АННОТАЦИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Требования посадки космического аппарата 7
1.1 Способы моделирования процесса мягкой посадки 8
1.2 Условия подобия земных и лунных характеристик при посадке 12
2 Постановка задачи 14
2.1 Физическая постановка задачи 14
2.2 Математическая постановка задачи 16
3 Метод конечных элементов 19
4 Создание конечно - элементной модели 20
4.1 Построение геометрической модели 21
4.2 Определение типа элементов и задание материала 22
4.3 Анализ амортизатора 23
5 Моделирование мягкой посадки 25
5.1 Моделирование мягкой посадки с граничными условиями на Земле 25
5.2 Моделирование мягкой посадки с граничными условиями на Луне 28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
ЛИТЕРАТУРА 32
Аэрокосмическая индустрия постоянно стремится к совершенствованию технологий и методов, связанных с мягкой посадкой космических аппаратов. Особое внимание уделяется разработке и испытанию посадочных модулей, способных обеспечить чрезвычайно важный этап окончания космических миссий - посадку на планетах или спутниках. В этом контексте моделирование динамики посадочного модуля на земной поверхности играет ключевую роль в обеспечении безопасности и эффективности космических миссий.
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка наземного стенда, предназначенного для моделирования динамики посадочного модуля в условиях Земли. Этот проект представляет собой интеграцию современных методов моделирования и инженерной практики для создания среды, способной точно имитировать процесс посадки при различных условиях, что поможет улучшить прогностические возможности и оптимизировать разработку посадочных модулей.
Для достижения поставленной цели в рамках данного исследования были сформулированы следующие задачи:
1) Разработка конечно-элементной модели стенда для воспроизведения динамики космического аппарата;
2) Осуществление расчетов процесса посадки космического аппарата в условиях луны;
3) Осуществление расчетов процесса посадки космического аппарата на макете в земных условиях;
4) Анализ результатов численных исследований.
Для решения поставленных задач используются различные методы исследования, включая методы математического моделирования, теоретической механики и математического анализа.
Для моделирования был выбран программный комплекс ANSYS Mechanical APDL, который широко применяется для анализа, исследования и оптимизации компонентов космических аппаратов в виртуальной среде. Этот программный продукт основан на методе конечных элементов (МКЭ), наиболее распространенном и универсальном методе анализа напряженно - деформированного состояния, как утверждается в [1].
Для обеспечения достоверности результатов исследований использовались соответствующая физическая и математическая формулировка задачи, а также правильные численные методы для решения уравнений с внутренним контролем ошибок.
Полученные результаты представляют значительный вклад в развитие и совершенствование технологий мягкой посадки космических аппаратов. Разработанный наземный стенд обеспечивает реалистичное моделирование динамики посадочного модуля в условиях Земли, позволяя проводить эффективные испытания и анализировать работу системы амортизации.
В процессе исследований были рассмотрены основные аспекты моделирования динамики посадочного модуля, включая кинематику, динамику, управление и внешние воздействия. Математическая модель, разработанная в ходе работы, позволяет эффективно описывать процесс посадки и анализировать его ключевые моменты.
Эксперименты, проведенные с использованием наземного стенда, подтвердили его эффективность и точность в имитации условий посадки космического аппарата. Разработанный стенд предоставляет возможность тестирования и оптимизации систем посадки, что может способствовать повышению надежности и успешности космических миссий.
Полученные результаты и разработанный наземный стенд могут быть использованы в дальнейших исследованиях и разработках в области космических технологий, способствуя улучшению процесса посадки космических аппаратов на поверхность Земли.
