径向楔形挤压磁流变缓冲器冲击动力学行为

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作者 李祝强 付本元 +1 位作者 古毅 廖昌荣 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期30-39,共10页

多级径向结构可以延长有效阻尼流道长度,但同时也带来流动困难引起的阻塞问题,结合磁流变液在挤压作用下的增强效应,在不改变多级径向基本结构及磁流变阀外观尺寸的基础上,设计了一种磁流变液径向楔形挤压流动型磁流变阀。通过定义“楔... 多级径向结构可以延长有效阻尼流道长度,但同时也带来流动困难引起的阻塞问题,结合磁流变液在挤压作用下的增强效应,在不改变多级径向基本结构及磁流变阀外观尺寸的基础上,设计了一种磁流变液径向楔形挤压流动型磁流变阀。通过定义“楔形角”并采用微分思想将楔形阻尼通道分为若干微单元,建立微单元模型与“楔形角”的函数关系;基于HB(Herschel Bulkley)本构模型推导“楔形角”与楔形流道内压降的关系;考虑惯性效应和局部损耗,构建了HBMI(HB-minor losses-inertia)一般力学模型;进一步分析了“楔形角”对楔形阻尼流道截面流速、压力梯度、局部损耗的影响;搭建落锤式冲击试验平台开展不同冲击速度和电流下的动力学行为试验研究。结果显示,“楔形角”设定在Δδ=2 mm以内缓冲器具有良好的可控性,其动态范围达1.45,最大缓冲力高达236 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBMI模型能够准确预测径向楔形挤压磁流变缓冲器冲击载荷下的动力学行为。 展开更多

关键词 磁流变缓冲器 楔形流道 挤压流动 动力学行为

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冲击条件下变间隙磁流变缓冲器模型比较分析

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作者 付本元 谭春海 +2 位作者 邹政 舒锐志 金辉 《振动与冲击》 北大核心 2025年第9期257-265,共9页

采用阻尼间隙逐渐减小流道结构的变间隙磁流变缓冲器,是一种因磁流变胶泥流速下降致使缓冲力衰减的结构补偿思路,然而变间隙流道结构补偿效果受制于力学模型对缓冲器动力学行为预测的准确性,因此构建准确的动力学模型是变间隙流道结构... 采用阻尼间隙逐渐减小流道结构的变间隙磁流变缓冲器,是一种因磁流变胶泥流速下降致使缓冲力衰减的结构补偿思路,然而变间隙流道结构补偿效果受制于力学模型对缓冲器动力学行为预测的准确性,因此构建准确的动力学模型是变间隙流道结构补偿缓冲力衰减的关键因素。为此,采用微分思想分析变间隙流道的阻尼力,并构建分别考虑局部损耗、惯性效应及两者共同作用的动力学模型,进而对比分析各模型预测的准确性。采用微分思想将变间隙流道分为若干微元,构建HB(Herschel-Bulkley)模型得到流道阻尼力;考虑局部损耗,构建了HBM(HB-minor losses)动力学模型;考虑惯性效应,基于微分思想将惯性效应产生的阻尼力沿轴向转换为N等分微元惯性效应阻尼力叠加分析,建立了HBI(HB-inertia losses)模型;综合考虑惯性效应和局部损耗的影响,构建了同时包含惯性效应和局部损耗的HBMI(HB-minor-inertia losses)模型。为验证理论模型的准确性,制作了一种变间隙磁流变缓冲器样机,并开展不同冲击条件下缓冲器动力学性能测试,结果显示该缓冲器具有良好的可控性;与试验结果对比,HB、HBM、HBI、HBMI模型的峰值力最大相对误差分别为17.7%、11.1%、15.8%、1.2%,动态范围相对误差分别为7.4%、1.7%、7.2%、1.0%,表明HBMI模型预测变间隙磁流变缓冲器的动力学行为准确性最高。 展开更多

关键词 磁流变缓冲器 动力学行为 变间隙 局部损耗 惯性效应

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基于磁流变缓冲器的飞机起落架模糊控制 被引量：15

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作者 贾玉红 武晓娟 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1264-1267,共4页

