一種火星探測著陸緩沖裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于火星表面著陸探測任務的軟著陸緩沖技術領域，涉及一種機械式著陸緩沖機構裝置的總體構型布局方案。
【背景技術】
[0002]隨著我國空間技術的發(fā)展，月球探測已經取得了舉世矚目的成就，火星等行星和小行星探測正在成為研宄熱點，而表面著陸探測是最有效的探測方式。國外已有火星和金星等行星著陸探測的成功案例，美國在火星著陸探測方面積累了大量工程經驗。行星表面著陸探測所采用的著陸緩沖方式主要有氣囊緩沖和機械式著陸緩沖裝置。
[0003]在有大氣層的行星表面進行著陸探測時，著陸探測器在進入大氣層過程中必須安裝在特定氣動外形(通常為鈍頭體)的氣動防熱罩內，這與月球等無大氣天體探測器有明顯區(qū)別。因此，機械式著陸緩沖裝置在進入大氣層時受進入器空間限制而必須折疊起來，在著陸器著陸前展開到最大包絡，以吸收著陸沖擊能量，并確保著陸器在著陸過程中不發(fā)生側翻。這對著陸緩沖裝置的折疊效率和緩沖性能提出了很高的要求。目前已成功著陸在火星表面的支腿式著陸緩沖裝置全部采用了倒三角式支腿結構形式，以鳳凰號著陸器著陸緩沖裝置構型為代表，鎖緊與展開形式不一，倒三角式較懸臂式支腿結構形式的承受水平沖擊能力和自身結構穩(wěn)定性弱。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明解決的技術問題是:克服現有技術的不足，解決了在大氣層的行星著陸探測任務時，現有倒三角式支腿結構著陸緩沖裝置抗水平速度沖擊能力弱的問題。
[0005]本發(fā)明的技術解決方案是:一種火星探測著陸緩沖裝置，包括:在火星探測著陸器主體機構周圍對稱分布的三套或四套著陸腿，每套著陸腿包括足墊1、主腿2、輔腿3和展開鎖定機構4，主腿2、輔腿3使用可壓潰鋁蜂窩材料，足墊I和主腿2 —端通過球絞連接，主腿2中部和輔腿3 —端通過萬向節(jié)連接，主腿2另一端與火星探測著陸器主體機構通過球絞連接，輔腿3另一端通過展開鎖定機構4與火星探測著陸器主體結構連接，主腿2、輔腿3、展開鎖定結構4與火星探測著陸器主體結構形成四連桿機構；火星探測著陸緩沖裝置飛行時，主腿2和輔腿3向外向上翻折，主腿2通過火工解鎖器和火星探測著陸器主體結構固定連接，火星探測著陸緩沖裝置著陸時，火工解鎖器動作，展開鎖定機構4帶動主腿2和輔腿3向外向下釋放展開，當主腿2和輔腿3運動到設定位置時，展開鎖定機構4固定輔腿3與火星探測著陸器主體結構，完成火星探測著陸緩沖裝置的釋放-展開-鎖定動作。
[0006]所述的展開鎖定機構4包括連接件5、觸桿7、展開架8、鎖鉤9 ;連接件5固定連接輔腿3與火星探測著陸器主體結構，包括一段圓弧結構且圓心在主腿2與火星探測著陸器主體結構的連接軸心上，觸桿7為彈簧推桿機構，與展開架8相連并在圓弧結構上運動，展開架8為連接結構，與鎖鉤9相連；火星探測著陸緩沖裝置展開前與展開過程中，觸桿7在連接件5圓弧結構上運動，連接件5圓弧結構對觸桿7進行位置約束，保持展開鎖定機構4張開，火星探測著陸緩沖裝置展開鎖定時，觸桿7運動到連接件5圓弧結構位置末端，連接件5圓弧結構解除對觸桿7的約束，觸桿7向連接件5圓弧結構的圓心彈出并通過展開架8帶動鎖鉤9轉動并鎖住火星探測著陸器主體結構。
[0007]本發(fā)明與現有技術相比的優(yōu)點在于:
[0008](I)本發(fā)明使用上翻式折疊構型，相比現有著陸緩沖裝置構型和布局，由于充分利用了氣動罩內的后部空間，提高了緩沖器長度和展開時的跨度，不占用進入器頭部空間，能夠將進入器的質心向前配置，從而提高了整個進入器在大氣進入段的運動穩(wěn)定性，可用于有大氣層行星或衛(wèi)星的著陸探測軟著陸緩沖機構設計；
