随着深空探测技术的提高,各国相继制定了新的火星探测计划,不约而同地将所用到的探测方式由飞掠、绕飞、硬着陆转向能够实现有效载荷安全着陆,随后利用搭载的探测设备,开展移动巡视探测、星壤样品采集和潜入式原位探测的软着陆探测方式。在实现软着陆的众多手段中,缓冲气囊具有优良的缓冲性能,且成本低廉、质量较轻、结构简单、易于折叠、可回收重复利用,已成为新的研究热点。本文以火星软着陆为应用背景,针对火星软着陆过程中出现较大回弹及冲击过载等问题,拟采用多气囊缓冲的方式,设计一种旨在提高着陆安全性的缓冲装置,通过方案设计、理论建模与动力学仿真相结合的研究手段,对其着陆缓冲过程中气囊系统缓冲特性进行分析,为火星探测器气囊式着陆缓冲装置的设计提供参考依据。首先,基于对以往火星探测活动的调研,规划设计火星探测器总体构成及工作流程,在此基础上,选定缓冲气囊系统六气囊排布模式,针对着陆缓冲过程,建立能量方程、绝热压缩与排气释能过程参数化模型及气囊单元多外形参数化模型,确定影响气囊缓冲系统着陆缓冲性能的各项因素。其次,对气囊系统有限元仿真所采用的理论基础——控制体积法进行详细介绍,并基于该理论建立已有文献中胶囊状双缓冲气囊模型,进行着陆缓冲过程有限元仿真,通过与文献中实验及仿真结果比较,验证本文研究着陆缓冲过程所采用的有限元仿真方法的可靠性,随后建立本文采用的气囊系统有限元网格模型,设置各关键参数。最后,通过对本文建立的模型进行着陆缓冲过程有限元仿真,分析了排气时机、排气孔面积、外气囊初始内压、负载质量及着陆末速度等典型因素对气囊系统缓冲性能的影响,得到负载过载、负载速度及内外气囊气压、体积、内能曲线,总结各因素对装置运动与气囊物理特性的影响变化规律。基于对仿真结果的分析,采用全因子法,以负载过载峰值及其底面离地高度为约束条件,以初次回弹峰值速度最小为目标,在划定范围内对影响缓冲性能的三个关键因素进行参数优选。最终选出一组能够满足条件的最优设计参数,基于该组参数进行着陆缓冲过程有限元仿真,并与其余工况进行对比,得出参数优选后气囊系统缓冲效能明显提高这一结论。