机械学院专栏《科苑·星坛》第十期准时启航！本期将为大家介绍丁建中教授。丁老师从事航天特色科研工作，深度参与嫦娥系列月球着陆器等多个国家重大航天型号研制，在航天器机构设计、动力学仿真分析等领域成果丰硕。本期将为本科生提供“弱引力下小行星表面锚固机构设计”项目。期待同学们的加入，共同探索弱引力下探测器与小行星表面稳定连接的原理，助力后续小行星采样任务顺利开展！

 

 

01个人简介

丁建中，博士，北航机械工程及自动化学院副教授，博士生导师。博士毕业于北京航空航天大学机械工程及自动化学院，在北京航空航天大学进行机械工程及自动化学院博士后研究。主讲课程《航天器机构技术与应用》《空间机构非线性动力学与控制技术》《工程热学》《现代机械优化设计》等。面向国家重大需求，从事极具航天特色的科研工作，与航天大院大所密切合作，深度参与国家重大航天型号研制工作，包含嫦娥系列月球着陆器、揽月着陆器、火星着陆器与小行星着陆器的着陆/附着机构与返回舱、多系列卫星天线、60m伸展臂、多系列太阳翼机构等，针对型号任务研制过程中的难点问题，开展机构设计、动力学仿真分析、地面试验预分析、模型修正以及数字化平台设计与开发等研究工作。近年来主持国家自然科学基金青年项目、面上项目,全国重点实验室自主课题、开放课题，作为子课题负责人参与国家自然科学基金联合项目、国家重点研发计划、KGJ基础科研项目，以及主持20余项校企关于航天重大型号的科研攻关项目。在CJA、MMT、ADSR航天领域与机械领域顶刊发表论文40余篇。担任中国机械工程学会空间机构分会青年委员。

 

02学术成果

（1）地外天体探测器软着陆过程仿真验证

针对地外天体探测器着陆工况不确定性强，缓冲机构构件多、动力学行为非线性特性强等致使着陆稳定性难以验证的难题，提出参数化驱动的月球/火星/小行星着陆器建模仿真、性能分析优化与试验验证方法，加快了着陆缓冲机构主要参数的优化与确定过程。

 

图1 地外天体探测动力学仿真、优化与实验验证

（2）大型空间折展机构在轨精度预测与在轨调控

针对天线、伸展臂类展开机构在轨精度预测与在轨调控难题，提出了1）天线展开机构参数化动力学建模、分析与优化设计方法；2）驱动设计方法；3）多源误差耦合下的天线精度分析与优化设计方法，保证了相关型号卫星展开机构设计正确，在轨展开与锁定可靠、展的精等目标。

 

 

 

图2 大型空间折展机构性能分析

（3）试验预分析与模型修正

航天器机构地面试验成本高，天地一致性难以实现，因此需要结合有限的地面试验与大量仿真分析来保证机构在轨性能稳定。因此，提出了复杂航天器机构模型修正方法，确保仿真模型的准确性。

 

图3 试验预分析与模型修正

（4）航天器机构数字化设计与仿真集成

提出了数字化设计、分析与优化集成平台技术，可以极大缩短航天器机构产品的设计周期，降低人为出错率。

 

图4 某机构产品的设计-仿真集成平台

 

 

 

03项目介绍

1）项目简介

弱引力下小行星表面锚固机构设计

小行星由于自身质量与体积小，无法提供足够的引力将探测器稳定固定在星球表面。同时，一些小行星呈现碎石堆结构，探测器与碎石堆接触时会造成碎石流动、飞溅，无法承载探测器保持姿态稳定。因此需要探索弱引力下探测器与碎石堆小行星表面建立稳定的连接的原理，设计锚固机构，便于后续采样任务的顺利执行。

2）所需能力

✨机械设计能力

✨机械原理、机构学以及理论力学相关知识

✨三维建模能力

✨团队沟通与协作能力

 

3）相关事项

✨项目周期：2~6个月

✨所需人数：1~3名本科生

 

4）联系方式

电子邮箱：jianzhongd@buaa.edu.cn

 

04老师寄语

 

愿同学们：

怀航天热忱，探未知疆界

以所学解难题，以实干助国器

    在星辰征途上，书写青春答卷！