2.50: "Az SA 90 és 40 km közötti magasságból való leszállását radarállomások érzékelik és kísérik".

Emlékezzen ezekre a radaradatokra.

Vissza fogunk térni rájuk, amikor megvitatjuk, mit és hogyan figyelhetett a Szovjetunió 50 évvel ezelőtt az Apollón, és miért nem tette soha.

Élő videó

Kapcsolja be az orosz feliratokat.

Egy űrhajó emberes leszállása

Bevezetés

Azonnal érdemes megemlíteni, hogy egy emberes repülés szervezése merőben különbözik a pilóta nélküli küldetésekétől, de mindenesetre az űrben végzett dinamikus műveletek minden munkája két szakaszra osztható: tervezési és üzemeltetési szakaszra, csak a pilóta küldetések esetében ezek szakaszai általában lényegesen több időt vesznek igénybe. Ez a cikk főként az üzemeltetési részre összpontosít, mivel a leszállás ballisztikai tervezésével kapcsolatos munka folyamatban van, és különféle tanulmányokat tartalmaz a legénység biztonságát és kényelmét a leszállás során befolyásoló különféle tényezők optimalizálására.

40 nap múlva

A leszállási területek meghatározásához az első hozzávetőleges számításokat végzik. Miért történik ez? Jelenleg szabványos szabályozott süllyedés orosz hajók csak a Kazah Köztársaságban található 13 rögzített leszállási területen hajtható végre. Ez a tény számos megszorítást támaszt, elsősorban a külföldi partnereinkkel folytatott dinamikus műveletek előzetes jóváhagyása miatt. A fő nehézségek az őszi és tavaszi ültetés során merülnek fel - ez az ültetési területeken végzett mezőgazdasági munkáknak köszönhető. Ezt a tényt figyelembe kell venni, mert a személyzet biztonsága mellett a biztonság biztosításáról is gondoskodni kell. helyi lakosságés a kutató-mentő szolgálat (SRS). A szabványos leszállóhelyek mellett ballisztikus süllyedéskor is vannak leszállóhelyek, amelyeknek szintén alkalmasnak kell lenniük a leszállásra.

10 nap múlva

A leszállási pályákra vonatkozó előzetes számítások finomítása folyamatban van, figyelembe véve a jelenlegi ISS-pályára vonatkozó legfrissebb adatokat és a dokkolt űrhajó jellemzőit. Az a tény, hogy az indítástól a leszállásig meglehetősen hosszú idő telik el, és az eszköz tömegközpontúsági jellemzői is változnak, ehhez nagyban hozzájárul az is, hogy a kozmonautákkal együtt a hasznos teher is az állomásról vissza a Földre, ami jelentősen megváltoztathatja a leszálló jármű helyzeti tömegközéppontját. Itt kell elmagyarázni, hogy ez miért fontos: a Szojuz űrszonda formája fényszóróra emlékeztet, i.e. Nem rendelkezik aerodinamikai vezérléssel, de a szükséges leszállási pontosság eléréséhez szükség van a légköri pálya szabályozására. Erre a célra a Szojuz gázdinamikus vezérlőrendszerrel rendelkezik, de nem képes a névleges röppályától való minden eltérést kompenzálni, így mesterségesen plusz kiegyensúlyozó súlyt adnak a készülék kialakításához, melynek célja a tolja el a nyomásközéppontot a tömegközépponttól, ami lehetővé teszi a süllyedési pálya szabályozását egy tekercsben történő megfordítással. A fő és a tartalék sémák frissített adatai elküldésre kerülnek az MSS-nek. Ezen adatok alapján minden kiszámított pontot átrepítenek, és következtetést vonnak le a leszállás lehetőségéről ezeken a területeken.

1 nap alatt

Az ereszkedési pálya véglegesítése folyamatban van, figyelembe véve az ISS helyzetének legfrissebb méréseit, valamint a szélviszonyok előrejelzését a fő és a tartalék leszállási területeken. Ezt azért kell megtenni, mert körülbelül 10 km-es magasságban kinyílik az ejtőernyős rendszer. Ekkorra az ereszkedésvezérlő rendszer már elvégezte a dolgát, és semmilyen módon nem tudja korrigálni a pályát. Valójában a készüléket csak a szél sodródása befolyásolja, amit nem lehet figyelmen kívül hagyni. Az alábbi ábra a szélsodródás modellezésének egyik lehetőségét mutatja. Mint látható, az ejtőernyő behelyezése után a pálya nagymértékben megváltozik. A szélsodródás esetenként akár a szórókör megengedett sugarának 80%-a is lehet, ezért nagyon fontos az időjárás-előrejelzés pontossága.

A leszállás napján:
A ballisztikai és kutató-mentő szolgálatok mellett sokkal több egység vesz részt az űrhajó földre süllyedésének biztosításában, mint pl.

• menedzsment szolgáltatás szállítóhajók;
• ISS irányítási szolgáltatás;
• a személyzet egészségéért felelős szolgálat;
• telemetriai és parancsnoki szolgáltatások stb.

A repülésvezetők csak az összes szolgálat készenlétéről szóló jelentést követően hozhatnak döntést a tervezett program szerinti leszállás végrehajtásáról.
Ezt követően az átrakónyílást bezárják, és a hajó kiköt az állomásról. A leválasztásért külön szolgáltatás a felelős. Itt előre ki kell számítani a kioldás irányát, valamint azt az impulzust, amelyet az eszközre kell adni, hogy elkerüljük az állomással való ütközést.

Az ereszkedési pálya kiszámításakor a kioldási mintát is figyelembe veszik. A hajó kikötése után még van egy kis idő, amíg a fékezőmotor beindul. Ekkor minden felszerelést ellenőriznek, pályaméréseket végeznek, és meghatározzák a leszállási pontot. Ez az utolsó pillanat, amikor még bármit tisztázni lehet. Ezután a fékmotor bekapcsol. Ez az egyik legtöbb fontos szakaszai leereszkedés, ezért folyamatosan figyelik. Az ilyen intézkedésekre azért van szükség, hogy vészhelyzet esetén megértsük, melyik forgatókönyvet kell továbblépni. A normál impulzusfeldolgozás során bizonyos idő elteltével az űrrekeszeket leválasztják (a leszálló járművet leválasztják a háztartási és műszerrekeszekről, amelyek aztán a légkörben elégnek).

Ha a légkörbe való belépéskor a süllyedésvezérlő rendszer úgy dönt, hogy nem tudja biztosítani a leszálló jármű leszállását a szükséges koordinátákkal rendelkező ponton, akkor a hajó ballisztikus süllyedésre „lebomlik”. Mivel mindez plazmában történik (nincs rádiókommunikáció), csak a rádiókommunikáció újraindítása után lehet meghatározni, hogy melyik pályán halad a készülék. Ballisztikai süllyedés esetén gyorsan tisztázni kell a tervezett leszállási pontot, és át kell adni a kutató-mentő szolgálatnak. Szabványos irányított süllyedés esetén a hajó még repül a PSS szakemberei által, és láthatjuk élő a készülék ejtőernyős leereszkedése, sőt szerencsés esetben a lágy landolású motorok működése is (mint a képen).

Ezek után lehet mindenkinek gratulálni, hurrá kiabálni, pezsgőt nyitni, ölelni stb. A ballisztikus munka hivatalosan csak a leszállóhely GPS koordinátáinak kézhezvétele után fejeződik be. Ez szükséges a kihagyás repülés utáni értékeléséhez, amellyel értékelhetjük munkánk minőségét.
A fényképek a www.mcc.rsa.ru webhelyről származnak

Űrhajó leszállási pontossága

Ultraprecíziós leszállások vagy a NASA "elveszett technológiái"

Az eredeti innen származott

Továbbá

Az eredeti innen származott

Sokadik alkalommal megismétlem, mielőtt szabadon beszélnénk róla a legmélyebb ókor, ahol 100 500 katona gátlástalanul lendületes kényszermeneteket hajtott végre egy véletlenszerűen kiválasztott terepen, hasznos a „macskákon” © „Y hadművelet”, például az alig fél évszázaddal ezelőtti eseményeken - „Amerikai repülések a Holdra” ”.

A NASA védői megvadultak valami miatt. Egy hónap sem telt el azóta, hogy a nagy népszerűségnek örvendő, vörösnek bizonyult Greencat blogger megszólalt a témában:

"Meghívást kaptunk a GeekPicnicre, hogy az űrmítoszokról beszélgessünk. Természetesen a legnépszerűbbet és legnépszerűbbet választottam: a Hold-összeesküvés mítoszát. Egy óra alatt részletesen megvizsgáltuk a leggyakoribb tévhiteket és a leggyakoribb kérdéseket: miért nem látszanak a csillagok, miért lobog a zászló, hol rejtőzik a holdtalaj, hogyan tudták elveszíteni az első landolást rögzítő filmeket, miért nem teszik meg rakétamotorok F1 és egyéb kérdések."

Írtam neki egy megjegyzést:

"Kicsi, Khobotov A cáfolatok kemencéjére „remeg a zászló – nincsenek csillagok – a fotók hamisak”!
Inkább csak egy dolgot magyarázz meg: hogyan szálltak le az amerikaiak a második menekülési sebességről „a Holdról visszatérve” +-5 km-es pontossággal, ami még az első szökési sebességtől is elérhetetlen volt a Föld-közeli pályáról. ?
Megint "a NASA elveszett technológiái"? G-d-g„Még nem kaptam választ, és kétlem, hogy lesz valami épeszű, ez nem zászlóról és űrablakról való röhögés és röhögés.

Hadd magyarázzam el, mi a les. A.I. Popov a "" cikkében ezt írja: "A NASA szerint a "hold" Apollos Nos. 8,10-17 lefröccsent a 2,5; 2,4; 3; 3,6; 1,8; 1; 1,8; 5,4; és 1,8 km, átlagosan ± 2 km Vagyis az Apollos becsapódási köre állítólag rendkívül kicsi volt - 4 km átmérőjű.

Még most, 40 évvel később is, bevált Szojuzjaink tízszer kevésbé pontosan szállnak le (1. ábra), bár Apollón és Szojuz leszállási pályái fizikai lényegükben megegyeznek."

További részletekért lásd:

"...a Szojuz modern leszállási pontosságát az 1999-ben a továbbfejlesztett Szojuz - TMS tervezése során előirányzatok biztosítják" az ejtőernyős rendszerek bevetési magasságának csökkentése a leszállási pontosság javítására (15-20 km a leszállási pontok teljes szórásának körének sugara mentén).