根据流变力学的特点,并结合飞机起落架的实际工作情况,简化了起落架缓冲器的受力情况,建立了应用在起落架上的磁流变缓冲器模型.该缓冲器采用环形缝隙结构,无需改变截流面积便能达到改变阻尼的目的,具有结构简单、尺寸较小、易于控制等... 根据流变力学的特点,并结合飞机起落架的实际工作情况,简化了起落架缓冲器的受力情况,建立了应用在起落架上的磁流变缓冲器模型.该缓冲器采用环形缝隙结构,无需改变截流面积便能达到改变阻尼的目的,具有结构简单、尺寸较小、易于控制等优点.建立并分析了起落架的系统动力学模型,在控制方法上采用了模糊控制,通过控制电流以控制由磁场产生的力.仿真结果显示在飞机着陆撞击时,本文采用的模糊控制实现了能量吸收和消散快的目的,同时也体现了磁流变缓冲器应用在起落架上的优势. 展开更多

关键词 起落架 磁流变缓冲器 模糊控制

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基于粒子群算法的磁流变缓冲器磁路设计研究 被引量：2

4

作者 韩晓明 张超 +2 位作者 许桎嶂 李强 李侃伟 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第12期161-165,共5页

为研究冲击载荷下磁流变缓冲器的缓冲特性,设计了一种磁流变弹簧复合工作模式的缓冲器。进行磁路设计时,利用自适应权重粒子群优化算法对磁路响应时间进行了优化,并基于有限元法对冲击载荷下缓冲器优化前后的静、动态磁场特性进行了分... 为研究冲击载荷下磁流变缓冲器的缓冲特性,设计了一种磁流变弹簧复合工作模式的缓冲器。进行磁路设计时,利用自适应权重粒子群优化算法对磁路响应时间进行了优化,并基于有限元法对冲击载荷下缓冲器优化前后的静、动态磁场特性进行了分析。研究结果表明:静态,动态磁场对结构参数较为敏感,运动状态下磁场会发生一定程度“退磁”现象,使得工作磁场小于静态磁场,通过弹簧可以有效补偿磁流变缓冲器的动态特性。通过粒子群算法可有效提高磁流变缓冲器的响应速度,这对提高冲击载荷下缓冲器的缓冲特性具有重要意义。 展开更多

关键词 冲击载荷 磁流变缓冲器 自适应粒子群算法 磁路设计 动态磁场

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液压与磁流变缓冲器定距制动精度比较 被引量：2

5

作者 马锐锋 吴钢 +3 位作者 汤智胤 李雁飞 李想 鲁军勇 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2015年第5期58-62,共5页

为了研究不同缓冲器的定距制动精度,基于流体力学理论建立了液压缓冲器动力学和运动学数学模型,设计了单向长行程磁流变缓冲器,建立了相应的Bingham磁流变阻尼模型。针对不同的冲击载荷,基于Matlab对两种缓冲器进行了仿真研究。与设计重... 为了研究不同缓冲器的定距制动精度,基于流体力学理论建立了液压缓冲器动力学和运动学数学模型,设计了单向长行程磁流变缓冲器,建立了相应的Bingham磁流变阻尼模型。针对不同的冲击载荷,基于Matlab对两种缓冲器进行了仿真研究。与设计重量30t工况比较,当冲击载荷重量变化分别为20t、40t时,液压缓冲器定距制动精度误差分别为-8.3%和3.3%,磁流变缓冲器的误差小于±1%。仿真结果表明:磁流变缓冲器对负荷变化的适应性更优,在有效吸收冲击能量的同时,可使得制动对象准确停止在设定目标位。 展开更多

关键词 液压缓冲器 磁流变缓冲器 数学模型 精确制动

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火炮反后坐多级独立式磁流变缓冲器可控性分析 被引量：6

6

作者 郑佳佳 阚君武 +2 位作者 张广 王炅 欧阳青 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期708-717,共10页

针对火炮反后坐缓冲应用场合,设计了多级可独立加载电流式磁流变缓冲器。依据45°射角下理想后坐阻力变化,分析该缓冲器在3种不同工作模式,即统一加载、组合控制及开环级联下的动态响应特性。冲击实验结果表明:在非可控区域内,单出... 针对火炮反后坐缓冲应用场合,设计了多级可独立加载电流式磁流变缓冲器。依据45°射角下理想后坐阻力变化,分析该缓冲器在3种不同工作模式,即统一加载、组合控制及开环级联下的动态响应特性。冲击实验结果表明:在非可控区域内,单出杆式磁流变缓冲器动态过程存在气体压缩阶段,导致后坐阻力与速度存在明显的滞后现象;而在可控区域内,以2 A总电流输入为前提,组合线圈(线圈级数大于或等于2)工作模式下所产生的最大库伦阻尼力显著优于等值加载情况;开环级联控制模式能有效地降低后坐峰值阻力和延后其出现时刻,逼近理想缓冲效果,同时也对缓冲器最大有效行程提出了更高的要求。通过分析比较得出,基于时间和空间二维电流加载次序,该缓冲器可实现灵活多变阻尼特性输出,在较大射角的火炮反后坐缓冲系统中具有一定的可控性。 展开更多

