高可靠的着陆缓冲机构是垂直起降可重复使用运载器顺利回收的必要保证。以Space-X公司Falcon-9运载器的着陆支架为参考,提出了垂直起降运载器着陆支架的设计方案,建立了着陆支架的几何拓扑模型。将着陆支架的总体设计参数作为决策变量,运用能量法建立运载器着陆支架的数学模型,以着陆动力学响应及主着陆腿长度为优化目标,对着陆支架的总体布局设计参数进行优化。在ADAMS中建立着陆支架的动力学模型,分别将优化前、后的设计参数输入动力学模型,并对优化前后的动力学响应进行对比。计算结果表明,优化后主着陆腿受到的最大压力以及副着陆腿受到的最大拉力分别降低了23.15%和21.43%,有效地降低了过载,提高了垂直起降运载器的着陆稳定性。

运载器着陆支架收放系统的性能对运载器的安全着陆和回收利用起着决定性作用。以星球着陆器软着陆机构为参考,设计了一种基于气体驱动的腿式着陆支架及其气压驱动系统。运用LMS Imagine.Lab AMESim软件和ADAMS软件对着陆支架气压控制系统和动力学系统进行联合仿真,模拟着陆支架的展开和收起,利用仿真结果研究了运载器着陆支架收放时的动态性能,并计算得到了运载器所携带的高压气瓶的最小容量。仿真分析结果表明,伸展机构的机械结构能够在气动力作用下伸展和收缩,着陆支架满足收放功能要求,其展开时间也能满足使用要求。