Az 1960-as évek végétől a 21. századig a Szojuz leszállási pontossága normál, szabványos süllyedés során a tartományon belül volt. ± 50-60 km-re a számított ponttól ahogy azt az 1960-as években elképzelték.

Természetesen vészhelyzetek is előfordultak, például 1969-ben a "" leszállása Borisz Volinovval a fedélzetén 600 km-rel elmaradt a számított ponttól.

A Szojuz előtt, a Vosztok és Voszkhod korszakban a számított ponttól való eltérések még hirtelenebbek voltak.

1961. április Yu Gagarin 1 keringést tesz a Föld körül. A fékrendszer meghibásodása miatt Gagarin nem a tervezett területen, a Bajkonuri kozmodrom közelében, hanem 1800 km-re nyugatra, Szaratov régióban landolt.

1965. március P. Beljajev, A. Leonov 1 nap 2 óra 2 perc a világ első emberkijárata nyitott tér Az automatizálás meghibásodott A leszállás a havas tajgában történt, 200 km-re Permtől, távol a lakott területektől. Az űrhajósok két napot töltöttek a tajgában, amíg a mentők fel nem fedezték őket ("A harmadik napon kirángattak minket onnan."). Ez azért történt, mert a helikopter nem tudott a közelben leszállni. A helikopter leszállóhelyét másnap felszerelték, 9 km-re az űrhajósok leszállási helyétől. Az éjszakázás a leszállóhelyen épült gerendaházban történt. Az űrhajósok és a mentők síléceken érkeztek a helikopterhez."

A Szojuzhoz hasonló közvetlen ereszkedés a túlterhelések miatt összeegyeztethetetlen lenne az Apollo űrhajósok életével, mivel nekik ki kell oltaniuk a második kozmikus sebességet, és a biztonságosabb süllyedés két merülési sémát alkalmazva szóródást okoz több száz, sőt több ezer kilométeres leszállóhely:

Vagyis ha az Apollók a mai mércével mérve is irreális precizitással fröccsentek volna le egyenes egymerülési mintában, akkor az űrhajósok vagy kiégtek volna a jó minőségű ablatív védelem hiánya miatt, vagy meghaltak/sérültek volna meg túlterhelések.

De számos televíziós, filmes és fotós mindig rögzítette, hogy a második kozmikus sebességről leszálló Apollo űrhajósok nemcsak éltek, hanem nagyon vidámak és élénkek.

És ez annak ellenére, hogy az amerikaiak ugyanakkor még egy majmot sem tudtak megfelelően alacsony földi pályára állítani, lásd.

A Vörös Zöldmacska Vitalij Egorov, aki oly buzgón védi az „Amerikaiak a Holdon” mítoszt, fizetett propagandistája, a Dauria Aerospace magánűrkutatási szakembere, amely a moszkvai Skolkovo Technoparkban gyökerezik, és valójában amerikai pénzen létezik ( kiemelés hozzáadva):

"A céget 2011-ben alapították. 2012-ben kapta meg a Roszkozmosz engedélyt az űrtevékenység végzésére. 2014-ig Németországban és az USA-ban volt fióktelepe. 2015 elején Oroszország kivételével gyakorlatilag mindenhol visszaszorították a termelési tevékenységet. A cég kicsinyek létrehozásával foglalkozik űrhajó(műholdak) és a hozzájuk tartozó alkatrészek értékesítése. Is 2013-ban a Dauria Aerospace 20 millió dolláros befektetést vont be az I2bf kockázati alapból. A cég 2015 végén eladta két műholdját az amerikai cégnek. ezáltal megkapja az első bevételt a tevékenységéből."

"Egyik rendszeres „előadásán” Egorov arrogánsan, szokásos bájos mosolyán mosolyogva fitogtatta azt a tényt, hogy az amerikai „I2BF Holdings Ltd.” alap. A NASA védnöksége alatt álló Cél I2BF-RNC Stratégiai Erőforrás Alap 35 millió dollárt fektetett be a DAURIA AEROSPACE cégbe.

Kiderült, hogy Egorov úr nem csupán az Orosz Föderáció alattvalója, hanem teljes jogú külföldi rezidens, akinek tevékenységét amerikai alapokból finanszírozzák, amihez gratulálok a BOOMSTARTER közösségi finanszírozás minden önkéntes orosz szponzorának, akik keményen befektették -egy külföldi cég projektjében keresett pénzt, aminek nagyon sajátos ideológiai karaktere van."

Az összes folyóiratcikk katalógusa:

Adj hozzá barátként, és iratkozz fel a frissítésekre. Barát mindenkinek

Landers

Bevezetés. Az automata bolygóközi állomások és űrjárművek, illetve ezek leszálló részei a bolygók felszínére és a Földre történő leszállása kivételes jelentőséggel bír az űrrepülések megvalósítása és az egész űrhajózás fejlődése szempontjából. Az ilyen űrjárműveket vagy egységeiket, amelyek komikus sebességű repülés után képesek leszállni, descent vehicle (DS) néven nevezzük.

Az SA esetében kétféle fékezési lehetőséget alkalmaznak ereszkedés közben (a menekülési sebességtől a biztonságos sebességig, amikor az SA érintkezik a felülettel):

- fékezés a bolygó légköre által, amely a repülőgép süllyedése során aerodinamikai erők megjelenését idézi elő, fékezésre (húzóerő) és a süllyedési pálya szabályozására (emelő- és oldalerők) használják. A légkör általi fékezéskor az SA mozgási energiája átalakul hőenergia környezet, aminek következtében az SA felületének hőmérséklete két vagy több ezer fokra emelkedik, amelynél a szerkezeti anyagok nem tudnak dolgozni. Ehhez speciális hővédelem szükséges az SA-hoz. Az ilyen SA-k jellemzőit a légkörben történő fékezésük során fellépő kivételesen nagy dinamikus és termikus terhelések határozzák meg;

- propulziós fékezés, kifejlesztve a szükséges teljes tolóerő-impulzust, amely nullára csillapítja a térsebességet, vagy biztonságos az űrszonda későbbi ejtőernyőjéhez. Ez a módszer jelentős energiafelhasználást igényel, ezért a motoros fékezést csak olyan esetekben végezzük, amikor égitest nincs légkör; például a Holdon.

Az első lágy leszállást a Holdon a Luna-9 szovjet űrszonda hajtotta végre 1966-ban a fékezését biztosító meghajtórendszer segítségével.

Leereszkedési pálya. A süllyedési pálya az a pálya, amelyen az űrhajó a pálya elhagyásától a bolygó vagy a Föld felszínére való leszállásig mozog. A kiálláshoz az űrjármű sebességét csökkenteni kell a fékező propulziós rendszer bekapcsolásával a számított kiállási ponton. A fékezőmotor tolóerővektorát úgy alkalmazzuk, hogy a leszálló jármű további repülése a választott süllyedési pályának megfelelően történjen. A teljes ereszkedési pálya általában három szakaszból áll (2.13. ábra):

Fékszakasz (0-1), amelyben a fékmotor be van kapcsolva;

Az ereszkedési szakasz (1-2) a légkör sűrű rétegeibe való belépés pillanatáig, ballisztikus görbe mentén;

atmoszférikus süllyedés (2-3), amely során aerodinamikus fékezés lép fel, aminek következtében a leszálló jármű sebessége jelentősen csökken.

Rizs. 2.13. Űrhajó süllyedési pályája:

0-1 - fékszakasz; 1-2 - ereszkedési szakasz; 2-3" - ballisztikus süllyedés;
2-3" - csúszó süllyedés; 2-3" - sikló süllyedés

Az SA légköri pályája függ a jármű alakjától (3.14. ábra), a belépési sebességtől és a leszállást meghatározó szögperigeus magasságától. Ha a sebesség és a magasság túl nagy, akkor az űrhajót nem „fogja el” a légkör, és nem tud leereszkedni; ha a tengerszint feletti magasság alacsony, az űrjármű túl nagy terhelésnek lesz kitéve, ami az űrhajó tönkretételével és a legénység életével fenyeget. Ezért az SA esetében kiválasztják a biztonságos légkörbe süllyedés megengedett határait, amelyek alapján meghatározzák az SA bejárati folyosóját. Minden egyes SA típushoz meg kell határozni a saját megengedett süllyedési pályáit.

Rizs. 2.14. Leszállók formái:

a - gömb alakú, b - kúpos, c - fényszóró alakú, d - szárnyas

Az SA alakjától és süllyedés közbeni paramétereitől függően, különféle lehetőségeket ereszkedési pályák légköri szakaszai:

A ballisztikus süllyedés (2-3") gömb vagy kúp alakú leszálló járműveken aerodinamikai minőség hiányában, azaz emelés hiányában történik. A ballisztikus süllyedés során a jármű nagy tengelyirányú túlterhelést szenved ( p x= 10...20). Ilyen űrrepülőgép például a Vostok és a Voskhod űrhajó;

A csúszó süllyedés (2-3") 0 aerodinamikai minőséggel érhető el< К < 1,0 которое имеют аппараты затупленных форм типа фары, как на КК «Союз»;

Sikló süllyedés (2-3"") K > 1,0 aerodinamikai minőség mellett lehetséges. Ez lehetővé teszi, hogy irányított ereszkedést hajtson végre a szárnyak támadási szögeinek megváltoztatásával. Ilyen űrhajók közé tartozik az újrafelhasználható űrrepülőgép, a Buran és a Space Shuttle.

Az aerodinamikai minőség (siklás és sikló süllyedés) megléte esetén az SA hosszirányú túlterhelései többszörösen csökkennek, ami kényelmesebbé teszi a leszállást az emberes járművek számára, valamint csökkenti az SA-t érintő hőáramlásokat is.

A bolygóközi űrhajó süllyedése során a süllyedési sebesség megközelítheti a második kozmikus sebességet, így az űreszközön jelentkező túlterhelések és hőáramlások jelentősen megnőnek. A légkörbe hiperbolikus sebességgel belépő vízi jármű sebességének csökkentése érdekében a vízi jármű légkörben történő aerodinamikus fékezését úgy használják, hogy egyszeri vagy többszörösen áthaladnak a légkör felső rétegein. A légkörbe történő rövid távú merülések során (2.15. ábra) az SA sebességét körsebességre csökkenti, majd elhagyja a sűrű rétegeket, és elliptikus pályán mozog a légkörön kívül. Újra a légkörbe merülve lényegesen kisebb sebességgel ereszkedik le.

