[發明專利]一種球形著陸器及使用球形著陸器的行星著陸方法

有效

• 申請號: 202011494593.3
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112706952B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 王紀元;葉東;程諾;曲勝峰;許家凱;孫宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B64G1/62
• 分類號: B64G1/62
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

一種球形著陸器及使用球形著陸器的行星著陸方法，本發明涉及球形著陸器及使用球形著陸器的行星著陸方法。本發明的目的是為了解決現有著陸器在著陸過程中穩定性、安全性差，易翻倒，以及會消耗大量燃料問題。過程為：球形著陸器包括球殼和偏重盤；球殼由六個架桿和蓋板組成，蓋板覆蓋在六個架桿上，將六個架桿包裹起來；偏重盤包括圓盤、軸承、主軸和擺錘，組成控制系統穩定球體姿態；主軸貫穿圓盤圓心，與圓盤表面垂直設置；軸承套在主軸兩端，與主軸同軸心設置；擺錘安裝在偏重盤圓心處；偏重盤重心位于圓心下方。使用緩降、觸地后滾動的方式著陸。本發明用于著陸器領域。

技術領域

本發明涉及球形著陸器及使用球形著陸器的行星著陸方法。

背景技術

隨著深空探測的快速發展，越來越多的行星著陸器被發射到星球表面。在探測任務中，著陸技術是研制的關鍵技術之一，提高著陸過程的可靠性很重要。現有著陸器分為固定式著陸器(例如嫦娥四號)和移動式著陸器(例如火星車)等，著陸緩沖技術分為氣囊和減震桿等。軟著陸是現階段的主要著陸方式，其在著陸過程中完全消除對地速度，會消耗大量燃料。因此，在提高著陸過程的穩定性、安全性，避免翻倒的同時攜帶更多的有效載荷是未來發展的主要方向，給著陸器的結構和著陸方式提出了新的要求。

為滿足上述要求，提升穩定性和安全性、避免翻倒需要更穩定的著陸器結構；要攜帶更多的有效載荷需要減少著陸過程中的燃料消耗。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有著陸器在著陸過程中穩定性、安全性差，易翻倒，以及會消耗大量燃料問題，而提出一種球形著陸器及使用球形著陸器的行星著陸方法。

球形著陸器包括球殼和偏重盤；

球殼由六個架桿和蓋板組成，蓋板覆蓋在六個架桿上，將六個架桿包裹起來；

偏重盤包括圓盤、軸承、主軸和擺錘；

圓盤按圓心角均分為六個鏤空區域，每個鏤空區域的圓心角為60度，其中一個鏤空區域缺少圓弧底邊；

主軸貫穿圓盤圓心，與圓盤表面垂直設置；

軸承套在主軸兩端，與主軸同軸心設置；

擺錘安裝在偏重盤圓心處；

偏重盤重心位于圓心下方；

偏重盤位于球殼內部，每個軸承上安裝六個二級減震彈簧，一端連接在軸承上，另一端連接在架桿上。

一種使用球形著陸器的行星著陸方法具體過程為：

步驟一、定義球形著陸器坐標系：

原點o為著陸器的主軸與著陸器的偏重盤的交點，x、y軸位于偏重盤平面內且互相垂直，z軸與主軸平行，與x，y軸構成右手系；

步驟二、將兩個推力器分別安裝在z軸與球殼結構的交點T₁、T₂上，方向垂直于z軸；

步驟三、獲取飛行狀態下著陸器的速度(v_x，v_y)；

式中，v_x為平行于著陸器正下方平行月面方向的速度分量，v_y為垂直于月面方向的速度分量；

v_x，v_y均在xoy平面內；

著陸器偏重盤與球殼通過分離機構固定連接，使擺錘的方向與推力器或滑翔傘方向一致；

步驟四、球形著陸器觸地前調整姿態使推力器垂直朝向地面或使滑翔傘垂直背離地面，z軸平行于地面且垂直于v_x；

在著陸無大氣星球時，使用推力器將v_y逐步消除；