[0009](2)本發(fā)明采用三級緩沖蜂窩，合理分配長度，耐沖擊速度高，沖擊過載小，著陸穩(wěn)定性強。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明火星探測著陸緩沖裝置展開前固定安裝布局；
[0011]圖2為本發(fā)明火星探測著陸緩沖裝置釋放展開后鎖定構型；
[0012]圖3為本發(fā)明的展開鎖定機構示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明的展開鎖定過程側面示意圖。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明對火星探測著陸緩沖裝置的緩沖器結構形式、展開與鎖定方式、折疊與展開構型給出了解決方案。緩沖器采用基于鋁蜂窩緩沖的懸臂式結構；著陸緩沖裝置的展開和鎖定依靠展開架驅動，展開架是非承力式，在緩沖過程中不承受或傳遞沖擊載荷，并通過鎖定機構將輔腿與著陸器主體直接連接；折疊與展開構型采用上翻式，即指將主腿向外向上翻折并通過火工解鎖器固定安裝，解鎖后在展開架的驅動下再將主腿向外向下釋放展開并鎖緊，其中火工解鎖器包括解鎖螺栓、拔銷器、分離螺母。
[0015]如圖1所示為火星探測著陸緩沖裝置，由三套或四套對稱分布著陸腿組成，每套著陸腿又由足墊1、主腿2、輔腿3和展開鎖定機構4。足墊I和主腿2通過球絞連接，主腿2和輔腿3通過萬向節(jié)連接；輔腿3和展開鎖定機構4通過萬向節(jié)連接，展開鎖定機構4與著陸器主體結構通過展開鎖定機構的聯動軸連接，主腿、輔腿、展開鎖定機構4的展開架結構與著陸器主體結構形成四連桿機構。主腿2、輔腿3采用了可壓潰鋁蜂窩材料的緩沖器，主腿2采用懸臂式結構形式；展開鎖定機構的展開架采用非承力式結構，由聯動軸位置處的扭簧提供展開鎖定機構的展開驅動力，展開后通過展開鎖定機構4的鎖定機構對輔腿3和著陸器主體進行雙點鎖緊固定；著陸緩沖裝置采用了上翻式折疊構型，即將主腿2通過向外向上翻折并安裝固定，實現在著陸器氣動罩內空間布局。
[0016]在火星探測器的發(fā)射入軌、在軌飛行、環(huán)火飛行和進入段，著陸緩沖裝置如圖2所示安裝于進入器氣動罩的內部空間，并通過火工解鎖器將其主腿與著陸器主結構鎖緊；在氣動減速系統(tǒng)工作過程中，先將氣動罩的前部防熱大底彈掉，再由減速傘將氣動罩的后殼拉走并打開主降落傘，此時，著陸器可向火工解鎖器發(fā)出解鎖指令，著陸緩沖裝置在展開鎖定機構扭簧的驅動下，繞其與著陸器主體間的轉軸向外并向下轉動，當運動到設定位置時，鎖定機構將輔腿與著陸器主體鎖緊，即完成著陸緩沖裝置的釋放-展開-鎖定動作；觸地時，著陸緩沖機構通過主腿和輔腿內部緩沖蜂窩的自身作動變形吸收能量，實現著陸器軟著陸，并確保不發(fā)生側翻。
[0017]如圖3所示為展開鎖定機構，包括連接件5、傳動軸6、觸桿7、展開架8、鎖鉤9組成。連接件5包括一段圓弧結構，其圓心在主腿與著陸器本體的連接軸心上，用于對觸桿7進行位置(長度)約束，從而保持鎖定機構的張開狀態(tài)；當整個機構釋放展開到連接件圓弧位置末端時，解除對觸桿的約束；傳動軸6與展開架8固定連接，在著陸緩沖裝置展開過程中連接兩個輔腿的展開鎖定機構，起到同步運動的作用，展開之后不具任何功能；觸桿7為彈簧推桿機構，用于感知著陸緩沖裝置的展開位置，在展開過程中始終保持在連接件5的圓弧外部，當陸緩沖裝置的展開到位時，觸桿端部由于不再有圓弧的限位，彈簧觸桿向圓弧的圓心彈出，并帶動鎖鉤9 ;展開架8為連接結構，根據具體空間要求設計；鎖鉤9可轉動，其運動由觸桿帶動，直到轉動并鎖住著陸器上的連接位置，從而實現可靠鎖定。展開鎖定機構展開前如圖4(a)所示，展開過程中如圖4(b)所示，展開鎖定后如圖4(c)所示。