Rizs. 2.15. Az űrhajó fékezési sémája hiperbolikus sebességgel ideiglenesen a légkörbe merüléssel: 0-1 - belépés a légkörbe; 1-2 - merítés a légkörbe; 2-3 - elliptikus metszet; 3-4 - süllyedés a légkörben

Süllyedésvezérlés. A szabályozott süllyedést a repülőgép testén fellépő aerodinamikai emelőerő vektorának irányának változtatása biztosítja.

Az emelőerő a repülőgép hossztengelye és a sebességvektor közötti ütési szögtől függ (2.16. ábra), amelyet a nyomásközéppont (az eredő aerodinamikai erők alkalmazási pontja) egymáshoz viszonyított helyzete, ill. a repülőgép tömegközéppontja. Eddig a végéig egy bizonyos módon kialakul az SA belső elrendezése. Az emelőerő-vektor irányának megváltoztatására süllyedés közben az SA-t használjuk sugárhajtású rendszer vezérlés, melynek segítségével az SA a kereszt- és hossztengelyhez képest elfordul (a ütési és dőlési szögek szerint), ami biztosítja az SA süllyedésének szabályozását mind tartományban, mind oldalirányú elmozdulásban.

Rizs. 2.16. A fényszóró alakú SA szabályozott kioldása:

a - vezérlő emelőerő fellépése, amikor a tömeg- és nyomásközéppont nem esik egybe; b - oldalirányú vezérlőerő létrehozása gurulás jelenlétében

Leereszkedő járművek tervezése. Az SA tervezési jellemzői jelentősen függenek az alaktól, és származásuk körülményei határozzák meg. Az atmoszféra által lelassult űrhajók esetében a tervezésnél a fő feltétel a hajótest szilárdságának és a szükséges hőviszonyoknak a biztosítása a legénység, a berendezésrendszerek és az űrhajó tervezési egységei számára. Ezt hőálló anyagok használata és hővédelem biztosítja. Hővédelmi rendszerek használata különböző módokon a szerkezet felmelegedésének csökkentése:

Az SA szerkezetre ható külső hőáramok csökkentése (aktív rendszerek). Erre a célra folyékony hűtőfolyadék keringtetése, fólia- vagy gáthűtés, vagy védőanyag elpárologtatása (abláció) alkalmazható, amely felmelegszik. nagyszámú hőenergia;

Hőelvonás felmelegedett felületekről (passzív rendszerek). Erre a célra alacsony hővezető képességű, hőálló anyagokból készült hőakkumuláló szerkezeteket (bevonatokat) használnak;

Elektromágneses hatás az SA körül áramló plazmán, miközben áthalad a légkör sűrű rétegein.

A repülőgép szerkezetének szilárdságát az aerodinamikus fékezés során fellépő maximális dinamikus nyomás és melegedés, valamint a leszállás során fellépő lökésterhelések ellensúlyozásának feltételei határozzák meg. Ez utóbbi csökkentésére ejtőernyős rendszereket alkalmaznak az űrszondán, amelyek azután lépnek működésbe, hogy az űrhajó süllyedési sebessége szubszonikusra csökken, általában a Föld felszínéhez képest 5 km-nél kisebb magasságban.

ábra egy leszálló járműre – a Viking AMS leszállójárműre – látható egy példa. 2.17. Ez az eszköz a következő jellemzőkkel rendelkezik: a test egy üreges, 46,2 cm magas hatszögletű prizma, amely felül és alul védőpanelekkel van borítva. Az oldalak mérete 109,2 és 55,9 cm. A magasság a támasztékok aljától az S-sávú antenna tetejéig 2,13 m.

Rizs. 2.17. Leszállási diagram és a Viking leszállóegység elrendezése.

Az űrrekesz és a független légköri repülőgép funkcióit ötvöző űrrepülőgép fejlesztése az egyik legfontosabb összetett feladatok emberes űrhajó létrehozása. Az űrhajó repülésének sajátossága a bekövetkező események visszafordíthatatlansága, hiszen szinte lehetetlen megszakítani a megkezdett süllyedést, és az űreszköz elkerülhetetlenül áthalad a légkör sűrű rétegein, és megközelíti a Földet. Ez jelentősen szigorítja a repülőgépek rendszereivel és kialakításával szemben támasztott követelményeket a megbízhatóság, a redundancia mértéke és a személyzet biztonsága tekintetében.

Leszállási és leszállási feladatok

A Földre való visszatérés szakaszában a fő feladatok az űrhajó lelassítása a légkörben való repülés közben és a leszállás biztosítása. Az ereszkedő és leszálló szakaszok határa 5-10 km magasságban húzódik, amely alatt a mozgás közel egyenletes és 100 - 200 m/s sebességgel halad az egységtől alig eltérő túlterheléseknél.

Közvetlen kapcsolat van a leszállás és a leszállás feladatai között, a leszállási mód kiválasztása a leszállási szakasz műszaki megoldásainak figyelembevételével történik. Űrjárművek esetében, amelyek alakja hatékony vezérlést biztosít szuperszonikus sebességnél a leszállópálya területéhez való hozzáféréssel, és szubszonikus üzemmódokban - viszonylag kis függőleges sebességgel történő tervezés, a vízszintes leszállás racionális - repülőgép-leszállási módszer, valamint alacsony sebességű repülőgépeknél aerodinamikai minőség (azaz a hajótest gyengén kifejezett teherbíró képessége) és szinte függőlegesen mozog a leszállás előtti területen - függőleges leszállás, alkalmazást igényel. speciális eszközök fékezés (ejtőernyők, motorok, rotorok stb.) és a talajra (vízre) ért ütéseket elnyelő kiegészítő rendszerek, amelyek együttesen biztosítják a legénység számára elfogadható leszállási (spriccelő) feltételeket. A függőleges leszállási módszert például a Szojuz és az Apollo űrszondákon alkalmazták.

Aerodinamikai jellemzők

Amikor bármely test mozog a levegőben, nyomáserők hatnak rá, a levegő sebességétől, sűrűségétől, a test alakjától és az áramlásban elfoglalt helyzetétől függően. Ezek eredő (teljes) ereje a test felületén fellépő nyomóerők integrálja, amely egy ponton halad át, az ún. nyomásközpont. Az ún tömegközéppont (súlypont), aerodinamikai nyomatékot ad, amely az eredő erő és karjának a tömegközépponthoz viszonyított szorzataként ábrázolható. Egy kiválasztott pillanatnál az aerodinamikai erők (vagy azok összetevői) ennek a központnak az alkalmazásának minősülnek. Az erőket és nyomatékokat (3.10. ábra) dimenzió nélküli aerodinamikai együtthatókkal fejezzük ki:

CÉs m- dimenzió nélküli erő- és nyomatéktényezők;

Sebességfej;

ρ - levegő sűrűsége;

v- repülési sebesség;

S- jellemző terület (középrész vagy szárny);

l- jellemző méret (például az űrhajó hossza).

Az SA egyik fő paramétere az emelés-ellenállás arány- az emelőerő és a húzóerő aránya

Ahol VAL VEL Y és VAL VEL X - emelési együtthatók Yés az ellenállási erők K ennek megfelelően (lásd 3.10. ábra).

A tengelyszimmetrikus szegmens alakú repülőgépek tipikus aerodinamikai jellemzőit az ábra mutatja. 3.11. Az aerodinamikai zavarok (például a kezdeti támadási szög) hatására a repülőgép a tömegközéppont körül mozog, ami megköveteli a statikus és dinamikus stabilitás kérdéseinek megoldását.

Statikus stabilitás- ez a repülőgép azon tulajdonsága, hogy az egyensúlyi helyzet elhagyásakor olyan aerodinamikai nyomatékokat szerezzen, amelyek ismét ebbe a helyzetbe visszaállítják. A legegyszerűbb esetben ez akkor lehetséges, ha a nyomásközéppont a súlypont mögött helyezkedik el (a repülőgép elülső pontjához viszonyítva), és az aerodinamikai erő kiegyenlítő nyomatékot hoz létre. Ebben az értelemben a nyomás- és tömegközéppontok távolságát a berendezés hosszához viszonyítva általában ún. statikus stabilitási határ, és a támadási szög, amelynél van stabil egyensúly(a pillanat nulla, a szögre vonatkozó deriváltja pedig negatív), - egyensúlyozás. A szegmentális alakú tengelyszimmetrikus berendezésre emelőerő eléréséhez (lásd 3.11. ábra) egy bizonyos ütési szöget kell megadni, amelynél a kiegyensúlyozás megteremtésével biztosítható. súlyexcentricitás(lásd 3.10. és 3.11. ábra).

Dinamikus stabilitás- ez a repülőgép azon képessége, hogy a tömegközéppont körüli oszcillációi során stabilizáló momentumokat hozzon létre. Szögsebesség esetén a pillanatnyi ütési szög a berendezés hossza mentén változik, ami további nyomatékot hoz létre. Ha ennek a nyomatéknak a szögsebességhez viszonyított deriváltja negatív, akkor a csillapítónyomaték másképp- lengéscsillapítás. A dinamikus stabilitási jellemzőket figyelembe veszik a repülőgép és annak vezérlőrendszerének tervezésekor.

Süllyedési pályák és az SA paraméterek kiválasztása

Az ereszkedési pályák kiválasztása a jármű jellemzőiből adódó lehetőségek figyelembevételével történik, a túlterhelés és a hőviszonyok határain belül, valamint magának a süllyedési pályának a követelményei (adott manőver, leszállási pontosság). Ezek a korlátozások befolyásolják a jármű jellemzőit és a mozgását vezérlő programokat. Vizsgáljuk meg ezeket a kérdéseket az alacsony földi pályákról (200-500 km magasság) való leszállás problémájával kapcsolatban.

A pályák jellegét elsősorban a repülőgép paraméterei határozzák meg, amelyek közül a legfontosabb a K aerodinamikai minőség (lásd a (3.3) képletet, ill. ballisztikus paraméter

Ahol m- SA tömeg.

A számítások során gyakran használják a következő paramétereket is:

amelyek közül az első (3.5) egy mennyiségből származtatható NAK NEKÉs R x, a második (3.6) pedig a középső szakasz vagy a szárny terhelését jellemzi.

A megadott paraméterek meghatározzák a gravitációs és az aerodinamikai erők közötti kapcsolatot, és mérik az utóbbiak hatékonyságát vagy képességét repülés közbeni gyorsulások létrehozására.

