CN108545216A - 基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置 - Google Patents

基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108545216A
CN108545216A CN201810347097.1A CN201810347097A CN108545216A CN 108545216 A CN108545216 A CN 108545216A CN 201810347097 A CN201810347097 A CN 201810347097A CN 108545216 A CN108545216 A CN 108545216A
Authority
CN
China
Prior art keywords
landing
detection device
gas
asteroid detection
asteroid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810347097.1A
Other languages
English (en)
Inventor
全齐全
黄江川
邓宗全
王国庆
唐德威
姜生元
侯绪研
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201810347097.1A priority Critical patent/CN108545216A/zh
Publication of CN108545216A publication Critical patent/CN108545216A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G7/00—Simulating cosmonautic conditions, e.g. for conditioning crews

Abstract

基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置，属于着陆模拟领域，解决了现有小行星探测器着陆模拟装置无法模拟切向残余速度对对小行星探测器着陆的影响的问题。所述小行星探测器着陆模拟装置：高压气体生成单元根据其产生的高压气体使小行星探测器悬浮在空气中。着陆地形模拟单元用于模拟小行星探测器的着陆地形。着陆残余速度控制单元用于控制悬浮在空气中的小行星探测器以预定的法向残余速度和切向残余速度着陆在着陆地形模拟单元上。本发明所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置特别适用于在地面上模拟小行星探测器的着陆。

