磁流变缓冲阻尼器在月球着陆车软着陆过程中的理论与应用研究

磁流变缓冲阻尼器在月球着陆车软着陆过程中的理论与应用研究

李洪波[1]2002年在《磁流变缓冲阻尼器在月球着陆车软着陆过程中的理论与应用研究》文中提出类似于电流变液,磁流变液也是一种新型智能材料,它能够在强磁场的作用下从牛顿流体变化为粘塑流体。用磁流变液制作的阻尼器装置简单、体积小、能耗小、可连续可逆变化,是实现半主动控制的理想控制元件,其相关技术越来越受到人们的重视,并且由实验室研究阶段逐步走向应用研究阶段。 本文主要介绍了磁流变液的研究发展现状,重点探讨了它的机理、组成、性能等特点,系统分析了磁流变阻尼器的常用阻尼力模型的特点,以及与其有关的一些应用;简单比较了磁流变液与电流变液的区别,由于磁流变液的优良特性,即较大的屈服应力,更宽的温度范围,使其比电流变液应用范围宽广的多。 在对近年来国外常用的登月软着陆缓冲系统进行分析研究后,针对磁流变液的优良特性,提出了磁流变阻尼器软着陆缓冲系统。 建立了磁流变阻尼器缓冲系统冲击时的简化模型,利用本文建立的动力学方程和所用阻尼器结构参数构建了动态仿真模型,并进行了计算机仿真。仿真结果表明,磁流变阻尼器应用于月球软着陆缓冲过程中是可行的。

牛伯瑶[2]2016年在《月球探测器着陆系统磁流变缓冲器的结构设计与优化》文中研究指明月球探测和资源开发已经成为人类前沿科技中一项重要的内容,目前世界各经济发达国家都相继开展了各自的月球探测计划。目前我国已成功完成两期探月工程任务,实现了绕月计划和月面软着陆,叁期工程的目标是完成采样并安全返回,这一目标对探测器着陆系统提出了更高的要求。论文针对月球探测器着陆系统对高性能缓冲器的设计需求,研究磁流变缓冲器的优化设计理论和方法。首先,通过不同方案的动力学特性分析,提出月球探测器着陆缓冲系统结构设计方案。其次,根据月球探测器展开包络、离地间隙等,对着陆缓冲系统进行参数设计,结合ADAMS动力学仿真软件,验证方案设计的有效性。第叁,根据月球探测器着陆系统对高性能缓冲器的设计要求,结合磁流变液流变特性,设计了基于混合模式的单出杆式气体补偿磁流变缓冲器。针对磁流变液在高速工况下的剪切稀化现象,基于Herschel-Bulkley模型,推导了冲击载荷下的阻尼力计算公式。第四,针对月球探测器着陆系统的缓冲要求,根据冲击载荷下的阻尼力公式、安培环路及高斯定理,对磁流变缓冲器进行了结构和磁路设计,包括气室压力、结构尺寸、线圈匝数及线径等,电磁场有限元分析验证了磁路设计的合理性。最后,以磁流变缓冲器响应时间和耗能功率为优化目标,建立了优化模型,采用基于带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对磁流变缓冲器进行了多目标结构优化设计。研究结果表明:磁流变缓冲器的可调阻尼力满足设计要求,基于Herschel-Bulkley模型的阻尼力计算公式能较好的反映磁流变减振器的剪切稀化现象,采用基于带精英策略的非支配排序遗传算法能快速求解优化问题,实现磁流变缓冲器响应快、能耗少和可调范围广的优化设计目标。

萨勒[3]2016年在《用于月球探测器软着陆机构的磁流变缓冲器设计》文中认为磁流变缓冲器是利用磁流变液的流变特性而开发的一种新型缓冲装置,在航空航天领域具有一定的应用前景。结合月球面探测器对缓冲器高可靠性的要求及磁流变液缓冲器结构设计的理论基础,本文提出了一种单出杆混合模式的磁流变液缓冲器。本磁流变缓冲器内部结构采用非导磁缸筒与导磁缸筒交替固定衔接方式,实现库伦阻尼力阶梯状替增的方式,从而实现冲击作用下,磁流变缓冲器粘性阻尼力与库伦阻尼力的阻尼互补,且根据“等功恒力”的设计思想,保证恒定阻尼力的输出。且该磁流变缓冲器缩比原理样机采用恒定直流源直接供电模式,删减了繁琐的控制模块,具有结构简单、稳定性高等优点。基于技术要求,设计磁流变缓冲器几何尺寸的1/4倍缩比原理样机。根据流体力学理论计算,并利用有限元工具进行磁场分析,实现磁流变缓冲器缩比原理样机的结构设计。针对磁场分析的最优模型参数,设计磁流变缓冲装置,绘制零件结构图,并进行加工组装。针对磁流变缓冲器的应用环境,试验研究磁流变液缓冲器的缓冲性能,主要分析其静力学性能和冲击响应性能。通过电子万能试验机对磁流变液缓冲器进行静力分析,其静载承压能力大于1.83kN;搭建冲击测试平台,试验研究磁流变液缓冲器的冲击响应状态,实验表明该磁流变液缓冲器具有优良的缓冲性能。

陈金宝, 聂宏, 柏合民, 赵启龙[4]2006年在《月球探测器软着陆缓冲机构发展综述》文中研究指明综述了月球探测器软着陆缓冲机构国内外发展概况,对国际上常用软着陆缓冲器的结构组成,工作原理及其特点进行介绍。最后论文结合我国航天探月技术提出了适合我国国情的软着陆缓冲器。研究工作对于我国开展“嫦娥”二期探月工作具有参考价值。

参考文献:

[1]. 磁流变缓冲阻尼器在月球着陆车软着陆过程中的理论与应用研究[D]. 李洪波. 西北工业大学. 2002

[2]. 月球探测器着陆系统磁流变缓冲器的结构设计与优化[D]. 牛伯瑶. 重庆大学. 2016

[3]. 用于月球探测器软着陆机构的磁流变缓冲器设计[D]. 萨勒. 北京交通大学. 2016

[4]. 月球探测器软着陆缓冲机构发展综述[C]. 陈金宝, 聂宏, 柏合民, 赵启龙. 中国宇航学会深空探测技术专业委员会第叁届学术会议论文集. 2006

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