Így a pályák kialakításának lehetőségei az aerodinamikai minőség és a ballisztikai paraméter megválasztásától, a mozgásszabályozás pedig ezek repülés közbeni változásától függ.

A pályákat a légkörbe jutás körülményei is befolyásolják, alatt felső határ amely (belépési magasság) az aerodinamikai erők észrevehető befolyásának kezdetének magasságára vonatkozik (100 - 120 km). Ezek a feltételek közé tartozik a belépési sebesség (körülbelül 7,6 km/s deorbit esetén) és a pálya hajlásszöge vagy belépési szöge, amelyet egy meghatározott magasságon határoznak meg.

Az ereszkedő szakaszon a manőverezés a jármű légellenállásának (ellenállási együttható vagy effektív felület) változtatásával történhet, de csak a pályasíkban, azaz hatótávolságon belül. Az emelőerők alkalmazása lehetőséget teremt a manőverezésre mind hatótávolságban, mind oldalirányban.

Az aerodinamikai minőségtől függően a következő jellemző ereszkedési típusokat különböztetjük meg:

ballisztikus- emelőerők alkalmazása nélkül, általában hatótávszabályozás nélkül és a leszállási pontok nagy kiterjedésével (kb. ±300 km);

tervezés- emelőerő alkalmazása; általában aerodinamikai minőségű (0,7 -1-nél nagyobb) süllyedést jelent, ami létrehozza bőséges lehetőséget a manőverezésről és a pontos leszállás biztosításáról;

csúszó, vagy félballisztikus, alacsony aerodinamikai minőséggel (kevesebb, mint 0,3-0,5) sikló süllyedés, amely lehetővé teszi a túlterhelés csökkentését és a meglehetősen pontos leszállás biztosítását, bár kiterjedt manőver nélkül; Ezt a fajta süllyedést a Szojuz és az Apollo űrhajókon használják.

Túlterhelések az indítás során- az egyik fő pályaparaméter - elsősorban az aerodinamikai minőségtől és a belépési szögtől függ. A túlterhelés csökkentése érdekében, amint az az ábrán látható. 3.12, célszerű az aerodinamikai minőséget 0,3 - 0,5-re növelni (további növelése csekély hatással van), és a belépési szög nem haladhatja meg a 2 - 3°-ot.

Hő áramlik, amelyek az SA felületét érintik, az aerodinamikai minőségtől és a légkörbe való belépés szögétől függenek (3.13. ábra). A hőviszonyok javítása érdekében fontos, hogy a fékezés megtörténjen felső rétegek légkörben, hogy a lehető legnagyobb mértékben csökkentsék a sebességet a csúcs előtt hőáramlás. Ez ballisztikus süllyedés során az aerodinamikai légellenállás növelésével és a középső rész terhelésének csökkentésével valósul meg, a magas emelő-ellenállás aránnyal rendelkező repülőgépeknél pedig a támadási szög növelésével (a légellenállási és emelési együtthatók növelésével), valamint a terhelés csökkentésével. az emelőfelület. Csúszó ereszkedés során az SA tompa alakja magas légellenállási együtthatót biztosít, a támadási szög pedig ezt az együtthatót kissé csökkentve emelőerőt hoz létre.

Minden esetben be kezdeti fázis süllyedés, a hőviszonyok javítása szempontjából nem a maximális minőségi mód a fontos, hanem a légellenállási és emelési együtthatók maximálisan lehetséges növekedése vagy a jellemző terület terhelésének csökkenése.

Túlterhelési tolerancia optimális emberi testtartással 25-27 egység értékig biztosítható. (maximális érték az ereszkedési pálya mentén 5-10 s akcióidővel), a teljesítmény pedig 15 egységig. A személyzet viszonylagos kényelmének és a repülés magabiztos irányításának biztosítása érdekében a túlterhelés nem haladhatja meg a 4-6 egységet.

SA paraméterek kiválasztása elsősorban a túlterhelési tűrőképesség, a manőverezőképesség és a leszállási pontosság biztosítására vonatkozó követelmények, valamint a hővédelem fejlesztése határozza meg.

A legénység Földre való megbízható visszaküldésének problémáját legegyszerűbben a pályáról való ballisztikus leszállással oldják meg, amely során a túlterhelés nem haladja meg a 10 egységet, a kilövési helyszíni mentés során pedig a 25 egységet, azaz az elviselhető értékek határain belül vannak. . A személyzet hatékonyságának biztosítása alapján az aerodinamikai minőségnek 0,15-0,2-nek kell megfelelnie normál süllyedéskor és 0,3-nak vészsüllyedéskor 4-5 és 15 egység túlterhelési szint mellett. illetőleg. Ezen túlmenően, 0,3-as rendelkezésre álló aerodinamikai minőséggel (ellenőrzési ráhagyással) a pályáról történő irányított süllyedés esetén a leszállás megfelelő pontossággal (tíz kilométeren belüli eltérés) biztosított. A két említett ereszkedési típusban a hőcsere viszonyok alapján a ballisztikai paramétert célszerű csökkenteni. Az SA felület ilyen célú növelése (a középszakasz terhelésének csökkentése) indokolatlan tömegköltségekhez vezet. Ésszerűbb a légellenállási együttható növelése, ami az összes kifejlesztett hajó tervén látható.

Azokban az esetekben, amikor speciális manővert írnak elő az ereszkedési szakaszon, javítani kell az aerodinamikai minőséget, amely pályaközi manőver megkövetelése esetén (2000 - 2500 km oldalirányú eltérés pl. három pontból történő leszálláskor) szomszédos pályák) körülbelül 1,5 legyen. Ugyanakkor a túlterhelési tűrést és a leszállási pontosságot javító aerodinamikai minőség javulása a hővédelem tömegének, fejlett teherhordó felületekkel pedig a szerkezet tömegének növekedéséhez vezet. Ez korlátozza az aerodinamikai minőség megválasztását az ereszkedési problémák megoldásához szükséges érték felett.

Mozgásvezérlési módszer a repülés közbeni emelés szabályozásának elfogadott módszere határozza meg. A kiegyenlítő ütési szög és az aerodinamikai minőség megváltoztatható (lásd 3.11. ábra) a súlypont mozgás hatására történő oldalirányú elmozdulásával nagy tömegek az SA-n belül (a Szojuzhoz kb 150 kg), ami irracionális. Ha sugárhajtóműveket használnak ugyanazokra a célokra, az üzemanyag-fogyasztás rendkívül megnő, és az aerodinamikai vezérlőfelületek kialakítása csak a szárnyas kiviteleknél hatásos.

Széles körben elterjedt az a vezérlési módszer, amely a jármű állandó dőlési szögben történő elforgatásával történik, amely nem igényel nagy vezérlőnyomatékot. Nulla gördülési szögnél az emelőerő a pályasíkban felfelé irányul, forduláskor pedig oldalra elhajlik, megváltoztatva a függőleges komponenst, ami tartományszabályozást biztosít. A vízszintes komponens megváltoztatása, beleértve a jármű jobbról balra történő mozgatását és fordítva, az oldalirányú vezérlésre szolgál. Ezt a módszert vészhelyzetekben is alkalmazzák. Így, ha a vezérlőrendszer meghibásodik, az emelőerő lefelé irányulhat, ami a túlterhelések elfogadhatatlan növekedéséhez vezet, ami a berendezés guruló üzemmódban történő forgatásával (pörgetési mód) kiküszöbölhető. Ebben az esetben az emelőerő átlagos értéke nulla, azaz ballisztikus süllyedés van.

Süllyedésvezérlés szükséges ahhoz, hogy a mozgás adott pontossággal kövesse az elfogadott pályát. A pálya számítotttól való eltérésének forrásai lehetnek a belépési feltételek hibái (szög, sebesség, koordináták), a légsűrűség véletlenszerű változásai és a szélhatások, az aerodinamikai jellemzők meghatározásának hibái és egyéb tényezők. A vezérlőrendszer az aktuális pályaparaméterek mérésén alapul, és ezekből határozza meg az elfogadott szabályozási módszerrel végrehajtott vezérlési műveleteket (gurulási fordulatok); munkájának pontosságát a műszeres és módszertani hibák befolyásolják.

Leszállási séma Alacsony emelő-ellenállás aránnyal, amelyet a Szojuz űrhajókon használnak, amelyek mindig a Szovjetunió területén landolnak, és az űrhajó fékezési orientációjával kezdődik. A fenti számított ponton Atlanti-óceán a propulziós rendszer 100-120 m/s sebességű fékező impulzussal látja el az űrjárművet, amely után a további mozgás egy kb. 1,5°-os belépési szögű átmeneti ellipszis mentén történik az orientáció megőrzése mellett. Az űrjármű szétválasztása után a műholdat úgy forgatják, hogy a légkörbe való belépés előre jelzett pontján a támadási szög megfeleljen a trimmszögnek, és a dőlésszög (kb. 45°) adja meg a számított értéket. hatékony minőség. Az aerodinamikai erők megjelenésekor (körülbelül 0,04 egység túlterhelés) megkezdődik a mozgásszabályozás, míg a gurulási fordulatokat, valamint a dőlésszögű és dőlésszögű rezgések csillapítását mikrosugárhajtóművekkel hajtják végre. A leszállás során a maximális túlterhelések 3-4 egység tartományban vannak, a repülési idő a bejárattól 9,5 km-es magasságig (ejtőernyős behelyezés) körülbelül 10 perc.

Vészhelyzetben a ballisztikus süllyedésre való átmenet biztosítható (túlterhelés 9 egységig) az SA tekercsben való elcsavarásával szögsebesség 12,5 fok/s. A leszálló jármű körkörösen statikailag stabil, és a kezdeti tájolás megsértése esetén is képes elérni a számított támadási szöget.

Süllyedés ismételt belépéskor a második menekülési sebességgel

A Föld megközelítési sebessége a Holdról visszatérve megközelíti a második kozmikus sebességet, a bolygóközi repüléseknél pedig meghaladja azt. Ilyen körülmények között lehetséges az alacsony Föld körüli pályára való átmenet, ami energetikai szempontból kedvezőtlen, ezért praktikusabb a második szökési sebességgel történő közvetlen légkörbe való belépés. Ezt a sémát a Zond és az Apollo űrhajókra alkalmazták.

Bejárati folyosó(3.14. ábra) egy zóna két maximálisan megengedett belépési pálya között, amelyek közül a felsőt az SA légkör általi befogásának feltétele határozza meg, kivéve a közbenső pályán történő repülést (az első merülésnek egy sebesség kisebb, mint az első térsebesség), az alacsonyabb pedig a megengedett legnagyobb túlterhelések miatt. A bejárati folyosó határait a feltételes perigeus magassága vagy a bejárat szögei fejezik ki.