Description

基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置
技术领域
本发明涉及一种太空探测器着陆模拟装置，属于着陆模拟领域。
背景技术
小行星探测是人类探寻宇宙起源和开发空间资源的重要手段。现有小行星的探测方式主要包括绕小行星飞行观测和小行星表面着陆探测。这其中，小行星表面着陆探测因能够直接获得小行星表面的样品材料而更有助于对小行星的组成成分和地质形成的研究。
由于小行星表面几乎没有引力，小行星探测器在小行星表面的着陆与锚固是小行星表面着陆探测的关键环节。在着陆过程中，小行星探测器采用图像识别技术来识别小行星表面地形，并根据小行星表面地形对其着陆进行导航控制。当小行星探测器接触小行星表面时，会受到瞬时冲击，因此，无法通过控制算法来消除小行星探测器的着陆姿态偏差和法、切向残余速度。当小行星探测器的着陆姿态偏差和法、切向残余速度超出安全值时，小行星探测器将无法稳固地附着在小行星表面上，进而影响后续的探测工作。因此，十分有必要在地面上进行小行星探测器着陆模拟实验，以研究小行星探测器在不同着陆姿态和法、切向残余速度下的着陆性能。
现有的小行星探测器着陆模拟装置通常采用单摆悬吊法来模拟小行星探测器的着陆。通过这类小行星探测器着陆模拟装置能够模拟小行星表面地形和法向残余速度对小行星探测器着陆的影响。然而，由于悬吊绳的影响，这类小行星探测器着陆模拟装置无法模拟切向残余速度对小行星探测器着陆的影响。
发明内容
本发明为解决现有小行星探测器着陆模拟装置无法模拟切向残余速度对对小行星探测器着陆的影响的问题，提出了一种基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置。
本发明所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置包括高压气体生成单元、着陆地形模拟单元和着陆残余速度控制单元；
高压气体生成单元根据其产生的高压气体使小行星探测器悬浮在空气中；
着陆地形模拟单元用于模拟小行星探测器的着陆地形；
着陆残余速度控制单元用于控制悬浮在空气中的小行星探测器以预定的法向残余速度和切向残余速度着陆在着陆地形模拟单元上。
作为优选的是，高压气体生成单元包括气浮底座1、空气压缩机2和第一气体调压阀3；
气浮底座1为平板形且中空设置，在气浮底座1的上表面上密布设置有多个喷气孔；
空气压缩机2的气体输出端口通过第一气体调压阀3同时与气浮底座1的多个气体输入端口相连通。
作为优选的是，气浮底座1的多个气体输入端口均匀分布在气浮底座1的四个侧面上。
作为优选的是，在气浮底座1的下表面的四个顶角处均设置有配重支脚4。
作为优选的是，配重支脚4通过螺杆与气浮底座1固连，配重支脚4与气浮底座1的间距可调。
作为优选的是，着陆地形模拟单元包括底板和着陆地形模拟区，着陆地形模拟区设置在底板上。
作为优选的是，底板竖直固设在气浮底座1的上表面的一侧；
着陆残余速度控制单元包括气浮垫5、型材支架6、气瓶7、第二气体调压阀8、第一电磁流量调节阀9、第二电磁流量调节阀10、第一喷气嘴11、第二喷气嘴12和电磁流量调节阀控制器；
型材支架6固设在气浮垫5上，气瓶7固设在型材支架6内，第一喷气嘴11和第二喷气嘴12均固设在型材支架6上；
气瓶7同时与第一喷气嘴11和第二喷气嘴12相连通；
第一喷气嘴11的喷气方向与底板的法向一致，并且第一喷气嘴11的喷气端背向底板；
第二喷气嘴12的喷气方向与底板的切向一致，并且与气浮底座1的喷气方向垂直；
第二气体调压阀8用于调节气瓶7的输出气体的压力；
第一电磁流量调节阀9和第二电磁流量调节阀10分别用于调节第一喷气嘴11和第二喷气嘴12的喷气量；
电磁流量调节阀控制器用于同时第一电磁流量调节阀9和第二电磁流量调节阀10的开度；
小行星探测器固设在型材支架6上，小行星探测器的起落架朝向着陆地形模拟区。
本发明所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置，通过高压气体生成单元使小行星探测器悬浮在空气中，进而小行星探测器所处的零重力环境。通过着陆地形模拟单元来模拟小行星表面的地形，进而控制小行星探测器的着陆姿态。通过着陆残余速度控制单元来控制小行星探测器以预定的法向残余速度和切向残余速度着陆在着陆地形模拟单元上。
与现有基于单摆悬吊法的小行星探测器着陆模拟装置相比，本发明所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置不仅能够模拟小行星表面地形和法向残余速度对小行星探测器着陆的影响，而且能够模拟切向残余速度对小行星探测器着陆的影响。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置进行更详细的描述，其中：
图1为实施例所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置的结构示意图，其中，12为小行星探测器，13为底板，14为着陆地形模拟区；
图2为实施例提及的高压气体生成单元的结构示意图；
图3为实施例提及的着陆残余速度控制单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置作进一步说明。
实施例：下面结合图1至图3详细地说明本实施例。
本实施例所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置包括高压气体生成单元、着陆地形模拟单元和着陆残余速度控制单元；
高压气体生成单元根据其产生的高压气体使小行星探测器悬浮在空气中；
着陆地形模拟单元用于模拟小行星探测器的着陆地形；
着陆残余速度控制单元用于控制悬浮在空气中的小行星探测器以预定的法向残余速度和切向残余速度着陆在着陆地形模拟单元上。
本实施例的高压气体生成单元包括气浮底座1、空气压缩机2和第一气体调压阀3；
气浮底座1为平板形且中空设置，在气浮底座1的上表面上密布设置有多个喷气孔；
空气压缩机2的气体输出端口通过第一气体调压阀3同时与气浮底座1的多个气体输入端口相连通。
本实施例的气浮底座1的多个气体输入端口均匀分布在气浮底座1的四个侧面上，在气浮底座1的下表面的四个顶角处均设置有配重支脚4。
本实施例的配重支脚4通过螺杆与气浮底座1固连，配重支脚4与气浮底座1的间距可调。
本实施例的着陆地形模拟单元包括底板和着陆地形模拟区，着陆地形模拟区设置在底板上。
本实施例的底板竖直固设在气浮底座1的上表面的一侧；
着陆残余速度控制单元包括气浮垫5、型材支架6、气瓶7、第二气体调压阀8、第一电磁流量调节阀9、第二电磁流量调节阀10、第一喷气嘴11、第二喷气嘴12和电磁流量调节阀控制器；
型材支架6固设在气浮垫5上，气瓶7固设在型材支架6内，第一喷气嘴11和第二喷气嘴12均固设在型材支架6上；
气瓶7同时与第一喷气嘴11和第二喷气嘴12相连通；
第一喷气嘴11的喷气方向与底板的法向一致，并且第一喷气嘴11的喷气端背向底板；
第二喷气嘴12的喷气方向与底板的切向一致，并且与气浮底座1的喷气方向垂直；
第二气体调压阀8用于调节气瓶7的输出气体的压力；
第一电磁流量调节阀9和第二电磁流量调节阀10分别用于调节第一喷气嘴11和第二喷气嘴12的喷气量；
电磁流量调节阀控制器用于同时第一电磁流量调节阀9和第二电磁流量调节阀10的开度；
小行星探测器固设在型材支架6上，小行星探测器的起落架朝向着陆地形模拟区。
本实施例的型材支架6与气浮垫5螺纹连接。
本实施例所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置的工作原理为：
空气压缩机2输出的高压气体经第一气体调压阀3进入气浮底座1的内部，并经气浮底座1上的多个喷气孔喷向气浮垫5，进而使着陆残余速度控制单元连同小行星探测器悬浮在空气中；
气瓶7输出的高压气体依次经第二气体调压阀8、第一电磁流量调节阀9和第一喷气嘴11喷出，依次经第二气体调压阀8、第二电磁流量调节阀10和第二喷气嘴12喷出，进而为着陆残余速度控制单元的移动提供动力。
当着陆残余速度控制单元连同小行星探测器悬浮在空气中时，电磁流量调节阀控制器调节第一电磁流量调节阀9和第二电磁流量调节阀10的开度，使小行星探测器以预定的法向残余速度和切向残余速度着陆在着陆地形模拟区上。
实验人员可以通过更换着陆地形模拟区来调整小行星探测器的着陆姿态，进而模拟小行星探测器在不同小行星表面地形着陆时的着陆性能。
与现有基于单摆悬吊法的小行星探测器着陆模拟装置相比，本实施例所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置还能够通过关闭气瓶7、将着陆残余速度控制单元归原位、开启气瓶7的方式来连续多次地模拟小行星探测器的着陆过程。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (7)

