月面车轮构型对牵引性能的关键影响

本文主要探讨了轮齿构型对月面巡视探测器车轮牵引性能的影响。作者孙鹏、高峰等人，来自北京航空航天大学交通科学与工程学院，利用高校博士学科点专项科研基金和中国博士后科学基金的支持，针对月球车在月面环境下的行驶特性进行了深入研究。 研究中，他们采用了一种细观接触力学模型，该模型基于模拟月壤颗粒的不规则几何形状和颗粒群系统，构建了一个动态仿真环境，通过颗粒流仿真技术来模拟月球车车轮与模拟月壤的交互作用。这种方法允许研究人员重现室内土槽试验中的轮下土壤运动和牵引力变化，这对于理解月球车在不同地形下的行驶能力至关重要。 研究发现，与无倾角的薄直齿轮相比，月面环境下负倾角的轮齿车轮具有较高的挂钩牵引力，表明这种设计有助于提升车辆在月球表面的牵引性能。然而，对于正倾角轮齿车轮，其牵引力相对较弱。此外，文中特别指出尖刺状车轮在低滑转状态下牵引力为负值，意味着它无法提供牵引力，不适合用于月面巡视探测任务。当滑转率提高时，尖刺车轮的牵引能力也非常有限。 前人的理论计算、试验研究和仿真分析为本文提供了理论基础，但作者在此基础上深化了对月球车车轮牵引性能的实证研究。他们利用离散元法的简化形式——颗粒流法，创建了一个精细的月球车车轮参数化模型，并在月面重力场下对不同类型的车轮进行了性能分析，包括倾斜型轮齿和尖刺状车轮。 总结来说，这项研究不仅揭示了轮齿构型对月面巡视探测器牵引性能的实际影响，也为未来月球车的设计提供了重要的参考依据，强调了在月球表面特定条件下，选择合适的车轮结构对于确保探测器正常运行的重要性。通过颗粒流仿真技术，研究人员能够更精确地预测和优化月球车在复杂月面条件下的行驶行为。