关键词 火炮反后坐 磁流变缓冲器 冲击载荷 可控特性 动态响应

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冲击载荷下磁流变缓冲器动力学建模与试验 被引量：2

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作者 郑鹏飞 侯保林 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期639-648,共10页

为了探讨磁流变缓冲器作为火炮反后坐装置的可行性,本文设计了单缸双伸出杆式磁流变缓冲器样机,研究了冲击载荷作用下磁流变缓冲器的动态缓冲性能,以及瞬时加速度超过100g的缓冲器动力学特性。基于Herschel-Bulkley本构模型,采用平均惯... 为了探讨磁流变缓冲器作为火炮反后坐装置的可行性,本文设计了单缸双伸出杆式磁流变缓冲器样机,研究了冲击载荷作用下磁流变缓冲器的动态缓冲性能,以及瞬时加速度超过100g的缓冲器动力学特性。基于Herschel-Bulkley本构模型,采用平均惯性法,推导出包含流动惯性的阻尼通道力学模型。由于平均惯性法的近似性,提出对模型的惯性项引入修正系数;同时考虑局部损失,建立包含局部损失的缓冲器力学模型。从冲击力的角度分析出发,建立缓冲运动微分方程,研究缓冲过程中的运动和受力。采用落锤冲击试验方法,测试分析了缓冲器在不同冲击高度和电流工况下的动态冲击缓冲数据。研究表明:缓冲器可以有效减小冲击力峰值,平缓冲击载荷,且在不同冲击载荷下均具有良好的缓冲性能。对比试验值与理论值发现修正后的力学模型可以更好地描述缓冲器在冲击缓冲过程中的动力学特性。 展开更多

关键词 火炮 反后坐装置 磁流变缓冲器 冲击载荷 动力学特性 惯性效应 局部损失 力学模型

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自动榴弹发射器磁流变缓冲器设计及特性分析 被引量：1

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作者 张超 韩晓明 +2 位作者 李强 段肖娜 翟明辉 《弹箭与制导学报》 北大核心 2021年第2期25-29,共5页

为研究自动榴弹发射器磁流变主动缓冲器的动态特性,建立了发射载荷下磁流变缓冲器与弹簧复合工作模式的缓冲器模型。利用自适应权重的粒子群优化算法对其结构进行优化,通过有限元法对优化前后磁场进行验证。对不同电流状态下缓冲器输出... 为研究自动榴弹发射器磁流变主动缓冲器的动态特性,建立了发射载荷下磁流变缓冲器与弹簧复合工作模式的缓冲器模型。利用自适应权重的粒子群优化算法对其结构进行优化,通过有限元法对优化前后磁场进行验证。对不同电流状态下缓冲器输出的阻尼力进行分析,得到发射载荷下缓冲器的动态特性。研究发现:在发射载荷下,磁流变缓冲器相对于弹簧液压缓冲器有较快的响应速度,较好的平台效应,较大的阻尼力调节范围,可以有效、快速削弱武器射击时的冲击,进而提高武器复杂环境下射击适应性和射击精度。 展开更多

关键词 自动榴弹发射器 磁流变缓冲器 动态特性

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用于月球登陆器软着陆的磁流变缓冲器设计与分析 被引量：3

9

作者 张莹 聂宏 陈金宝 《上海航天》 2009年第1期48-52,共5页

根据月球登陆器软着陆过程中对缓冲系统的要求和磁流变缓冲器特点,基于Herschel-Bulkley本构模型和登陆器软着陆的动力学方程,在Matlab/Simulink软件中建立了磁流变缓冲器缓冲的数学模型和不同冲击速度的控制电流模型,给出了月球环境中... 根据月球登陆器软着陆过程中对缓冲系统的要求和磁流变缓冲器特点,基于Herschel-Bulkley本构模型和登陆器软着陆的动力学方程,在Matlab/Simulink软件中建立了磁流变缓冲器缓冲的数学模型和不同冲击速度的控制电流模型,给出了月球环境中月球登陆器缓冲时不同时间的过载、速度和行程。设计了2个磁流变缓冲器,采用串联和电流控制实现了月球登陆器软着陆二级缓冲。分析结果表明:磁流变缓冲器可用于月球登陆器。 展开更多

关键词 月球登陆器 磁流变缓冲器 Herschel-Bulkley模型 电流控制 二级缓冲

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考虑壁面滑移的磁流变胶泥缓冲器设计理论与落锤冲击试验 被引量：4