1.基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置，其特征在于，所述小行星探测器着陆模拟装置包括高压气体生成单元、着陆地形模拟单元和着陆残余速度控制单元；
高压气体生成单元根据其产生的高压气体使小行星探测器悬浮在空气中；
着陆地形模拟单元用于模拟小行星探测器的着陆地形；
着陆残余速度控制单元用于控制悬浮在空气中的小行星探测器以预定的法向残余速度和切向残余速度着陆在着陆地形模拟单元上。
2.如权利要求1所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置，其特征在于，高压气体生成单元包括气浮底座(1)、空气压缩机(2)和第一气体调压阀(3)；
气浮底座(1)为平板形且中空设置，在气浮底座(1)的上表面上密布设置有多个喷气孔；
空气压缩机(2)的气体输出端口通过第一气体调压阀(3)同时与气浮底座(1)的多个气体输入端口相连通。
3.如权利要求2所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置，其特征在于，气浮底座(1)的多个气体输入端口均匀分布在气浮底座(1)的四个侧面上。
4.如权利要求3所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置，其特征在于，在气浮底座(1)的下表面的四个顶角处均设置有配重支脚(4)。
5.如权利要求4所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置，其特征在于，配重支脚(4)通过螺杆与气浮底座(1)固连，配重支脚(4)与气浮底座(1)的间距可调。
6.如权利要求5所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置，其特征在于，着陆地形模拟单元包括底板和着陆地形模拟区，着陆地形模拟区设置在底板上。
7.如权利要求6所述的基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置，其特征在于，底板竖直固设在气浮底座(1)的上表面的一侧；
着陆残余速度控制单元包括气浮垫(5)、型材支架(6)、气瓶(7)、第二气体调压阀(8)、第一电磁流量调节阀(9)、第二电磁流量调节阀(10)、第一喷气嘴(11)、第二喷气嘴(12)和电磁流量调节阀控制器；
型材支架(6)固设在气浮垫(5)上，气瓶(7)固设在型材支架(6)内，第一喷气嘴(11)和第二喷气嘴(12)均固设在型材支架(6)上；
气瓶(7)同时与第一喷气嘴(11)和第二喷气嘴(12)相连通；
第一喷气嘴(11)的喷气方向与底板的法向一致，并且第一喷气嘴(11)的喷气端背向底板；
第二喷气嘴(12)的喷气方向与底板的切向一致，并且与气浮底座(1)的喷气方向垂直；
第二气体调压阀(8)用于调节气瓶(7)的输出气体的压力；
第一电磁流量调节阀(9)和第二电磁流量调节阀(10)分别用于调节第一喷气嘴(11)和第二喷气嘴(12)的喷气量；
电磁流量调节阀控制器用于同时第一电磁流量调节阀(9)和第二电磁流量调节阀(10)的开度；
小行星探测器固设在型材支架(6)上，小行星探测器的起落架朝向着陆地形模拟区。
CN201810347097.1A 2018-04-17 2018-04-17 基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置 Pending CN108545216A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810347097.1A CN108545216A (zh) 2018-04-17 2018-04-17 基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810347097.1A CN108545216A (zh) 2018-04-17 2018-04-17 基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108545216A true CN108545216A (zh) 2018-09-18

