Как быстро изнашиваются колени Изобретательности?

У каждой ноги Ingenuity есть то, что я назову коленом. Всего после нескольких полетов 10 мая 2021 года НАСА написало:

Пластически деформируясь и утомляясь по мере поглощения энергии, этот изгиб действует так же, как структура зоны деформации автомобильного шасси. Однако, в отличие от автомобиля или амортизированного шасси луноходов «Аполлон», титановые пружины Ingenuity отскакивают после каждого удара, возвращая эти алюминиевые амортизаторы в форму для следующей посадки. Алюминиевый демпфер становится немного слабее с каждым циклом по мере появления трещин и складок. Хотя он в конечном итоге сломается после нескольких сотен жестких посадок, а для этой демонстрации запланировано всего несколько полетов, это проблема, о которой мы могли только мечтать.

Почти год спустя он совершил 23 рейса. Смог ли какой-либо из его датчиков, таких как IMU или высотомер, определить, насколько быстро развивается это ожидаемое постепенное растрескивание? Выбран ли какой-то порог, за которым Ingenuity следует придерживаться только мягких посадок?

В статье, связанной с комментарием BrendanLuke15, говорится, что демпфер представляет собой «отожженный алюминий серии 1100», демпфирование которого «в значительной степени не зависит от температуры или атмосферного давления». Но как применить спецификации усталости для 1100 к этой конкретной форме (1 x 2 см? Толщина 0,5 мм? Насколько сильно и как быстро прогибается)? Как по-другому будет вести себя частично уставший амортизатор (как если бы он был вдвое тоньше из-за трещин)? Можно ли измерить это поведение изобретательностью?

Есть ли у нас какие-либо признаки того, что до сих пор были какие-либо «жесткие посадки»?
Я думаю, что "несколько сотен" - это все еще заниженная оценка. В этой технологии нет ничего революционного, она довольно распространена в коммерческих беспилотниках среднего уровня, а долговечность легко достигает десятков тысяч посадок.
Пипенберг, Б. и соавт. «Проектирование и изготовление ротора, планера и систем шасси марсианского вертолета», AIAA 2019-0620. Форум AIAA Scitech 2019. Январь 2019 г. мог бы помочь, но это платный доступ. Вот аннотированный рисунок крупным планом «колена» из этой статьи.
@asdfex Хороший вопрос. Я бы также спросил: «Каковы определения жесткого и мягкого приземления?»
@СФ. Вы можете привести пример одного? Я не могу найти ни одного с ногами/"коленами" совсем как это
@ BrendanLuke15 Вероятно, потому, что вы все еще думаете о высоких технологиях и ищете профессиональные рекомендации и официальные документы. Это гораздо ближе к дешевым игрушечным дронам , где простая пружина (или, в случае со связью, гибкий пластиковый язычок) позволяет немного двигаться наружу при жестком приземлении, поглощая часть энергии.
@SF существует очень большая разница между простой подпружиненной ногой и демпфирующей ногой. Представьте себе пикап с тяжелым грузом в кузове. Только с пружинами на оси грузовик будет подпрыгивать, подпрыгивать и подпрыгивать, пока энергия не рассеется в виде тепла в пружинах. Демпфирующий элемент работает против «звона» системы, поэтому вертолет может свести к минимуму отскок при посадке. Я предполагаю, что ножки из углеродного волокна довольно жесткие и не сильно изгибаются (пружинят).
@BradV Разница могла бы быть большой, если бы Изобретательность приземлялась на твердую каменную поверхность, а не на песок. Я сомневаюсь, что изгиб там вообще сильно прогибается. В то время как его двигатель и ротор в сборе определенно сталкиваются с проблемами атмосферы Марса, посадочная сборка действительно не сталкивается с чем-то, чего нет у коммерческих дронов. В частности, при весе менее 2 кг это больше похоже на любительский/хобби/игрушечный класс, чем на профессиональный, и они, как правило, выдерживают довольно много злоупотреблений без дорогого оборудования. Конечно, вы не сможете поставить Ingenuity вертикально, если он опрокинется, но тогда можно запрограммировать и более мягкую посадку.
@SF нога дрона, на которую вы ссылаетесь, на самом деле не является коленом и, похоже, не обеспечивает рассеивание удара при посадке. В полностью развернутом положении нога жесткая, практически не демпфирующая. Если бы нога находилась в вертикальном положении (максимальная высота платформы), острый контакт ступни с землей был бы прямо под опорой, поэтому опора не сместилась бы при идеально вертикальном приземлении и могла бы рухнуть внутрь при боковом ударе.
«В полностью развернутом положении ножка жесткая, практически не демпфирующая» — только если считать материалы жесткими или идеально упругими. Эти ноги наклонены наружу, и конструкция обеспечивает достаточную гибкость, чтобы они работали. Конечно, это не было тщательно спроектировано, чтобы работать, так что это просто естественное следствие дешевых материалов и небрежного дизайна. Но эти ноги по-прежнему прекрасно выдерживают тысячу грубых приземлений, и только подумайте, насколько лучше можно добиться этого с помощью тщательной инженерии и качественных материалов.
@SF Я согласен с вами в том, что демпфер работает очень мало, если только батарея коптера не разряжается быстрее, чем коптер может приземлиться под стандартным автономным управлением, что приводит к скорости спуска быстрее, чем хотелось бы. Я предполагаю, что номинальное программирование предназначено для обеспечения ОЧЕНЬ мягкой посадки. Вы поднимаете хороший вопрос! На какие поверхности приземляется Ingenuity? Песчаная дюна, тонкая пыль на камне, голая скала, травянистый луг? ;-)
@BradV Почти повсеместно плоские песчаные поверхности. Насколько глубоко уходит песок, определить трудно, но на всех посадочных площадках его минимум пара сантиметров (у некоторых может быть и больше, опять же, мы не знаем). В какой-то момент песок был настолько мягким, что одна из опор утонула примерно на 4 сантиметра, «шаровая» опора полностью погрузилась в землю, для этого требовался очень резкий старт, чтобы вертолет не опрокинулся, в обычных случаях опоры оставляются примерно на 2 см в глубину. отступы.
Также батарея всегда имела хороший запас мощности, ограничивающим фактором дальности полета являлось рассеивание энергии - нагрев двигателя.

Ответы (1)

Позвольте мне начать, сказав, что у меня нет ответа.

Спасибо BrendanLuke15 за ссылку на детальное изображение колена!

Хотя вопрос больше касается «дизайна/инженерии», чем «освоения космоса»… все равно очень интересно подумать!

Я использовал алюминий серии 1000 в конструкции около 30 лет назад. Я не помню конкретный сплав, но я выбрал его, потому что он был почти мертвенно-мягким. Этот демпфер из сплава 1100 очень похож по свойствам. Он не поддается термической обработке, и никто не хотел бы иметь более высокие свойства.

Я подозреваю, что Камилла Гудезюн признает, что изобретательность не будет значительно скомпрометирована, если амортизаторы сломаются, но меня беспокоит неравномерный отскок, когда одни амортизаторы ломаются, а другие нет.

Амортизаторы не являются несущими элементами, и в случае поломки амортизаторов ножки будут удерживать Ingenuity.

мои комментарии выделены красным

введите описание изображения здесь

Как быстро изнашиваются колени Изобретательности?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v