采用撞击方式直接对星壤内部进行探测,便于了解小行星内部相关信息,可以较好地获取小行星内部蕴含的资源以及小行星内核成分组成信息,是目前深空探测领域的研究方向之一。撞击探测器设计既要保证具有一定的侵彻深度又要保证安装于探测器内部的相关元件不因过载而丧失功能。本文采用实验和数值仿真相结合的技术手段,研究撞击探测器侵彻星壤过程中弹头形状、星壤粒径、弹体质心位置等因素对侵彻特性的影响等问题,对撞击器设计具有重要参考价值。针对撞击器在星壤内运动过程无法观测的问题,设计了采用通断靶测量侵彻模拟星壤过程中弹体弹道偏移及过载特性的实验方案。该实验方案通过气体炮驱动弹体以一定速度撞击模拟星壤,获得了弹体在模拟星壤中的运动轨迹、过载变化、侵彻深度和最终姿态。通过实验获得了影响侵彻特性的弹头形状效应。研究结果表明,对于尖拱形弹体,随着尖拱曲径比增大,侵彻深度增加,弹道偏移增加,弹体最终姿态角增大,过载减小;对于锥形弹体,随着锥角增加,侵彻深度减小,弹道偏移减小,弹体最终姿态角减小,过载增大。通过实验获得了影响侵彻特性的星壤粒径尺寸效应。研究结果表明,同种弹体对不同粒径模拟星壤进行侵彻时,随着星壤粒径增加,弹体侵彻深度减小,弹道偏移减小,弹体最终姿态角减小,过载增大。采用ABAQUS建立数值模型,并用地面实验验证仿真模型的正确性。基于有限元分析,获得了斜侵彻条件下质心位置与侵彻特性之间的关系。研究结果表明,随着质心位置向弹体头部靠近,侵彻深度增加,弹道偏移减小,弹体最终姿态角减小,过载减小。本文通过地面实验和仿真模型结合方法对撞击器侵彻模拟星壤过程进行研究,分析了弹头形状、星壤粒径、质心位置对侵彻特性的影响,对于撞击探测器的设计具有工程参考价值。