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作者 杜新新 甘斌 +3 位作者 简晓春 付本元 刘纯志 廖昌荣 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期201-208,共8页

为提高汽车碰撞磁流变缓冲器力学模型的准确性,实现冲击作用下磁流变缓冲器动态特性的高精度预测,基于Herschel-Bulkley模型,同时考虑表观滑移和壁面滑移,建立了缓冲器理论力学模型。通过分析表观滑移和壁面滑移对缓冲器阻尼通道内部压... 为提高汽车碰撞磁流变缓冲器力学模型的准确性,实现冲击作用下磁流变缓冲器动态特性的高精度预测,基于Herschel-Bulkley模型,同时考虑表观滑移和壁面滑移,建立了缓冲器理论力学模型。通过分析表观滑移和壁面滑移对缓冲器阻尼通道内部压力梯度的影响,结果表明,载液黏度较低时,受表观滑移影响,阻尼通道内部压力梯度有所降低,且在低速下影响更加显著;随着载液黏度的增加,在表观滑移作用下压力梯度有所增加,但对总体影响不大;壁面滑移使通道内部压力梯度明显降低,且随着滑移系数的增加,压力梯度变化更为显著;不同电流、冲击速度下的缓冲器落锤冲击试验表明,理论模型能够较好地预测、表征磁流变缓冲器的力学特性;磁流变胶泥在通道内流动主要受壁面滑移的影响,未出现明显的表观滑移。 展开更多

关键词 碰撞冲击 磁流变缓冲器 表观滑移 壁面滑移

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径向节流型磁流变胶泥缓冲器冲击动力学行为 被引量：3

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作者 付本元 张贤明 +2 位作者 刘驰 李祝强 廖昌荣 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第17期177-184,230,共9页

为提高汽车碰撞缓冲系统的自适应调节能力,提出一种波纹圧溃与径向流动节流共同作用的可控缓冲器。用波纹管取代传统吸能盒,并串接于磁流变阀,内部填充具备优秀悬浮稳定性的磁流变胶泥;为提高磁场利用率且减小缓冲器轴向长度,在磁流变... 为提高汽车碰撞缓冲系统的自适应调节能力,提出一种波纹圧溃与径向流动节流共同作用的可控缓冲器。用波纹管取代传统吸能盒,并串接于磁流变阀,内部填充具备优秀悬浮稳定性的磁流变胶泥;为提高磁场利用率且减小缓冲器轴向长度,在磁流变阀内建立胶泥流动方向与磁场方向完全垂直的径向流道。基于Herschel-Bulkley(HB)本构模型推导了流道内流动节流压降与冲击速度间的关系;考虑局部损耗的影响,构建了HB-Minor Losses(HBM)动力学模型;进一步定量分析了惯性效应产生的压降,构建了包含惯性效应的HBM-Inertia(HBMI)模型。制作了缓冲器并开展了落锤冲击试验;分析了径向流道压降在阻尼流道总压降中的比重;分析了局部损耗对压降的影响,提出了进一步提高可控性的局部损耗优化区域。对比理论与试验缓冲力曲线,分四个阶段分析了惯性效应对缓冲力的具体影响,发现惯性效应主要在峰值阶段、结束阶段影响缓冲力;比较了理论模型与试验峰值力、动态范围,进一步得到理论动态范围相对误差,结果表明,HBMI模型对磁流变胶泥缓冲器动力学行为的预测更为准确。 展开更多

关键词 磁流变胶泥缓冲器 径向节流 动力学行为 局部损耗 惯性效应

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国内面向冲击工况的磁流变缓冲技术发展与展望 被引量：1

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作者 王成龙 吴鲁杰 葛兴福 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期481-503,共23页

基于磁流变效应的缓冲技术是当前的研究热点之一,本研究对近20年来我国面向冲击工况的磁流变缓冲技术的研究状况进行了综述,重点从结构设计与优化、力学模型、控制技术及工程应用4个方面系统分析了目前取得的重要研究成果和研究存在的... 基于磁流变效应的缓冲技术是当前的研究热点之一,本研究对近20年来我国面向冲击工况的磁流变缓冲技术的研究状况进行了综述,重点从结构设计与优化、力学模型、控制技术及工程应用4个方面系统分析了目前取得的重要研究成果和研究存在的主要问题。结合面向冲击工况的抗冲击装备、材料、智能控制等方面的需求,从磁流变材料、结构设计与优化、理论模型、智能控制算法等方面进行了研究展望,以期为磁流变缓冲技术及相关领域的研究人员提供思路与借鉴。 展开更多

