利用喷气背包在火星实现直升机空中投放
机器人学
2022-03-09 v1
摘要
空中直升机投放（MAHD）是一种新的进入、下降与着陆（EDL）架构，能以比以往任务更低的成本实现火星科学原位机动性。它利用喷气背包在火星科学直升机（MSH）与背罩分离后为其减速，并达到适合直升机在空中起飞的气动条件。对于给定的气动外壳尺寸，唯有 MAHD 的无着陆器方案能在气动外壳中留出足够空间以容纳 MSH 的最大旋翼选项。这极大提升了飞行性能，尤其可使科学载荷质量增加 +150%。相比传统 EDL 方案，更简洁的 MAHD 架构还有望降低成本，并实现对火星上更危险和高海拔地形的进入。本文介绍了 MAHD 系统架构与操作的设计。我们给出了一种将 MSH 与喷气背包均装入 2.65 米火星传统气动外壳的机械构型，以及一种充分利用现有直升机航电设备的喷气背包控制架构。我们讨论了由喷流、旋翼与侧风相互作用产生的流动动力学初步数值模型。我们定义了一种能够处理风并配平旋翼以准备安全起飞的力-力矩感知架构。最后，我们分析了动态环境与闭环控制仿真结果，以证明 MAHD 的初步可行性。
引用
@article{arxiv.2203.03704,
title = {Mid-Air Helicopter Delivery at Mars Using a Jetpack},
author = {Jeff Delaune and Jacob Izraelevitz and Samuel Sirlin and David Sternberg and Louis Giersch and L. Phillipe Tosi and Evgeniy Skliyanskiy and Larry Young and Michael Mischna and Shannah Withrow-Maser and Juergen Mueller and Joshua Bowman and Mark S Wallace and Havard F. Grip and Larry Matthies and Wayne Johnson and Matthew Keennon and Benjamin Pipenberg and Harsh Patel and Christopher Lim and Aaron Schutte and Marcel Veismann and Haley Cummings and Sarah Conley and Jonathan Bapst and Theodore Tzanetos and Roland Brockers and Abhinandan Jain and David Bayard and Art Chmielewski and Olivier Toupet and Joel Burdick and Morteza Gharib and J. and Balaram},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.03704},
year = {2022}
}
备注
Accepted in 2022 IEEE Aerospace Conference