撞击穿透器是一种下潜式的星球探测器,可以对星球的次表层进行探测。撞击穿透器通过卫星携带至星球轨道,然后在星球表面释放,它凭借自身惯性下潜到星球一定深度,通过内部的传感器,对磁场、温度场等进行探测,并通过卫星将探测数据传送到地球。为了实现预期的科学研究目的,必须保证所携带的科学载荷（温度传感器、加速度传感器、湿度传感器、磁力计等）在撞击后仍能正常工作。由于撞击环境恶劣,穿透器的加速度响应过万g,单层防护结构很难满足要求,因此需要对科学载荷进行多层防护设计。本文围绕着穿透器的防护结构展开研究,通过小型冲击试验测试其防护效果,数值模拟了真实工况下的碰撞过程,最终构建了穿透器减振防护结构的优化函数,具体内容如下:（1）设计出一种多层减振的防护结构。该防护结构包含橡胶、聚氨酯、弹簧和泡沫铝、薄壁等减振材料,其中泡沫铝填充薄壁结构是主要的减振隔冲材料。（2）对穿透器侵彻土壤过程进行建模,依次研究了着陆速度、入射角、攻角对侵彻深度的影响。通过数值分析,最终确定了穿透器的着陆时的极限姿态,即入射条件,为后续的防护设计提供了参考依据。（3）对薄壁和泡沫铝填充薄壁结构进行了冲击响应谱试验。试验中,安装布置了两个加速度传感器检测穿透器外部和内部科学载荷的加速度响应。数值模拟了冲击过程,验证冲击试验的准确性。（4）以截面形状为研究目标,分析得到了泡沫铝填充薄壁的理想截面形状;然后数值模拟了六边形截面的泡沫铝填充薄壁结构在碰撞冲击下的隔冲效果,获取了 25组样本;最后基于样本空间建立了响应面函数,计算分析得到最优解。