地外探測取樣容器再入過程動力學建模及仿真分析
摘要:無人取樣返回是開展地外星體探測的重要手段之一,也是深入開展未知星體載人著陸探測的必要準備。取樣返回飛行器基于不同的技術基礎及返回技術發展需求,在再入大氣過程中可能采用不同的返回方式,如美國、蘇聯/俄羅斯和日本的返回飛行器均采用了彈道式的返回方式;中國探月三期的月球取樣返回器采用了跳躍式返回方式。在不同的再入彈道情況下,取樣容器的受力情況有所不同。由于地外星體取樣返回是我國首次開展的一項工程實踐,所以尚未有針對該問題開展專項的動力學建模及相應的仿真分析。文章對樣品容器在返回過程中的力學環境進行建模,分別沿軸向和法向建立樣品容器的動力學模型,以典型再入彈道條件下樣品容器的受力情況為研究對象,對樣品容器準靜態和考慮動態振動環境條件下的受力情況及運動進行分析,獲得樣品容器在返回過程中的動力學特性,為取樣返回容器的設計提供參考。
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