[發明專利]一種快速自旋小衛星著陸器及其著陸方法

有效

• 申請號: 202010475657.9
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111645880B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 陸正亮;胡遠東;廖文和;周雪霽;張翔
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/22;B64G1/64
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張祥

1.一種快速自旋小衛星著陸器，其特征在于，包括主承力框架結構以及位于所述主承力框架結構內的飛矛系統(7)，所述飛矛系統(7)包括系統殼體(16)、位于所述系統殼體(16)內的推進系統和至少一組飛矛組件和繩索組件，所述飛矛組件包括飛矛頭部(21)、飛矛主體(23)，所述繩索組件包括走線筒(26)、繩索(24)和繩索卷筒機構(27)，所述飛矛頭部(21)位于飛矛主體(23)的前端，所述飛矛主體(23)的外部設置有彈簧擋片(22)，所述繩索(24)儲存于走線筒(26)內，繩索(24)的前端與飛矛主體(23)連接、后端與繩索卷筒機構(27)連接；

所述推進系統位于所述系統殼體(16)內的中部，所述飛矛組件和繩索組件包括多組，多組所述飛矛組件和繩索組件圍繞在所述推進系統的周圍，每組飛矛組件位于所述系統殼體(16)的飛矛發射筒(20)內；

所述飛矛組件和繩索組件包括三組，其中一組飛矛組件沿著陸器對地面正方向安裝，另外兩組飛矛組件與所述其中一組飛矛組件成一夾角安裝；

所述推進系統包括裝藥座(25)、發射藥(17)、燃燒室(14)、擋藥板(15)、拉瓦爾噴口(13)、點火藥(19)、安全機構(18)，所述裝藥座(25)上安裝有發射藥(17)、擋藥板(15)和拉瓦爾噴口(13)，所述點火藥(19)與發射藥(17)之間連接有安全機構(18)，所述擋藥板(15)設置于發射藥(17)與燃燒室(14)之間，所述拉瓦爾噴口(13)位于燃燒室(14)的末端。

2.根據權利要求1所述的快速自旋小衛星著陸器，其特征在于，所述主承力框架結構為八棱柱的結構形式，包括八邊形的結構上主框(1)、結構中主框(2)、結構下主框(3)以及八根將結構上主框(1)、結構中主框(2)、結構下主框(3)互相連接的支撐桿(5)。

3.根據權利要求2所述的快速自旋小衛星著陸器，其特征在于，所述結構上主框(1)上安裝有分離機構對接環(4)。

4.根據權利要求2所述的快速自旋小衛星著陸器，其特征在于，所述結構上主框(1)、結構中主框(2)和結構下主框(3)的頂角上沿徑向均設置有一個圓柱凸臺(6)。

5.根據權利要求1所述的快速自旋小衛星著陸器，其特征在于，所述飛矛系統(7)位于所述主承力框架結構內中軸線位置上的飛矛系統艙位內，所述主承力框架結構內還包括位于飛矛系統艙位四周的載荷艙位和綜合電子艙位，所述載荷艙位內安裝有著陸器的工作載荷，所述綜合電子艙位內安裝有星務處理模塊(10)、電源配電模塊(9)以及通信模塊(8)。

6.根據權利要求5所述的快速自旋小衛星著陸器，其特征在于，所述著陸器外側壁上安裝有體貼式太陽電池陣(11)，所述著陸器的對天面和四個側面板上分別安裝有一個太陽敏感器探頭(28)，所述著陸器的對天面和兩個相對的側面板上分別安裝有一副UHF中等增益天線(29)。

7.根據權利要求1-6任一項所述的快速自旋小衛星著陸器的著陸方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一：主探測器懸停，釋放著陸器：設置著陸器的分離速度、著陸器分離到發射飛矛之間的倒計時時間，主探測器按照設定的探測流程到達選取的著陸地點和懸停高度后進入懸停狀態，在達到著陸時機時發送著陸器分離信號，著陸器的分離機構接收信號后開始執行分離動作，為著陸器提供分離速度和自旋速度，在著陸器分離釋放后主探測器立即開始進行橫向和縱向的變軌規避操作；

步驟二：著陸器發射飛矛：在分離釋放后，著陸器上電并開啟定時器倒計時進行飛矛發射操作，在倒計時結束之后，當著陸器檢測到光電流存在時，飛矛系統(7)向小行星表面發射，利用陀螺儀和加速度計綜合判斷著陸器的對地指向狀態，提高著陸的可靠性；

步驟三：當飛矛組件錨定在小行星表面后，由于小行星的自轉運動，繩索(24)逐漸被拉直，隨后著陸器會慢速撞向行星表面后被彈開，如是反復，最終將由繩索(24)提供向心力，著陸器繞飛小行星，且繞飛周期與小行星自轉周期一致，達到近似懸停的效果，隨后著陸器將通過繩索卷筒機構(27)收回繩索(24)，逐漸接近行星表面，完成軟著陸。