A szabályozott süllyedés során az aerodinamikai minőség lehetővé teszi a belépési folyosó kiterjesztését és a leszállási pontosság javítását. A mozgásminta úgy épül fel, hogy a felső magassági eltérésekkel az emelőerő a Földhöz szorítja az űreszközt, bevezetve a kívánt pályafolyosóba, meredek belépés esetén pedig felfelé emeli a pályát, a túlterhelések túlzott növekedésének megakadályozása. Ezen túlmenően az emelési-ellenállási arány a távolsági és oldalirányú manőverek végrehajtására irányulhat. Így a Zond űrhajóállomások fejlesztése során a Szovjetunió területén történő leszállás feladata az áthaladó útvonalakon. Indiai-óceán délről északra, szinte kizárólag az aerodinamikai minőség felhasználásával oldották meg a szükséges repülési távolság és az elfogadható leszállási pontosság elérése érdekében.

A második szökési sebességgel a légkörbe való belépéskor az aerodinamikai minőség 0,3-0,5 tartományban elegendő; a „Zond” SA űrhajóállomás esetében 0,3-nak vettük, a belépési folyosót pedig 20 km-nek vettük a hagyományos perigeus magasságában (átlagos magasság 45 km), figyelembe véve a tartalék ballisztikus süllyedés korlátozásait. .

Leszállási pályák A légkörbe való belépéskor az elfogadott belépési folyosón belül két jellemző szakaszuk van: az első merülés, amikor a sebesség az első kozmikus sebességnél kisebb értékre csökken, és a második merülés, amely alig különbözik a pályáról való leszállástól, ill. meredek pályákkal egyesülnek a szakaszok. Az időbeli túlterhelési görbéknek két csúcsa van, amelyek aránya a kezdeti feltételektől függően változik. Átlagos szint a túlterhelés 5-7 egység, tartalék ballisztikus süllyedés esetén pedig 15-16 egység. A repülési tartomány szabályozásánál alapvető fontosságú a pálya kialakítása az első merülésből való kilépéskor (vagy a sebesség első kozmikus sebességre való csökkentésének szakaszában); például a Zond SA állomásnál a kilépési szög növelése 2500 km-rel növelte a hatótávolságot. A második merüléskor a vezérlés nem hatékony, és K = 0,3-nál ±350 km-en belül biztosított.

Hővédelem lényegesen intenzívebb körülmények között működik, mint a pályáról való leszálláskor (lásd 3.3. fejezet), ami megnövekedett követelményeket és 20-30%-os tömegnövekedést okoz vele szemben. A hővédelem kialakításánál figyelembe kell venni két fűtési csúcs jelenlétét és a szerkezet részleges hűtési tényezőjét a köztük lévő időintervallumban.

CA űrlap

A Vostok űrhajó esetében gömb alakú és ballisztikus süllyedést alkalmaztak. A gömb alak sajátossága, hogy a teljes aerodinamikai erő mindig áthalad geometriai középpont, és minden repülési módban magabiztosan biztosított a repülőgép statikus stabilitása. A szintén ballisztikus pályán ereszkedő Mercury űrszondákhoz egy elülső gömbszelvényt, egy oldalsó kúpos felületet (kúp félszöge 20°) és egy hengert a farokban (lásd 3.7. ábra, a) alkalmaztak. . A Gemini űrszonda visszatérő kapszulája hasonló alakú volt, de a tömegközéppont eltolásával körülbelül 0,2-es emelő-ellenállás aránynak megfelelő támadási szögben egyensúlyozott.

Hazánkban a Szojuz űrhajóval kapcsolatos munkára való felkészülés során különféle formájú műholdak és képességeik tervezését és elméleti tanulmányait végezték el, amelyek célja a legracionálisabb leszállási és leszállási módszerek megtalálása volt. A ballisztikus süllyedés és az aerodinamikai minőség széles skáláját, így a szárnyas kivitelt is figyelembe vették, valamint tanulmányozták a függőleges és vízszintes (repülős) leszállási módszerek jellemzőit is. Tanulmányok kimutatták a légkörben történő mozgás szabályozásának szükségességét, a körülbelül 0,3-as aerodinamikai minőség megfelelőségét mind a pályáról való leszálláshoz, mind a légkörbe való második menekülési sebességgel való bejutáshoz, valamint a szárnyas sémák alkalmazásának irracionalitása a legénység Földre való visszajuttatására. Kényszerítés nagy veszteségek tömegeket azok megvalósítására. A Szojuz űrszondára végzett kutatások eredményeként alacsony aerodinamikai minőséggel rendelkező irányított süllyedés és függőleges módszer leszállások. Az aerodinamikai konfigurációs lehetőségek elemzése a „fényszóró” típusú ereszkedő jármű alakjának megválasztásával zárult (3.15. ábra, a), amelynek elülső felülete gömb alakú volt, a kúpos oldala pedig simán alul lett. félteke. Ezzel egy időben úgy döntöttek, hogy a kiegyenlítő támadási szöget súlyexcentricitással, a mozgásvezérlést pedig gurulási fordulatokkal biztosítják. Ugyanakkor volt mód az SA csavarásával ballisztikus süllyedésre váltani.

Hasonló elveket amerikai szakemberek dolgoztak ki függetlenül, és ezek képezték az Apollo űrszonda lesüllyedésével kapcsolatos döntések alapját. Parancsterének formája (3.15.6. ábra) szintén elülső szegmentális felületű és oldalkúpos, de megnövelt félnyitási szöggel rendelkezett, és mintegy 0,45-ös emelő-ellenállás arányt biztosított. A Szojuz és az Apollo űrszondák leszálló járművei az alacsony aerodinamikai minőségű járművek közé tartoznak.

Az elülső gömbszeletű tengelyszimmetrikus formákat szegmentálisnak nevezzük. Használatuk legjellemzőbb példája a Szojuz és az Apollo űrszondák űrszondája. Az elülső szegmens görbületi sugara (lásd 3.15. ábra) kb. átmérővel egyenlő középső rész, amely szuperszonikus sebességnél magas légellenállási együtthatót és jó statikai stabilitást biztosít a támadási szögek kiegyenlítésénél, de az oldalsó és az alsó felületek formája jelentősen eltér egymástól. A Szojuz űrszonda SA kúpjának kis félszöge a kifejlesztett felső gömbfelülettel kombinálva nagy térfogati töltési együtthatót (a térfogat és a 2/3 teljesítmény aránya a középső területhez) ad. kör alakú statikus stabilitás érhető el. Az Apollo űrhajó e tekintetben vesztes alakja árnyékolt oldalfelülettel rendelkezik, ami javítja az aerodinamikai minőséget és javítja a melegedés elleni védelem feltételeit. Az SA mindkét formáját az első és a második kozmikus sebességgel történő ereszkedés során tesztelték, és megerősítették használatuk ésszerűségét.

A légkörbe süllyedő eszközök főbb lehetőségeit, alakjaikat és jellemzőit a táblázat tartalmazza. 3.1.

Hővédelem

A repülőgép aerodinamikai felmelegedéstől való védelmére szilárd anyagokat használnak, amelyek kellően ellenállnak az áramlás és a forma hő- és mechanikai hatásainak, valamint hőszigetelést, külső réteg SA-tervek; ezt a réteget hívják hővédelemés anyagok - hővédő.

Között lehetséges opciók A hővédelmi rendszerek közé tartoznak a sugárzó rendszerek, a hőelnyelő rendszerek és az ablatív rendszerek. A sugárzó rendszerek magas hőmérsékletű anyagból készült vékony külső héjon alapulnak, amely felmelegítéskor hőt sugároz a térbe, kiegyenlítve az aerodinamikus fűtésből származó hőáramlást. A héj anyagának megengedett maximális üzemi hőmérséklete korlátozza a bejövő hőáram termikus védelmének feltételeit. Az ilyen típusú védelmet a Mercury űrrepülőgépen alkalmazták, amelynek oldalsó kúpos felületét 0,4-0,8 mm vastag nikkel-kobalt ötvözet lapokkal borították, alatta hőszigetelő réteggel.

A hőelnyelő rendszerek nemcsak hőt bocsátanak ki, hanem fel is halmozzák azt egy olyan anyagban, amelynek hőkapacitásának nagynak és vastagnak kell lennie. Ilyen rendszert használtak a Mercury űrszondán az oldalsó, hőterhelésesebb zónában hengeres felület körülbelül 5,5 mm vastag berillium lemezek felhasználásával.

Ablatív rendszerek (abláció - tömegveszteség hevítéskor) lehetővé teszik a külső réteg megsemmisítését és a hővédelem tömegének részleges eltávolítását. Az érintett folyamatok összetettek és a felhasznált anyagtól függenek. Szerves műanyag használatakor annak külső rétege hő hatására pirolízisen megy keresztül, aminek következtében kokszmaradványok jelennek meg és gáznemű termékek szabadulnak fel. Idővel a kokszréteg növekszik, és a bomlási zóna leereszkedik az anyag mélységébe. A műanyag lebomlása során a beáramló hő jelentős része elnyelődik, és a keletkező gázok a porózus maradékon keresztül a határrétegbe fújva deformálják azt. és csökkenti konvektív áramlás, és a magas hőmérsékletű kokszréteg ráadásul hőt sugároz. A folyamatot az áramlásból és a gáznemű termékek égéséből származó mechanikai hatás következtében a kokszréteg egy részének magával ragadja. Az SA test hőszigetelését nem kokszolt ablatív anyagréteg és tüdőréteg hőszigetelő, ha az első alá van szerelve.

Kombinált és szublimáló ablatív anyagokat használnak. Az első esetben egy töltőanyagot (például üveget) visznek be az anyagba, amely megerősíti a kokszréteget, és a felületen megolvad és részben elpárolog. Az ilyen anyagok sűrűsége és szilárdsága megnövekedett. A szublimáló anyagok (például a fluoroplasztika) nem képeznek kokszmaradványt, hevítéskor a szilárd fázisból a gázfázisba kerülnek, és viszonylag alacsony a szublimációs hőmérsékletük és alacsony a sugárzással történő hőelvonásuk.

