气囊作为缓冲装置能够有效地吸收各种碰撞带来的冲击能量,广泛地应用在航天、军事乃至日常生活中,具有吸能效率高、易于折叠、操作简单、普适性高等特点。本文的研究内容是组合式缓冲气囊在返回舱着陆过程中的应用,针对降落场地的不同,通过优化设计,提高了缓冲系统在复杂环境下的可靠性。为了达到以上设计目标,我们进行了以下研究。首先通过运用控制体积法,建立单体气囊模型,参照论文文献,对其进行缓冲着陆研究,对比仿真数据和实验数据,验证了建模方法和数值计算的有效性。基于以上方法,建立了圆柱式组合气囊的动力学仿真模型,通过仿真计算发现其性能够满足返回舱的着陆需要。其次研究了能够影响气囊缓冲性能的设计参数,运用控制变量法,得到初始气压、排气气压、排气面积的变化对缓冲系统性能的影响规律。为了研究复杂环境对缓冲系统的影响,分析了其在不同坡度以及不同地面的着陆情况,得到了缓冲系统在不同着陆场地下,气囊特性、返回舱运动特性以及能量转换的变化规律。最后,综合考虑气囊系统的多种回收工况,并对其进行优化。基于之前的研究,考虑降落地面的倾角和地质条件,其中地面分别为硬质沙土地和低密度干沙地,倾角为0°、5°和10°,两者交相组合共六种降落工况。将主要影响气囊缓冲性能的因素作为优化设计参数,气囊的单位质量吸能和返回舱峰值过载作为优化目标;运用最优拉丁超立方试验设计方法,对设计参数的取值空间进行高效抽样;采用克里金代理模型构建了代理模型并有效地验证了模型的准确性;基于构建的近似代理模型,采用遗传算法对气囊系统进行优化;通过动力学仿真计算验证了优化结果。综合六种工况,气囊系统的缓冲性能得到提升,稳定性和适应性得到加强。