关键词 冲击载荷 磁流变缓冲器 动力学模型 半主动控制

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磁流变冲击缓冲系统最优广义宾汉数控制 被引量：2

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作者 王成 王目凯 +2 位作者 于东 陈照波 闫辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第16期1-9,18,共10页

在理论和试验分析磁流变缓冲器(magnetorheological shock absorber,MRSA)阻尼力特性的基础上,建立了考虑二次型阻尼特性的单自由度冲击缓冲系统的动力学方程,定义了磁流变冲击缓冲系统的广义宾汉数(generalized Bingham number,GBN)。... 在理论和试验分析磁流变缓冲器(magnetorheological shock absorber,MRSA)阻尼力特性的基础上,建立了考虑二次型阻尼特性的单自由度冲击缓冲系统的动力学方程,定义了磁流变冲击缓冲系统的广义宾汉数(generalized Bingham number,GBN)。以软着陆为控制目标,提出了考虑二次型阻尼特性的磁流变冲击缓冲系统的最优广义宾汉数控制策略。推导了负载的加速度、速度和位移公式,分析了磁流变冲击缓冲系统在不同广义宾汉数的响应。仿真分析和试验测试验证了基于二次型阻尼的最优广义宾汉数控制策略在软着陆控制精度上优于基于线性阻尼的最优宾汉数控制策略。 展开更多

关键词 磁流变液 磁流变缓冲器(MRSA) 冲击缓冲 二次型阻尼 软着陆 广义宾汉数(GBN)

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变间隙磁流变胶泥缓冲器理论研究与试验验证

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作者 刘驰 付本元 +3 位作者 居本祥 段俞洲 王宏 张贤明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第16期120-128,154,共10页

传统磁流变(magnetorheological, MR)缓冲器通常采用等间隙阻尼流道,对于冲击环境下仅靠励磁控制方法实现柔顺耗能极具挑战。针对此问题,提出一种缸筒截面具有锥度特征的磁流变胶泥缓冲器,其阻尼间隙随活塞位移增大而逐渐减小,同时伴随... 传统磁流变(magnetorheological, MR)缓冲器通常采用等间隙阻尼流道,对于冲击环境下仅靠励磁控制方法实现柔顺耗能极具挑战。针对此问题,提出一种缸筒截面具有锥度特征的磁流变胶泥缓冲器,其阻尼间隙随活塞位移增大而逐渐减小,同时伴随磁感应强度增大,进而提升阻尼力,以期通过结构设计方法补偿冲击环境下缓冲力的衰减。通过建立双坐标系分析了动态磁场与位移、电流之间的关系;采用微分思想将变间隙阻尼通道分为若干微元,基于Herschel-Bulkley (HB)本构模型得到微元阻尼通道的截面流速分布;考虑局部损耗,构建了HB-Minor Losses(HBM)动力学模型,定量分析了各局部损耗因素的影响;进一步分析了位移变化对截面流速、局部损耗压降、总压降的影响。搭建了锤重为93.2 kg的冲击试验平台,并开展了不同冲击速度和电流下缓冲器动力学性能测试。结果显示缓冲器具备良好的可控性,其动态范围高达2.0,最大缓冲力达55 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBM模型能够准确预测变间隙磁流变胶泥缓冲器动力学性能。 展开更多

关键词 磁流变(MR)胶泥缓冲器 变间隙 动态磁场 局部损耗

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月面低空飞行器着陆缓冲机构设计与仿真分析 被引量：3

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作者 董小闵 李军礼 +2 位作者 于建强 潘成望 林轻 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第6期779-782,798,共5页

针对月面低空飞行器要求兼顾着陆和越障缓冲的需求,将月球车轮式移动机构与磁流变缓冲器结合,设计了一种可重复使用的新型着陆缓冲机构。建立了飞行器整机动力学仿真模型,对月面着陆及不同越障工况下的移动探测进行了仿真分析,验证了该... 针对月面低空飞行器要求兼顾着陆和越障缓冲的需求,将月球车轮式移动机构与磁流变缓冲器结合,设计了一种可重复使用的新型着陆缓冲机构。建立了飞行器整机动力学仿真模型,对月面着陆及不同越障工况下的移动探测进行了仿真分析,验证了该缓冲机构的着陆缓冲和平稳移动探测的性能。分析结果表明,该着陆缓冲机构能保证月面低空飞行器在月面安全着陆以及平稳移动探测,可为相关设计提供参考。 展开更多

关键词 着陆缓冲 磁流变缓冲器 可重复使用 移动探测 越障

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