Ablatív anyagokat használtak az összes űrhajó elülső hőpajzsához, valamint az összes hazai és az amerikai Apollo űrhajó űrszondájának oldalfelületére. Különösen a Szojuz űrszonda leszálló modulján az elülső pajzs ablatív anyagból készül, azbeszt szövet töltőanyaggal, az oldalsó hővédelem pedig egy háromrétegű csomag, amely szublimáló anyagból, például fluoroplasztból készült, sűrű. ablatív anyag, például üvegszál, amely tartós héjat hoz létre, és hőszigetelő szálas anyag formájában, könnyű kötőanyaggal impregnálva. Ebben az esetben a hővédelem keresztirányú szakaszait (nyílások, illesztések stb.) sűrű ablatív anyagból készült szegélyek borítják. Ez a hővédelem egyszerű kialakítású és technológiailag fejlett.

Az Apollo űrszondán ablatív anyagot használtak az űrhajó testére ragasztott üvegszál alapú méhsejt szerkezet kitöltésére.

A hővédelem vastagsága a jármű felületén általában egyenetlen, és a hőáramok eloszlását és a jármű karosszériájának meghatározott hőmérsékletét figyelembe véve választják ki. Így az Apollo űrszondán a védelem vastagsága 8 és 44 mm között mozog.

A hővédelem kialakításánál figyelembe kell venni az anyagok melegítés közbeni lineáris tágulási tulajdonságait.

Elrendezési diagram

Az elrendezési diagram kidolgozásának célja a személyzet, a felszerelés és a fő szerkezeti elemek ésszerű elhelyezése a járműhöz választott formában, figyelemmel az igazítási és tömegminimalizálási követelményekre, a funkcionális követelményekre és korlátozásokra, valamint a problémák megoldására. a gyárthatóság és a működés (összevonás, berendezésekhez való hozzáférés stb.). Az elrendezési diagram keresése során meghatározzák vagy megadják a repülőgép geometriai méreteit és aerodinamikai konfigurációjának részleteit.

Példaként nézzük meg a Szojuz űrhajó leszálló modul elrendezési diagramjának elkészítésének alapjait. Mint ismeretes, a túlterhelésekkel szembeni legjobb tolerancia akkor érhető el, ha azokat a „mell - hát” irányban alkalmazzák, 78°-os szögben a hátvonal és az erővektor között. Ezért, figyelembe véve a teljes aerodinamikai erő eltérését (lásd a 3.10. ábrát), az üléseket a hátvonal mentén az SA tengellyel 70°-os szögben kell beépíteni. Egyedi támasztékkal, hevederrendszerrel és lengéscsillapítóval rendelkeznek, amely csökkenti a túlterhelést a leszállás során, amely mentén a mozgást (250 mm-es munkalöket) a szék az űrhajós lábainál elhelyezkedő zsanér körüli forgás kíséri (ábra 1). 3.16). Leszállás előtt a lengéscsillapítót „felhúzzuk” (az ülést a legmagasabb helyzetbe emeljük), ami felkészíti a munkára. Az űrhajós választott pozíciójával minden egyéb túlterhelés toleranciája biztosított repülés közben (a hordozórakéta működése, ejtőernyők behelyezése az áramlásba stb.).

Ha két lakható rekesz van, a járműnek minimális méretekkel kell rendelkeznie (lásd a 3.4. szakaszt), és ebben a tekintetben a meghatározó tényező a karosszéria átmérője azon a területen, ahol az üléseket felszerelik. A Szojuz űrszondát háromülésesnek tervezték, és a legkompaktabb üléselrendezésnek a „ventilátor” bizonyult (lásd 3.16. ábra). A székek között a generatrix mentén kúpfelület igazítási okokból két ejtőernyős rendszer konténer került beépítésre; nál nél nagy sűrűségű fektetés (0,5 - 0,6 kg/l) ill nagy tömeg hozzájárulnak a jármű súlypontja kívánt oldalirányú elmozdulásának megteremtéséhez. Egy ilyen séma alapján, és figyelembe véve a felszerelések ülés alatti részében és a fülke falán való elhelyezésének lehetőségét, meghatározták a jármű fém karosszériájának átmérőjét (az elfogadható minimálisan), és 2 m.

A Szojuz űrszondában az ülésükön ülő űrhajósok előtt van egy központi műszerfal (lásd 3.16. ábra), melynek szélei mentén, a műszerfal alatt találhatók a vezérlő- és jelzőberendezések - optikai műszer a dokkolás közbeni megfigyeléshez és az űrhajó kézi tájolásához, az ülések jobb és bal oldalán pedig megfigyelőablak található; vezérlőkarok a központi ülésre vannak felszerelve. A berendezés nagy része az elülső fenék műszerkereteire került, amelyekre lágy landolású hajtóművek is vannak felszerelve, leereszkedéskor az ejtőernyős résznél ledobott elülső pajzzsal letakarva. Az ejtőernyős rendszereket lezárt tartályokba helyezik, és a fedelük elengedésekor bevezetik az áramlásba. A ereszkedő járműben egy gyorsan nyitható nyílás található, melynek hővédelmébe résantenna került. Az alacsony tolóerejű sugárhajtóműveket és az ezeket tápláló egykomponensű üzemanyagtartályokat a túlnyomásos körön kívül helyezik el.

A kétüléses Szojuz űrszondában a bal oldali ülés helyére hengerekkel és szerelvényekkel ellátott keretet szerelnek fel, amely az űrhajó nyomáscsökkenése esetén levegőt juttat a szkafanderekhez.

Orbitális repülés során az űrjármű és a pályatér összekapcsolódik, csatlakozásukat tömítik, így egyetlen nyomás alatt álló kör alakul ki. Leereszkedés előtt piroeszközökkel szétválasztják őket. Az SA-t az átmeneti rekeszhez (lásd 3.8. ábra) az elülső pajzson átmenő fémkötések kötik össze, amelyek külső végeit a CC leválasztásakor az átmeneti rekesz pirolockjai oldják.

A Szojuz űrhajó elrendezésének és méreteinek megválasztása a maximális tömörség követelménye volt, ami különösen megnehezítette a mérnöki keresést. A CC működési tapasztalatai megerősítették a racionalitást hozott döntéseket valamint a légi jármű műszaki jellemzőinek a küldetési feladatoknak való megfelelése.

Nézzük meg a meglévő és már használt ereszkedő járműveket a hőáram eloszlás szempontjából. A leszálló jármű mozgási energiája, bár nagyon nagy, könnyen kiszámítható. A leereszkedő jármű fékezése során felszabaduló energia a légkörben csak kis része (1-2%) megy a fűtésére, míg ennek nagy része felmelegíti a környezőt. levegő környezetés eloszlik a légkörben. Gyakorlatilag a leszálló jármű rendelkezésére álló energia ezen 1-2%-át kell felhasználni a létrejövő hővédelem kiszámításához.

Általánosságban elmondható, hogy az űrhajózásban az energiát pazarlóan költik el. Amikor egy űrhajót indítanak, a meghajtórendszerben elégetett tüzelőanyag-energia mindössze 1-2%-a megy el az űrhajó mozgási energiájának növelésére. A fennmaradó részt a gázok melegítése és légkörbe való kibocsátása során keletkező veszteségekre, a hordozórakéta első lépcsőinek mozgási energiájának mozgatására és növelésére, az űrhajó potenciális energiájának növelésére stb. költik. A természetben gyakran megtalálható, amint azt Petryanov-Sokolov akadémikus is mutatja, az ásványok feldolgozásának hatékonysága a Földön csak 1–2%, de ezek az egybeesések valószínűleg egy másik beszélgetés témája.)

A hőáramlásnak való kitettség időtartama és a légellenállás nagysága egyaránt függ a légkörbe való belépés szögétől. Nagy belépési szögeknél az ellenállás olyan meredeken növekszik, hogy a túlterhelés mértéke eléri a több száz grammot. Ez jellemző volt az első generációs Venera bolygóközi állomásokra (a Venera-8-ig bezárólag). Az atmoszférikus belépési szögük elérte a 62-65°-ot, a túlterhelési értékek pedig 450 g-ig terjedtek. Ez azt jelenti, hogy a leszálló jármű minden egyes eszköze, minden eleme 450-szer nehezebbé vált, és ugyanolyan nyomást gyakorolt ​​a támasztékra, ahol azt rögzítették, mint az összeszerelő műhelyben a leszálló járműbe történő beszereléskor.

Hosszú idő A Venera űrszonda súlytalan körülmények között kering a Földtől a Vénuszig terjedő bolygóközi pályán, amikor a leszálló jármű négy hónapig nem éri erőterhelést. És csak a Vénusz légkörével találkozva, hirtelen, hirtelen, a óriási erő- a légköri ellenállás ereje, amely, mint egy erőteljes prés, arra törekszik, hogy összetörje a leszálló járművet. Ugyanakkor két hatás nyomásának van kitéve egyszerre: a légkör ellenállási erejének és egy erőteljes hőenergia-áramlásnak. Ez megtörténik minden olyan leszálló járművel, amely része egy bolygóközi állomásnak és egy űrhajónak is, amikor az űrhajósok visszatérnek a Földre.

A hővédelem elülső külső rétegei szublimálódnak, azaz elpárolognak, és a légáramlás elszállítja őket, fényes nyomvonalat hozva létre a légkörben. A lökéshullám magas hőmérséklete ionizálja a légkörben lévő levegő molekulákat - megjelenik a plazma. A plazmatakaró lefedi a leszálló jármű nagy részét, és képernyőként lefedi a légkörön átszáguldó ereszkedő járművet, és ezáltal megfosztja a kommunikációt az űrhajósokkal vagy az automata jármű rádiókomplexumával a leszállás során. Ezenkívül földi körülmények között az ionizáció általában 120-15 km magasságban képződik, maximum 80-40 km tartományban.

Leszálló járművek alakjai. Mindenekelőtt megjegyezzük, hogy a légkörrel rendelkező bolygókra szánt leszálló járművek akár irányítás nélküli - ballisztikus pálya mentén történő - süllyedésre, akár a légkörben manővereket biztosítani képes mozgásvezérlő rendszerrel való leszállásra készíthetők. Természetesen a fejlettebb, vezérlőrendszerrel felszerelt ereszkedő járművek is képesek ballisztikus pálya mentén leereszkedni.

Az első mesterséges földi műholdakhoz használt leszálló járműveket labda alakúra készítették. Ezek a műholdhajók, a Vostok és a Voskhod űrhajók, valamint a bioműholdak leszálló járművei. Leszállásuk ballisztikus pálya mentén zajlott, ami nem különbözik a természetes „leszálló járművektől” - a meteoritoktól. A labda forma a természetben a legegyszerűbb és legelterjedtebb. Ez a csillagok, bolygók, kis vízcseppek stb. alakja.

