针对愈发频繁和迫切的进入、减速、着陆与上升任务需求,充气式气动减速技术由于质轻、弹道系数低和折叠展开比大等优点,成为目前着陆技术研究热点之一。文章针对堆叠充气环型充气式气动减速器在气动载荷作用下的蒙皮凹坑问题进行了增强结构设计,比较研究了五种设计对蒙皮凹坑形变的减轻程度,并对比研究每种结构的尺寸变化对蒙皮凹坑的影响。结果表明,相比原始模型,环向充气管对蒙皮外形保持较好,内外侧位移变化均匀;径向充气管可使凹坑离散分布,减小凹坑深度;径向刚性板的改善效果受其宽度影响显著,宽度较小时改善效果差;鳞状刚性板对蒙皮整体的位移量减轻程度较好,仿真结果中最大位移量减小至原始结构约50.7%;负泊松比柔性织物材料由于存在弹性模量较低的问题,对凹坑问题的改善效果较差。

针对充气式气动减速器难以建立折痕有序、径向压缩的折叠模型,本文提出了分割映射折叠方法。首先基于分割映射技术得到分割展平面;其次通过矩阵变换将分割展平面转换为连续的几何折叠模型;最后,采用初始应力修正了建模过程中的模型误差,降低了充气过程中的应力集中和网格畸变问题。数值结果表明:充满的单圆环的表面积和体积误差仅为1.8%,验证了本文折叠方法的高精度;充气式气动减速器的初始和充满外形与实验外形一致,展开过程稳定、有序,说明该方法的可靠性和适用性。本文折叠方法适用于任意旋转曲面的多维压缩和有序折叠,提高了曲面展开数值仿真的精确度和稳定性。