深空探测用六英寸辐条式行走轮结构

　　深空探测车辆的行走轮设计，和常规地面作业车辆的轮体逻辑存在本质区别，地面车辆轮体多数依托硬质铺装路面或者压实土层做承载设计，轮体受力以垂直静载、滚动摩擦阻力为主，哪怕是越野车辆的越野轮，也只需要考虑碎石、泥泞等常见地表工况，不需要兼顾极端温差下的材料形变、低重力环境下的抓附效率、发射阶段的过载减重要求。这款轮体的设计参考了深空探测巡视器的行走轮构型，整体采用无充气的一体式辐条承载结构，完全规避了充气轮胎在真空环境下的气密失效、极端温差下的橡胶老化开裂问题，也避免了实心轮体自重过大导致的发射载荷浪费。从实际使用场景来看，这类轮体主要适配地外天体表面的巡视探测作业，需要在松散月壤、火星风化层、棱角碎石分布的复杂地表完成长距离行走，

　　轮体的外圈采用分段式凸起的胎面结构，每一段凸起的棱边都和轮体轴向保持固定夹角，在轮体滚动过程中，这些凸起棱边可以嵌入松散的风化层表层，在低重力环境下提供足够的抓附力，避免轮体原地打滑消耗巡视器的有限能源，同时分段式的胎面设计可以在压过棱角碎石的时候，让局部胎面产生微小的弹性形变，分散碎石对轮体的集中应力，避免硬接触导致的轮体外圈开裂或者变形。轮体内部采用六辐条的对称承载结构，辐条从中心轮毂位置向外圈均匀辐射，每根辐条的截面都做了等强度优化，靠近轮毂的位置截面厚度更大，向外圈延伸的过程中逐渐过渡到均匀厚度，这种设计可以在保证整体承载强度的前提下，尽可能去除非承载区域的多余材料，把整体轮体的质量控制在极低水平，

　　毕竟深空探测任务中每增加一克的发射质量，都会带来极高的发射成本增量，同时对称的辐条结构可以让轮体在滚动过程中的动平衡保持在稳定区间，不会因为辐条分布不均导致行走过程中产生周期性振动，影响巡视器上搭载的精密探测设备的成像和数据采集精度。轮体的中心轮毂位置设计有标准的轴系安装孔，可以直接和巡视器的行走驱动轴、转向轴系配合安装，安装端面的定位基准和轮体的回转中心保持严格同轴，安装边界的尺寸经过匹配校核，不需要额外做转接结构就可以完成装配，轮体的整体宽度控制在两英寸，六英寸的直径尺寸刚好适配中小型巡视器的底盘离地间隙要求，在越障过程中，这个直径的轮体可以轻松越过高度不超过轮体半径三分之一的凸起障碍，不需要底盘做额外的抬升动作，

　　也能在压过浅坑的时候保持轮体和地表的有效接触，不会出现轮体悬空失去抓附力的情况。和传统的金属丝网轮、封闭轮毂轮相比，这种辐条式的开放结构还有一个很实际的工程优势，就是轮体滚动过程中，附着在胎面上的松散风化层碎屑可以直接从辐条之间的空隙掉落，不会在轮体内部堆积增加额外重量，也不会因为碎屑卡滞在轮体和悬架的连接位置影响行走动作。在材料选型的适配性上，这种结构的轮体可以采用高强度铝合金或者复合材料一体加工成型，不需要做复杂的拼接装配，减少了连接紧固件带来的额外重量和失效风险，整体结构没有易损的活动部件，在长期的低温、真空、强辐射环境下可以保持稳定的力学性能，不会因为环境因素出现结构强度衰减。从结构设计的细节来看，轮体外圈的每一段胎面之间都预留了微小的形变间隙，当轮体承受垂直载荷的时候，外圈可以产生微小的径向形变，起到类似充气轮胎的缓冲效果，过滤掉行走过程中地表起伏带来的冲击载荷，避免冲击直接传递到悬架和车体内部，保护车载的精密电子设备，同时这种形变是在材料的弹性形变范围内，不会产生永久的塑性变形，在长期行走过程中可以保持轮体的尺寸精度。