火星探测器软着陆缓冲气囊系统
缓冲气囊通过自身在受冲击时压缩内部气体和气囊材料的弹性来吸收能量，经过一定次数的弹跳后能够使载荷的动能降低到零，具有重量轻、可折叠、占用空间少、缓冲性能优越和经济适用等优点，因此缓冲气囊在星际探测、空投、无人机回收及交通工具安全防护中被广泛应用。目前，国外学者对于缓冲气囊的理论方面的研究已经比较深入，并且在实际应用中取得很大进展，已经成功地使用缓冲气囊系统帮助几例登陆器在火星表面成功着陆，而国内学者的研究范围主要集中在气囊系统缓冲过的计算机仿真方面，仍需要通过一系列的实验研究来为我国未来火星探测器在火星表面的成功着陆做技术准备。基于此，本文围绕囊体增强材料及其力学性能、织物涂层材料及涂层工艺以及气囊的成型工艺三个方面对火星探测器软着陆缓冲气囊进了全面的初步研究。 首先，通过大量文献资料收集国外成功经验，结合我国火星探测的现状和水平，选择了Vectran纤维作为气囊的主体材料并研究了Vectran纤维的拉伸、耐热、耐酸碱性能，结果表明：Vectran纤维的各项性能均能够满足设计要求，其优异的柔韧性和耐摩擦性能够抵抗着陆时的冲击，在低温环境下，Vectran纤维具有更好的强力表现。探索了Vectran纤维长丝的织造工艺，为其织物的大货生产提供一些有益经验。研究了Vectran织物的抗破坏性能，主要包含拉伸、撕裂、抗冲击和耐磨损性能，结果表明：通过合适的组织设计工艺，Vectran织物完全能够抵抗气囊和地面碰撞的各种外力破坏。 其次，结合火星表面及空间环境，选了有机硅橡胶作为Vectran织物的涂层材料，并研究了 Vectran织物-有机硅橡胶的涂层工艺。结果表明：Vectran织物和有机硅橡胶之间具有很强的结合力，涂层表面光滑无痕，有机硅橡胶的密封性较好，不需大量涂层剂就能满足气囊的密封要求，因此能够有效降低气囊系统的质量。但有机硅橡胶摩擦力较大，不利于气囊的折叠与打开，在实际使用时需加滑石粉。 再次，在对材料已有一定研究的基础上，选择一种替代织物进行气囊成型工艺的研究。通过裁剪→缝合→密封三道工序制作了两种构型的气囊，一种整体呈“水滴状”，另一种整体呈圆锥形，其中后者获得成功。 最后，总结本课题的研究结论，并指出了本课题的一些不足，为以后的深入研究提出了一些建议。
火星探测器;缓冲气囊;涂层工艺;力学性能;成型工艺
东华大学
硕士
纺织工程
陈南梁
2014
中文
V476.4
88
2015-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）