發動機羽流作用下的實時月塵運動仿真

傅曉晶 王 成 戴樹嶺

(北京航空航天大學 自動化科學與電氣工程學院，北京 100191)

月球探測器到達預定著陸區上空時，發動機噴射出垂直于月表的燃氣羽流將與月塵發生相互作用，使得月塵被揚起.在月球軟著陸過程仿真中，月塵的動態效果是必不可少的，它能給予設計者直觀和具有真實感的反饋.因此，如何建立恰當的月塵運動學模型，生成具有真實感的月塵運動效果，是需要研究和解決的問題，也是本文研究的重點.

目前，國內外對月塵的研究有很多，如:文獻［1］對月塵靜電浮揚特性進行研究，并討論其影響因素;文獻［2］對月塵的物理特性以及月塵激揚對航天器的影響進行分析;文獻［3－4］對月塵環境進行模擬，并研究月球表面的防塵除塵措施.但是，這些方法對在高真空環境下月塵顆粒的物理模型和運動學分析過于簡單，月塵運動軌跡單一，模擬的月塵效果真實感不強，影響了仿真系統對視覺真實感方面的要求.

在此背景下，本文提出一種基于發動機羽流作用下月塵顆粒運動學模型和粒子系統的月塵運動仿真方法，逼真地模擬探測器軟著陸過程中的月塵運動效果.

1 月塵顆粒運動學模型

1.1 模型分析

月球表面的塵土，在月球探測器發動機噴出的高速羽流作用下，會沿著一定的軌跡運動.基于牛頓運動定律，假設粒子水平運動速度為常值，垂直加速度為水平位移的指數函數，并忽略太陽光壓，空氣阻力及月面粘附力等作……