A gömb alakú szerkezetre a légellenálláson kívül semmilyen más erő nem hat, nem számítva a gravitációs erőt. Az aerodinamikusok azt mondják, hogy a labda minősége nulla, vagyis nulla az emelőerő, amikor a labda körül áramlik a légkör. A gömb alakú kialakításnál a túlterhelés nagysága a repülési sebességtől és a légkörbe való belépés szögétől függ. Mert Mesterséges műhold A Földön, amelynek keringési sebessége valamivel kisebb, mint 8 km/s, a belépési szögnek kicsinek, egy vagy több fokos nagyságrendűnek kell lennie, hogy a túlterhelések ne haladják meg a 10 g-ot, ami nagyon fontos egy ereszkedő jármű pályamentesítéséhez. egy csapat.

Mi szükséges ahhoz, hogy amikor a kozmonauták leszállnak a pályáról, kényelmes körülmények legyenek, azaz a föld gravitációjának gyorsulásával (azaz csaknem 10 m/s 2-rel) lassulás következzen be?

Először is, a fékútnak 3200 km hosszúnak kell lennie. Másodszor, ha semmi nem zavarja, vagyis ha nem veszik figyelembe a légkört, akkor járó motor mellett 800 másodpercbe telt volna leereszkedni. Ám szárazföldi körülmények között a léghéj nem tud olyan simán fékezni ballisztikus süllyedés során, és a fékezés élesebben, nagyobb túlterhelés mellett történik.

Más szóval, a túlterhelés mértékének csökkentése érdekében a süllyedést nem ballisztikus pálya mentén, hanem emelőerő alkalmazásával kell végrehajtani. Ebben az esetben aerodinamikai minőséggel rendelkező ereszkedő járművet kell használni. A labda, mint már említettük, nem rendelkezik aerodinamikai minőséggel, de a lemez, ha ferdén van elhelyezve a légáramlásban, az emelőképesség jelenlétét mutatja Az űrhajózásban ilyen lemezt használtak (bár keresztmetszete kerek és a felé domború áramlás), és a hátsó személyzeti fülkében helyezték el - kiderült, hogy egy fényszóró formájú leszálló jármű.

Ennek a kialakításnak az aerodinamikai minősége legfeljebb 0,35, vagy más szóval, mozgás közben, a fényszóró elülső falának bizonyos dőlésszögénél emelőerő keletkezik, amely eléri a húzóerő 35% -át. Az emelőerő lehetővé teszi a laposabb pálya mentén történő leereszkedést, kisebb túlterhelés mellett. Ez a forma a Szojuz, Mercury, Jsmini és Apollo űrszondák leszálló járműveire jellemző. Igaz, a Mercury hajó nem tudta felhasználni az alakját az emelés létrehozására. A hajó kialakítása ezt nem tette lehetővé, és a jármű leereszkedése mindig ballisztikus pálya mentén történt.

Mit kell létrehozni a fényszóró elülső falának megdöntéséhez, amikor levegő áramlik körülötte?

Rizs. 1. A leszálló jármű tömegközéppontjának elmozdulása: 1 - emelőerő; 2 - repülési irány; CM - tömegközéppont; CD - nyomásközéppont; a legmasszívabb berendezések területe árnyékolt

Ezt elvileg egy orientációs rendszer segítségével is meg lehetne tenni. Igaz, az üzemanyag-fogyasztás nagyon lenne nagy értékek: végül is jelentős vezérlőnyomatékokat kellett létrehozni az aerodinamikai erők hatására fellépő nyomatékok kompenzálására. És a hatalmas mennyiségű üzemanyag elköltése szempontjából ez az út elfogadhatatlan.

Egyszerűbb megoldás a tömegközéppont eltolása a szimmetriatengelyhez képest. A fényszóró az elülső falat használja fő teherviselő felületként - az alsó, amely viszonylag enyhe görbületű gömb szegmensének formája. A leszálló jármű oldalsó felülete vagy kúp alakú, vagy egy kúp és egy gömb egy része kombinációja. A berendezés leereszkedése először alulról történik. Mivel a leszálló jármű látszólag egy forgástest, nyomásközéppontja (a keletkező aerodinamikai erő) a szimmetriatengelyen helyezkedik el. Tehát a vegyes tömegközéppont az alsó és a nyomásközéppont között helyezkedik el.

Ez a beállítás biztosítja a leszálló jármű stabil helyzetét a légáramlásban (alul előre), valamint aszimmetrikus áramlást a leszálló jármű körül. Ez utóbbinak köszönhetően a szembejövő áramlásra merőleges emelőerő jelenik meg (1. ábra).

A mesterséges földi műhold pályájáról leszállása sikeresen végrehajtható a kezdeti feltételek széles tartományában, elfogadható túlterhelés és termikus terhelés mellett, mind ballisztikus süllyedés, mind süllyedés során a leszálló jármű aerodinamikai minőségével. Ebben az esetben széles körben alkalmazzák a süllyedés alatti mozgásvezérlő rendszert, amely a süllyedő jármű vezérlésének módszerén alapul, programozottan a dőlésszög mentén (állandó támadási szög mellett), amely biztosítja a repülés közbeni változást. hatékony erő- az emelőerő vetülete a függőleges síkra. Ez a módszer meglehetősen kis szabályozási nyomatékot igényel, a gördülési szög úgynevezett statikus semlegessége és a légáramlási minta invarianciája miatt a szabályozási folyamat során.

De már amikor az űrszonda visszatér a Holdra való repülés után, amikor a földi légkörbe való belépés sebessége megközelíti a második szökési sebességet, a leszállás problémája bonyolultabbá válik a túlterhelés növekedése és az intenzitás növekedése miatt. a hőáramlástól. A süllyedés problémájának sikeres megoldásához ebben az esetben nagyon pontosan fenn kell tartani a légkörbe való belépés „folyosóját”, amely meghatározza a határokat a légkörbe való belépés szöge szerint. Nagy szögek esetén nagy túlterhelések lépnek fel, és fordítva, nagyon kis szögeknél előfordulhat, hogy a légkör nem „fogja be” a leszálló járművet, mivel a mozgással szembeni ellenállása jelentéktelen. Vegye figyelembe, hogy a bejárati folyosó határai a leszálló jármű aerodinamikai jellemzőitől és attól is függnek, hogy a jármű aerodinamikai minőségét hogyan használják fel a légkörbe merülés kezdeti szakaszában. Ezenkívül a repülési sebesség növekedésével a légköri belépési folyosó szélessége csökken, és ez a navigációs és korrekciós rendszer pontosságának növekedéséhez vezet a pálya megközelítési szakaszán.

Egy mozgásvezérlő rendszerrel rendelkező ereszkedő járműnél a Holdról való visszatérés másképp is megoldható. Megfelelően meredek belépés esetén a légkörbe, amikor a belépési szög nagyobb, mint 2°, a leszálló jármű pályája még alacsony ütési szög állandó értékei és kis minőségi tényező (0,2-0,3 között) esetén is, emelkedő szakaszokat tartalmaz, azaz a jármű feldúlhat. Ebben az esetben a leszálló jármű kétszeres bemerítése a légkörbe megengedett (2. ábra). Amikor a Földet a második szökési sebességgel, 3°-os belépési szögben közelíti meg, a süllyesztő modul az első merülést követően a légkört a következő időpontban hagyja el. elliptikus pálya majd újra belép a légkörbe, de a kilépési ponttól 10 000 km távolságra.

Rizs. 2. Kettős bemerülés a légkörbe: 1 - első belépés a légkörbe; 2 - kilépés a légkörből; 3 - második visszatérés; 4 - leszállás; 5 - a légkör hagyományos határa; 6 - bejárati folyosó

A pontos leszállóhely biztosítása azonban nehéz, mivel a sebesség 0,001 (kb. 8 m/s) eltérése a számítotttól a másodlagos légköri belépési pont tartományának 300 km-es eltéréséhez vezet, és a a pálya hajlásszögének 0,1°-os eltérése 180 km-es hatótávolsághoz vezet. Ennek a bizonytalanságnak a csökkentése érdekében a pályának a lehető legnagyobb dőlésszöggel kell rendelkeznie a légkörből való kiindulási ponton. Igaz, ennek a szögnek az értékét korlátozza a leszálló jármű aerodinamikai minőségi tartaléka, valamint a maximális túlterhelések megengedett határa (különben az első szakaszban mélyebb merülések lesznek a légkörbe). A repülés közbenső szakaszában a jármű irányítása lehetetlen, ezért a halmozott hatótávolság csak a második légköri merüléskor kompenzálható.

Hangsúlyozzuk, hogy a leszálló jármű képességeinek mérlegelésekor a pályáról visszatéréskor és a holdpályákról gondoskodtunk a jármű mozgásának szoftveres vezérléséről. A pályáról való visszatéréskor azonban olyan helyzetek adódhatnak, amikor lehetetlenné válik az ereszkedési pálya aerodinamikai erők segítségével történő szabályozása. Például, ha hirtelen az ereszkedő modult nem lehetett tájékozódni a légkörbe való belépés előtt, vagy mondjuk a vezérlőrendszert nem lehetett felkészíteni. Ezekben a helyzetekben ballisztikus süllyedést kell végrehajtani egy olyan pálya mentén, amely az eszköz emelő- és oldalirányú aerodinamikai erőinek felhasználása nélkül alakul ki.

Ebben az esetben olyan pályát választanak ki, amely lényegesen kisebb teret biztosít a leszállóhelyeknek, és elkerüli az elfogadhatatlanul nagy túlterheléseket. Nagy túlterhelések pedig nagyon is lehetségesek, ha a leszálló jármű mondjuk 180°-ban fejjel lefelé lép be a légkörbe, vagyis amikor az emelőerő nem nyomja felfelé a járművet, hanem arra kényszeríti, hogy a légkör még sűrűbb rétegeibe merüljön, és az ereszkedés meredekebb. A szükséges ballisztikus süllyedés megszervezése azonban meglehetősen egyszerű - elég azt mondani a készüléknek, hogy a repülési iránnyal egybeeső tengely körül forogjon. Ezzel a forgással a keresztirányú aerodinamikai erők hatása minimálisra csökken.

