“天问一号”探测器舱体抛离试验系统设计与验证

冯伟 易旺民 杨旺 李群智 侯森浩 郑圣余 孟凡伟

“天问一号”探测器舱体抛离试验系统设计与验证

冯伟1,2易旺民1,2杨旺1李群智3侯森浩4郑圣余1,2孟凡伟1,2

（1 北京卫星环境工程研究所，北京 100094）（2北京市航天产品智能装配技术与装备工程技术研究中心，北京 100094）（3北京空间飞行器总体设计部，北京 100094）（4清华大学机械工程系，北京 100084）

火星探测器防热大底和背罩的高速抛离是进入、下降、着陆过程中的关键环节之一，需在地面开展有效的试验验证。文章针对抛防热大底、抛背罩地面试验中高速度、高加速度跟随和空间力、力矩耦合施加问题，提出了采用电机驱动的主动式分离方案和空间力、力矩的耦合控制方法，设计了试验系统并建立了动力学模型，分别开展了仿真和试验验证。试验结果表明，大底和背罩分离过程中的受力状态得到准确施加，且与仿真结果基本吻合，验证了分离方案的可行性。该试验方法有效验证了火星探测器大底和背罩抛离过程的机械安全性，也为其他航天器的分离试验提供了有益参考。

分离试验 电机驱动 绳索提升 防热大底 背罩 火星探测器 天问一号

0 引言

火星探测器进入、减速和着陆（Entry，descent and landing，EDL）火星的过程完全自主，需在7～10min内从约20 000km/h的130km高空安全着陆到火星表面，是火星探测实施过程的关键环节[1-2]。迄今为止火星表面着陆任务中，前苏联、美国、欧洲、中国先后共计进行了19次火星着陆尝试，完全成功的仅有9次，成功率不足50%，而5次任务失败都发生在EDL过程中，很大程度上是由于EDL技术验证不充分[3-4]，完全确切验证抛大底和抛背罩过程的技术难度较大。……