Family

ID=63515169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810347097.1A Pending CN108545216A (zh) 2018-04-17 2018-04-17 基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108545216A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111102976A (zh) * 2018-10-25 2020-05-05 哈尔滨工业大学 小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台
CN111103127A (zh) * 2018-10-25 2020-05-05 哈尔滨工业大学 小行星探测器锚固力及锚固力矩测试平台
CN111114845A (zh) * 2018-10-30 2020-05-08 哈尔滨工业大学 一种基于电磁阻尼的腿式小行星表面着陆缓冲装置
CN111547269A (zh) * 2020-04-21 2020-08-18 哈尔滨工业大学 小行星探测勘察弹加旋释放装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05170199A (ja) * 1991-12-25 1993-07-09 Fujitsu Ltd 無重力模擬実験装置
CN103419947A (zh) * 2013-08-21 2013-12-04 北京理工大学 微重力环境下自主着陆导航控制地面试验验证系统
CN106184833A (zh) * 2016-07-29 2016-12-07 天津中精微仪器设备有限公司 一种水平多自由度气浮随动装置
CN205801548U (zh) * 2016-07-22 2016-12-14 宁波星箭航天机械有限公司 三自由度模拟失重气浮平台

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05170199A (ja) * 1991-12-25 1993-07-09 Fujitsu Ltd 無重力模擬実験装置
CN103419947A (zh) * 2013-08-21 2013-12-04 北京理工大学 微重力环境下自主着陆导航控制地面试验验证系统
CN205801548U (zh) * 2016-07-22 2016-12-14 宁波星箭航天机械有限公司 三自由度模拟失重气浮平台
CN106184833A (zh) * 2016-07-29 2016-12-07 天津中精微仪器设备有限公司 一种水平多自由度气浮随动装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111102976A (zh) * 2018-10-25 2020-05-05 哈尔滨工业大学 小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台
CN111103127A (zh) * 2018-10-25 2020-05-05 哈尔滨工业大学 小行星探测器锚固力及锚固力矩测试平台
CN111103127B (zh) * 2018-10-25 2021-09-24 哈尔滨工业大学 小行星探测器锚固力及锚固力矩测试平台
CN111114845A (zh) * 2018-10-30 2020-05-08 哈尔滨工业大学 一种基于电磁阻尼的腿式小行星表面着陆缓冲装置
CN111547269A (zh) * 2020-04-21 2020-08-18 哈尔滨工业大学 小行星探测勘察弹加旋释放装置
CN111547269B (zh) * 2020-04-21 2021-06-15 哈尔滨工业大学 小行星探测勘察弹加旋释放装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108545216A (zh) 基于气体悬浮的小行星探测器着陆模拟装置
CN105321398B (zh) 一种六自由度气浮式运动模拟器
US5756891A (en) Verification method of a flight control system using a transportable wind tunnel
Dwyer Cianciolo et al. Entry, descent, and landing guidance and control approaches to satisfy Mars human mission landing criteria
CN106494653B (zh) 基于气浮台的行星着陆运动模拟系统及方法
Williamson et al. Controllable drogue for automated aerial refueling
CN108388135A (zh) 一种基于凸优化的火星着陆轨迹优化控制方法
CN108137171B (zh) 卫星离轨系统
CN108873920A (zh) 充液航天器姿态动力学全物理仿真试验系统及方法
US6619127B2 (en) Structural test soft support system
Watkins et al. An overview of experiments on the dynamic sensitivity of MAVs to turbulence
Zheng et al. Hovering control for a stratospheric airship in unknown wind
Raz et al. Wind tunnel and flight evaluation of passive stabilization of a cargo container slung load
CN108534785B (zh) 一种大气进入制导轨迹自适应规划方法
Owens et al. Overview of orion crew module and launch abort vehicle dynamic stability
US6743019B2 (en) Method and apparatus for aircraft-based simulation of variable accelerations and reduced gravity conditions
Kuk et al. Design, test and evaluation of an actively stabilised drogue refuelling system
Lyubimov et al. Simulation of the dynamics of non-resonant motion in a controlled descent of an asymmetric spacecraft in the low-density atmosphere
Wang et al. Establishing and evaluation of the microgravity level in the SJ-10 recoverable satellite
US9275553B2 (en) Pneumatically supported spatial attitude simulator
CN104391446A (zh) 一种平流层卫星六自由度动力学建模与级联控制方法
Gao et al. Separation Modeling Of the Internal Air-Launch Rocket from a Cargo Aircraft
McNamara Entry Atmospheric Flight Control Authority Impacts on GN&C and Trajectory Performance for Orion Exploration Flight Test 1
CN108415446B (zh) 高面质比航天器姿态控制地面等效模拟实验体及实验方法
Chang Summary of Rainfall Simulation Methods in Centrifuge

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180918

RJ01 Rejection of invention patent application after publication