究产生月尘的主要原因—月球车车轮扬尘,本文自行研制了模拟月面环境的扬尘测试试验台,对真空条件下不同齿形月球车车轮扬尘进行了试验研究。试验表明:低速状态下,人字齿扬尘浓度较大而插齿浓度较低。随着速度的增加,四种齿形车轮扬尘浓度明显加大,插齿轮扬尘浓度最大而斜齿轮最小,高速时斜齿最高浓度为插齿的41%,极差值为插齿轮的37.1%。四、为了进一步研究扬尘现象,采用离散元软件EDEM对月球车车轮扬尘进行了模拟与分析,分析了不同齿形、齿高、齿密以及不同重力条件下下的车轮扬尘高度及扬尘量大小。仿真结果显示:扬尘量大小顺序与试验过程中高速状态下相同,且扬尘量随着齿轮密度的增加而降低,随着齿高的降低而减少,月球重力下扬尘量约为地球状态下的2-4倍。综上所述,本文分析了月尘与常用材料之间的粘附以及摩擦磨损特性,揭示了月尘与常用材料之间的粘附与磨损规律,结果可为后续航天器选取关键零部件材料提供参考。此外,试验研究了四种齿形车轮的扬尘特性,揭示了车转速与扬尘量之间的关系,并通过离散元模拟分析,研究了微重力以及车轮其他参数对扬尘特性的影响,可为载人月球车车轮设计提供依据。