月球是距離地球最近的天體，自古以來便是人類探索太空的起點。月球著陸器能否在著陸過程中完成對沖擊能量的吸收進(jìn)而穩(wěn)定著陸，是整個探月項目中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。然而，現(xiàn)有著陸器不能適應(yīng)復(fù)雜的著陸環(huán)境，也不能在著陸過程中對突發(fā)的未知狀況進(jìn)行調(diào)整。盡管一些研究人員提出了半主動控制月球著陸器的設(shè)計構(gòu)想，但對于半主動控制的磁流變液月球著陸器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計和實際工況下著陸的研究仍相對較少。本書提出了一種新型的基于半主動控制的磁流變液月球著陸器，該著陸器將一個磁流變液阻尼器作為主支柱，用于吸收著陸過程中的沖擊能量。針對著陸器主支柱內(nèi)磁流變液的流體動力學(xué)特性推導(dǎo)出其阻尼力理論模型，并根據(jù)推導(dǎo)出的阻尼力理論模型提出了著陸器半主動控制方案。在該控制方案中，通過控制電流實現(xiàn)對著陸器主支柱阻尼力和著陸器機(jī)體姿態(tài)的控制，以適應(yīng)復(fù)雜的著陸環(huán)境和解決著陸過程中可能產(chǎn)生的突發(fā)狀況，實現(xiàn)著陸器的穩(wěn)定著陸。
　　本書建立了傳統(tǒng)鋁蜂窩和新型基于半主動控制的磁流變液月球著陸器的多體動力學(xué)仿真模型，對兩者的著陸性能和對著陸環(huán)境的適應(yīng)能力進(jìn)行了對比分析。分析結(jié)果表明，本書所提出的新型基于半主動控制的磁流變液月球著陸器，一是在質(zhì)心加速度響應(yīng)的極限工況下，機(jī)體的最大質(zhì)心加速度降低了12.7%；二是在主支柱壓縮的極限工況下，主支柱最大壓縮行程降低了4%；三是在對接環(huán)與月壤最小距離的極限工況下，著陸器對接環(huán)與月壤最小距離增加了4%；四是在傾倒的極限工況下，有效地增加了機(jī)體質(zhì)心與翻倒墻之間的距離。在以上四種典型的極限工況下，新型基于半主動控制的磁流變液月球著陸器的主要性能參數(shù)均有出色的提升。同時，相比于傳統(tǒng)鋁蜂窩月球著陸器，新型基于半主動控制的磁流變液月球著陸器能夠在更傾斜的月面、更大范圍的月壤摩擦系數(shù)下進(jìn)行著陸，對于著陸環(huán)境有著更好的適應(yīng)能力。
　　本書分析了穩(wěn)態(tài)和著陸高速沖擊瞬態(tài)下著陸器主支柱內(nèi)磁流變液的流體動力學(xué)特性，并對其理論模型和流固耦合仿真結(jié)果進(jìn)行了分析對比。在Abaqus中建立了耦合歐拉一拉格朗日模型（CEL），進(jìn)行了流固耦合仿真，并將其仿真結(jié)果與所推導(dǎo)的理論模型進(jìn)行分析比較。在準(zhǔn)靜態(tài)恒定低速運動時，流固耦合仿真得到的阻尼力與推導(dǎo)的阻尼力理論模型相吻合；在實際著陸的高速沖擊運動下，由于主支柱內(nèi)磁流變液發(fā)生短暫的非定常流動，流固耦合仿真得到的阻尼力相比理論模型波動更大，其波峰值也更大。為了獲得更輕且著陸性能更為優(yōu)異的著陸器主支柱，采用響應(yīng)面法（RSM）對主支柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化后的模型，不但質(zhì)量降低了16.070-/0，而且阻尼力波動更小。
　　本書建立了主支柱的電磁耦合仿真模型，得到了所提出的半主動控制方案中不同控制電流作用下的可控阻尼力。通過對仿真結(jié)果進(jìn)行分析得到，在所需可控阻尼力較小的控制方案中，控制電流的收益很高，控制電流的增加量與磁流變液（MRF）的屈服應(yīng)力增加量呈線性關(guān)系。隨著所需可控阻尼力的增加，控制電流的增加量不再與MRF的屈服應(yīng)力增加量呈線性關(guān)系，MRF逐漸達(dá)到磁飽和。最后以Lord公司生產(chǎn)的RD-8041-1磁流變液阻尼器為研究對象，搭建了磁流變液阻尼器落震實驗系統(tǒng)。該實驗系統(tǒng)通過不同配重質(zhì)量、不同高度、不同電流下的落震仿真和落震實驗，驗證了利用磁流變液阻尼器進(jìn)行著陸沖擊吸能的可行性，并且驗證了通過改變控制電流能夠顯著調(diào)節(jié)其對落震沖擊能量的緩沖吸收能力。
　　本書在撰寫過程中，可能存在疏漏與不足之處，請廣大讀者指正。