[0018]上翻式折疊構型是指以主腿和主體結構的連接點為轉軸，從而使主腿、輔腿、展開架與著陸器主體結構形成四連桿機構，從而能夠使著陸緩沖裝置向外上下翻轉，展開過程如圖1、圖2所示，實現在著陸器氣動罩內的空間布局。
[0019]本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。
【主權項】
1.一種火星探測著陸緩沖裝置，其特征在于包括:在火星探測著陸器主體機構周圍對稱分布的三套或四套著陸腿，每套著陸腿包括足墊(1)、主腿(2)、輔腿(3)和展開鎖定機構(4)，主腿(2)、輔腿(3)使用可壓潰鋁蜂窩材料，足墊⑴和主腿(2) —端通過球絞連接，主腿(2)中部和輔腿(3) —端通過萬向節(jié)連接，主腿(2)另一端與火星探測著陸器主體機構通過球絞連接，輔腿(3)另一端通過展開鎖定機構(4)與火星探測著陸器主體結構連接，主腿(2)、輔腿(3)、展開鎖定結構(4)與火星探測著陸器主體結構形成四連桿機構；火星探測著陸緩沖裝置飛行時，主腿(2)和輔腿(3)向外向上翻折，主腿(2)通過火工解鎖器和火星探測著陸器主體結構固定連接，火星探測著陸緩沖裝置著陸時，火工解鎖器動作，展開鎖定機構(4)帶動主腿(2)和輔腿(3)向外向下釋放展開，當主腿(2)和輔腿(3)運動到設定位置時，展開鎖定機構(4)固定輔腿(3)與火星探測著陸器主體結構，完成火星探測著陸緩沖裝置的釋放-展開-鎖定動作。
2.根據權利要求1所述的一種火星探測著陸緩沖裝置，其特征在于:所述的展開鎖定機構⑷包括連接件(5)、觸桿(7)、展開架(8)、鎖鉤(9);連接件(5)固定連接輔腿(3)與火星探測著陸器主體結構，包括一段圓弧結構且圓心在主腿(2)與火星探測著陸器主體結構的連接軸心上，觸桿(7)為彈簧推桿機構，與展開架(8)相連并在圓弧結構上運動，展開架(8)為連接結構，與鎖鉤(9)相連；火星探測著陸緩沖裝置展開前與展開過程中，觸桿(7)在連接件(5)圓弧結構上運動，連接件(5)圓弧結構對觸桿(7)進行位置約束，保持展開鎖定機構(4)張開，火星探測著陸緩沖裝置展開鎖定時，觸桿(7)運動到連接件(5)圓弧結構位置末端，連接件(5)圓弧結構解除對觸桿(7)的約束，觸桿(7)向連接件(5)圓弧結構的圓心彈出并通過展開架(8)帶動鎖鉤(9)轉動并鎖住火星探測著陸器主體結構。
【專利摘要】一種火星探測著陸緩沖裝置，包括火星探測著陸器主體機構周圍對稱分布三套或四套著陸腿，每套著陸腿由足墊(1)、主腿(2)、輔腿(3)和展開鎖定機構(4)組成，彼此通過萬向節(jié)或轉軸相連，主腿(2)、輔腿(3)、展開鎖定結構(4)與著陸器主體結構形成四連桿機構，使著陸緩沖裝置能夠向外上下翻轉。本發(fā)明的上翻式折疊構型，使著陸器質心前移并提高了其在進入段的運動穩(wěn)定性，另外本發(fā)明通過主腿(2)和輔腿(3)內部緩沖蜂窩的自身動作變形吸收能量，實現著陸器軟著陸，可用于有大氣層行星或衛(wèi)星的著陸探測軟著陸緩沖機構設計。
【IPC分類】B64G1-62
【公開號】CN104627390
【申請?zhí)枴緾N201410790969
【發(fā)明人】蔣萬松, 王永濱, 陳書通, 王磊
【申請人】北京空間機電研究所
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月18日