Hővédő bevonat. Mint már említettük, a hordozórakéta által az űrrepülőgépnek juttatott szinte teljes energiát a légkörben kell eloszlatnia a fékezés során. Ennek az energiának egy bizonyos része azonban a leszálló jármű felmelegedéséhez vezet, miközben áthalad a légkörön. Megfelelő védelem hiányában fémszerkezete a légkörbe kerülve kiég, és a készülék megszűnik. A hővédelemnek jó hőszigetelőnek kell lennie, azaz alacsony hőátadó képességűnek és hőállónak kell lennie. Bizonyos típusú mesterséges anyagok - műanyagok - megfelelnek ezeknek a követelményeknek.

A leszálló járművet általában ezekből a mesterséges anyagokból készült, több rétegből álló hővédő pajzs borítja. Sőt, a külső réteg általában viszonylag erős műanyagokból áll, amelyekben a leginkább tűzálló anyag a grafit töltet, a következő hőszigetelő réteg pedig leggyakrabban üvegszálas töltetű műanyag. A hőszigetelés tömegének csökkentése érdekében az egyes rétegeket általában méhsejt alakúak, porózusak, de elegendő mennyiségben készítik el nagy szilárdságú.

A hőbevonat vastagsága a leszálló típusától és céljától függ. Például a Venera-14 állomás leszálló moduljában a hővédő bevonat vesztesége a Vénusz légkörén való áthaladáskor körülbelül 30-70 mm vastag volt. védő képernyő. Következésképpen a hővédő bevonatnak elég vastagnak kell lennie ahhoz, hogy megőrizze a leszállóegység fémszerkezetét. Ez pedig már a leszálló jármű megengedett tömegének jelentős százalékát teszi ki. Így a Vostok űrszonda 2460 kg tömegű leszálló modulja esetében a gömb alakú hővédelem tömege 800 kg volt.

Tehát magas hőmérsékletnek kitéve a hővédő bevonat a felületről kiindulva nagyon felforrósodik, majd elpárolog, ezáltal elszállítja a felesleges hőenergiát a leszálló járműből. A hővédő bevonat tömegének csökkentése érdekében a maximális vastagsága csak a hőáramlás legnagyobb hatásának kitett helyeken fordul elő. A fényszóró típusú ereszkedő járműveknél ez az alsó rész, a kisebb melegítésnek kitett oldalfelületek pedig elenyésző vastagságú hővédelemmel rendelkeznek. Ezen túlmenően az egyes ereszkedő járműveknél a legnagyobb lassító szakaszon való áthaladás és a hőterhelés megszűnése után az elülső részről (alulról) lekerül a masszív hővédő képernyő.

Ejtőernyős rendszer. Az intenzív aerodinamikus fékezés után a leszálló jármű mozgása viszonylag egyenletessé válik. Csökkenésének sebessége a Föld közelében lévő légkör különböző struktúráinál 50-150 m/s tartományba esik. A leszálló jármű megőrzése és a személyzet biztonsága érdekében a leszállási sebességnek lényegesen alacsonyabbnak kell lennie. Így például a vízre való leszállás sebessége nem haladhatja meg a 12–15 m/s-ot, szárazföldön (kemény talajon) - 6–9 m/s. Összehasonlításképpen megjegyezzük, hogy egy ejtőernyős 5-8 m/s sebességgel landol. A leszálló jármű Földre zuhanásának sebességének csökkentésére különféle ejtőernyős rendszereket alkalmaznak.

Ezen rendszerek tömege a leszálló jármű tömegének is egy részét teszi ki, és általában a jármű tömegének növekedésével arányosan nő az ejtőernyős rendszer tömege is. Az ejtőernyős rendszer légtálcába való bevezetése és a lombkorona telepítése, bár nem egyszerű feladat, a gyakorlati űrhajózásban sikeresen megoldott. Viszonylag nagy repülési sebességnél a fő ejtőernyő nagy ernyőjének bevezetése olyan nagy terhelésekhez vezet, amelyeket az ejtőernyő anyaga esetleg nem bír el. Ugyanakkor a nagy terhelések a készülék legénységét is érintik. Szerkezetileg ezt a problémát ejtőernyős rendszerrel oldják meg.

Először egy pilóta ejtőernyőt kell kihúzni a tető kis munkaterületével együtt az ejtőernyőrekesz fedelével együtt, amelyet le kell lőni. Ez a pilóta csúszda bevezeti az ejtőernyő fedelét a szembejövő légáramba. Ennek eredményeként a leszálló jármű süllyedési sebessége csaknem felére csökken, majd a fő ejtőernyőt egy fékező ejtőernyő segítségével helyezik be. Sőt, leggyakrabban nem a fő ejtőernyő teljes előtetőjét vezetik be, hanem annak egy részét. A leszálló jármű sebességének további csökkenésével a zsinór, amellyel a főernyőt zátonyolják, elvágják, majd a fő ejtőernyő előtetője teljesen kinyílik.

A fő ejtőernyős ernyő nagy munkaterület, amely lehetővé teszi a süllyedés sebességének a legénység és maga a leszálló jármű számára biztonságos értékekre történő csökkentését. A leszálló járművet azonban alapvetően lehetetlen teljesen lelassítani egyetlen ilyen ejtőernyővel. Ezért a fő ejtőernyő a leszálló jármű tömegétől függően egy vagy több tetővel rendelkezhet. Előfordul, hogy a fékező- és főejtőernyők kaszkádja helyett kezdetben zátonyos főejtőernyőt használnak, de a süllyedési sebesség csökkenésével a zátonyzást egy vagy két szakaszban eltávolítják.

Kényelmes a végső fékezés pormotorokkal. Ezek a motorok közvetlenül az érintés előtt kapcsolnak be a Föld felszíne, és 2-4 m/s-ra csillapítják a süllyedési sebességet. Vegye figyelembe, hogy a Mercury, Gemini és Apollo amerikai űrhajók leszálló járművei csak ejtőernyős rendszerrel voltak felszerelve, és nem használtak rajtuk lágy leszálláshoz szükséges pormotorokat, mivel ezek a leszálló járművek az óceánban - a vízen - landoltak. .

Az Endeavour sikló leszállt a kaliforniai Edwards légibázison. Az űrhajó két leszállási kísérletét a Canaveral-foknál törölték a rossz időjárás miatt.

Az űrhajó földre süllyedését hagyományosan három szakaszra osztják: deorbit; repülés a légkörben; tényleges leszállás.

Az eszköz hatalmas kinetikus energiájának nagy része - a 7,9 km/s-os keringési sebességtől a kis (szubszonikus) sebességig - a második szakaszban - a légkörben való repülésben - kialszik. Ebben az esetben súlyos hőmérsékleti és túlterhelési viszonyok lépnek fel. Mindkét tényező - a felmelegedés és a túlterhelés - veszélyes lehet a készülékre és az emberekre egyaránt, és tervezési megoldásokat és a süllyedési pálya speciális szabályozását egyaránt igényli.

Ha a jármű aerodinamikai minősége (az emelőerő és a repülőgép vonóerejének aránya) nulla, akkor a süllyedés ballisztikus, vagyis irányíthatatlan, meredek pálya mentén. A ballisztikus süllyedés pályáját az űrhajó adott jellemzőihez és bizonyos pontossággal ismert légköri paraméterekhez előre kiszámítjuk; Ennek a pályának a alapján választják ki az űreszköz légkörbe való belépésének helyét és szögét, biztosítva a leszállást egy adott területen. A ballisztikus süllyedés során fellépő túlterhelés nagysága szinte kizárólag a légkörbe való belépés szögétől (a pálya lokális horizonthoz viszonyított hajlásszögétől) függ. Ha a belépési szög 0,5-1 fok, akkor a túlterhelés csúcsértéke eléri a 8-10 egységet. Minél nagyobb a belépési szög, annál meredekebb a pálya és annál nagyobb a g-erő.

Az első Vostok és Mercury űrszondáknál a ballisztikus leszállás alapeset volt. Az ilyen típusú hajók ballisztikus pályán tértek vissza a pályáról, mivel gömb alakú törzsük gyakorlatilag nem hozott létre emelést, aerodinamikai tulajdonságaik pedig a nullához közelítettek. Egy orvosi vizsgálat során az első űrhajóscsoportot 12 egység maximális G-erőnek tették ki.

Ha az eszköz aerodinamikai minősége 0,3-0,7, akkor a süllyedés ún félballisztikus vagy csúszó. A csúszó süllyedés az űrhajók következő generációjának standard opciója lett. A Szojuz űrszonda leszálló járműve (DA) egy gömb alakú szegmens formájú elülső pajzsból és a mögötte elhelyezkedő, csonka kúp ("fényszóró") formájú testből áll. A légkörben való mozgás során az eszköz egy bizonyos (kiegyensúlyozó) támadási szögben kiegyensúlyozott. Ez kis emelőerőt hoz létre, amely lehetővé teszi az ereszkedési pálya szabályozását. A maximális túlterhelés fékezés közben 4 egység.

Ha a jármű aerodinamikai minősége egynél nagyobb, akkor a süllyedés is az lesz tervezés. Ilyen süllyedésnél van emelőerő. A sikló ereszkedés megkönnyíti az űrhajósok leszállását, mivel lassabb fékezést biztosít, aminek következtében a G-erő 3-4 egységre csökken. Ezenkívül a siklóernyős süllyedés során alapvetően lehetséges a légkörben a repülés hatótávolságának és irányának szabályozása, ami lehetővé teszi vagy pontosabb leszállást, vagy leszállási terület kiválasztását a süllyedési folyamat során.

Amikor lágy leszállást hajtanak végre a Hold felszínén, amelynek nincs légköre, az űrhajót sugárhajtóművek fékezik. Ezt a fajta leereszkedést ún sugárhajtású süllyedés. Gyakorlati megvalósítást kapott a „Luna-9”, „Luna-17” stb. projektekben.

Végül is alapvetően lehetséges kombinált süllyedés a légkörben, azaz. olyan süllyedés, amelyben a fékezés az aerodinamikai erők és a reaktív erő együttes hatására történik.

Jelenleg tartalék opció a leszállást ballisztikus süllyedésnek tekintik. A Szojuz-18 űrszonda (Vaszilij Lazarev és Oleg Makarov űrhajósok) 1975. április 5-i balesete után tartalékként mutatták be. Ebben az esetben a készülék a tervezett leszállóhelytől több tíz vagy akár több száz kilométeres távolságra is leszállhat. Ezenkívül a ballisztikus leereszkedés során az űrhajósok túlterhelést tapasztalnak, amely majdnem kétszer olyan erős, mint a normál.

Az anyag nyílt forrásból származó információk alapján készült

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete