Annyira hasonló és annyira különböző Szojuz és Apolló. Amerikai hajók leszálló járművei

Az első űrhajó elindítása először a mesterséges földi műholdak pályájára, majd a Hold és a bolygók felfedezése lett a gyakorlati kozmonautika első állomása. A közelgő emberes űrrepüléssel kapcsolatban azonban szükség volt az űrhajó (vagy annak egy része) visszatérésére a Földre. A Hold és a bolygók tanulmányozására szánt űrhajók viszont megkövetelték a vizsgált égitestre történő leszállás problémájának megoldását. E problémák megoldását bonyolította az űreszközök nagy sebessége. Az űrhajó repülési sebessége a Földhöz és más testekhez képest Naprendszer a Holdnál 2,4 km / s, a Jupiter esetében pedig 60 km / s. És ez a feltétele a kezdeti nulla sebességnek a bolygótól távol (ahogy a szakértők mondják, a sebesség végtelen). Nagy kezdeti sebességeknél, azaz a nullától eltérőnél a találkozás sebessége még nagyobb lesz.

Még akkor is, ha az űreszközt egy égitest mesterséges műholdjának pályájára viszik, a testhez viszonyított sebesség csak körülbelül 1,4 -szer lesz kisebb (például a Hold esetében - 1,7 km / s, a Jupiter esetében - körülbelül 43 km) / s). Az űrhajó és az égitest közvetlen ütközése ilyen sebességgel az űrhajó teljes megsemmisítéséhez és megsemmisítéséhez vezet. Ezért a Földre vagy más bolygóra való leszálláshoz szükséges volt az űreszköz sebességét elfogadható értékre csökkenteni. Ezen túlmenően, ennek a sebességnek a csökkenésének egészen simának kell lennie, hogy biztosítsa az űrhajósok biztonságát a Földre való visszatéréskor, de éles lehet a bolygóközi állomásoknál is, amikor más bolygókra száll, és ha automatikus rekeszeket szeretne visszajuttatni a pályákról.

A rádióadásokban és az újságokban az a kifejezés fogalmazódott meg, hogy "Miután sikeresen befejezték a világűrben végzett munkát egy mesterséges Föld műhold pályáján, a leszálló járműben lévő űrhajósok biztonságosan visszatértek a Földre". Miért akkor a leszálló járműben, és nem a Szojuz űrhajóban, amelybe az űrhajósok átutaztak Salyutból?

A "leszálló jármű" fogalma csak az űrhajózás fejlődésének egy bizonyos szakaszában jelent meg. Ez a koncepció nem jellemző a korábban feltalált, számunkra ismertebb szárazföldi szállítási típusokra: közúti és vasúti, tengeri és légi bélésekre. Mindezek a szárazföldi szállítási módok abban a formában érkeznek meg rendeltetési helyükre, amelyben elindultak. Nem láttunk és nem hallottunk utasokat, akik felszálltak a vonatra, és vonat nélkül érkeztek a célállomásra egy külön rekeszbe. A gép pedig szállítja az utast, teljesen leereszkedve, eredeti formájában, a repülőtér kifutópályáján.

Mi itt a baj? Miért szokták az űrhajó különálló részeit leszállni?

Mielőtt válaszolna ezekre a kérdésekre, fontoljuk meg és hasonlítsuk össze a szokásos szárazföldi szállítási típusok, valamint az űrhajók és az automatikus állomások sebességét. A tengeri és folyami hajók maximális utazási sebessége 10-20 m / s (36-72 km / h), az autóké 20-40 m / s (72-144 km / h), a nagy sebességű vonatok akár 60 m / s (kb. 200 km / h), utasszállító repülőgépek -80-250 m / s (300-900 km / h). Az űrhajók 2-3 nagyságrenddel nagyobb sebességgel repülnek. Ahhoz, hogy egy test a Föld mesterséges műholdjává váljon, tájékoztatni kell azt körülbelül 8000 m / s sebességről, bolygóközi állomások, mint például a "Vénusz" és a "Mars" esetében - több mint 11500 m / s. Még távolabbi bolygókra való repülés esetén még nagyobb sebességre van szükség.

Vegye figyelembe, hogy a mesterséges Föld műholdjának körülbelül 8 km / s sebessége 10 -szer nagyobb, mint a fegyverből kilőtt golyó sebessége. Csak egy Münchausen báró repült nagyjából golyósebességgel, ágyúgolyón lovagolva, és még ez is benne volt a mesében. És most egy mesterséges Föld -műhold pályáján lévő űrhajó tipikus sebessége 10–20 -szor nagyobb, mint egy ágyúgolyóé. Az űrhajósok pedig az űrhajóban és a pályaállomáson belül élnek és dolgoznak.

Az űrhajó mozgásának mozgási energiája nagyon magas. Ha például egy golyó még kisebb sebességnél is erősen deformálódik és felmelegszik, amikor egy akadályba ütközik, akkor mi lesz egy óriási sebességű űrhajóval, amikor a Föld felszínére vagy a Naprendszer egy másik testébe ütközik?

Nagyon sok ilyen "kísérletet" végeznek a természetben. A Hold felszínén és a Naprendszer néhány más testén sok kráter található különböző méretek- egy métertől 200 km -ig és tovább. A Holdon már kis teleszkópban is láthatók, a Naprendszer többi testének azonos tisztaságú testeinek felszíne láthatóvá vált, miután űrhajók repültek hozzájuk. Ezek a kráterek sokkos eredetűek, mivel a meteoroidok és más, viszonylag kis tömegű égitestek leestek. Vannak ilyen kráterek a Földön. Ezek közé tartozik a híres arizonai kráter, valamint a Sikhote-Alin meteorit bukásából származó újabb kráterek és mások.

A pusztulás mellett a leeső test szörnyű hőmérsékletekre is felmelegszik a hatalmas mozgási energia hővé alakításának köszönhetően. Így például egy 8 km / s sebességgel repülő mesterséges Föld -műhold energiája 32 MJ / kilogramm tömeg, míg a Jupiterhez képest második kozmikus sebességgel (60 km / s) repülő űrtest 1800 MJ energia kilogrammonként ... Ha például a jeget megolvasztják, majd a kapott vizet addig melegítik, amíg teljesen el nem párolog, akkor csak 3 MJ -nál többre van szükség minden kilogramm tömegre. Amikor a fémeket olvadásig hevítik, majd a teljes elpárologtatásig forralják, 8 MJ vasra, 6,5 MJ rézre, 7,16 MJ magnéziumra, 11,6 MJ alumíniumra lesz szükség minden tömeg kilogrammonként.

Következésképpen, ha az összes mozgási energia, még a Föld mesterséges műholdja esetén is hővé alakul, akkor mind elpárolog, függetlenül attól, hogy milyen anyagból készült. Összehasonlításképpen megjegyezzük, hogy ha egy 60 m / s (200 km / h) sebességgel rohanó gyors vonat minden mozgási energiája hővé alakul, és teljes egészében a vonat fűtésére megy, akkor az alumínium-magnézium ötvözetekből készül , csak 1 ° C -ra melegszik fel. Ezt a fűtési különbséget az határozza meg, hogy a mozgó test mozgási energiája a sebesség növekedésétől nem lineárisan, hanem arányosan növekszik a sebesség négyzetével.

Mindezek az értékelések azt mutatják be, hogy az űrhajók tervezői milyen fontos és felelősségteljes feladattal szembesültek az űrhajósok biztonságos visszatérésének biztosítása érdekében a Földre, és ugyanakkor azt is megmutatják, hogy milyen óriási energiákkal kell megküzdeniük. Ebben az esetben két módja volt: az űrhajó lassítása, jelentős energia elköltése, és az űrhajó kellően hatékony hővédelmének biztosítása a felmelegedéstől a bolygó légkörében tapasztalt lassítás során. A természetes vágy itt az volt, hogy csökkentse a fékezésre fordított energiamennyiséget, vagy nagy energiaáramlásokkal összefüggésben viszonylag kis tömegű termikus védelmet biztosítson, de természetesen nem az űrhajósok repülésének biztonságának csökkentése miatt a Földre ereszkedés során.

Ez a probléma könnyen megoldható, ha arra a feladatra szorítkozunk, hogy ne a teljes űreszközt mentsük meg, hanem csak annak részét, amelyet leereszkedő járműnek hívnak. Ebben a külön rekeszben teljesen lehetséges elhelyezni a szükséges berendezéseket más bolygók, valamint az űrhajósok és a Földre szállított anyagok ellenőrzéséhez.

Tehát az ereszkedő járműveket úgy tervezték, hogy űrhajós-kutatót szállítsanak a Földre, vagy tudományos berendezéseket egy másik bolygóra, ahol a légkörben vagy a felszínen kutathatnak.

A LESZERELT BERENDEZÉS CÉLJA

A földközeli repülés körülményei között az ereszkedő járművet úgy tervezték, hogy egy űrhajóst szállítson a Földre, miután elvégezte a kutatási programot egy mesterséges Föld műhold pályáján, valamint a tanulmányokból származó anyagokat fénykép- és filmfilmek formájában. A technológiai kísérletek, stb. a Naprendszer testeinek kutatása tudományos berendezések komplexumát szolgálja a bolygó felszínére. Ennek a berendezésnek a segítségével történik a leszállás helyének fényképezése és a kép továbbítása a Földre, a talaj kémiai és mechanikai tulajdonságainak vizsgálata. Meghatározzák a légkör kémiai összetételét (ha van ilyen), a légkörben és a felszínen megvilágítást, a szél sebességét, az aeroszolok jelenlétét és még sok mást.

Az ereszkedő járművek űrhajósokat-kutatókat más szervekhez (különösen a Holdhoz) szállíthatnak, majd a leszálló jármű egy részének segítségével feltételesen bocsáthatják a bolygó mesterséges műholdjának pályájára a dokkoláshoz. fő hajó. A főhajó ereszkedő járműve pedig az űrhajósokat szállítja a Földre. Az űrhajós nélküli, automata berendezéssel felszerelt járművek visszatérési fokozatot is tartalmazhatnak.

Például a Luna-16 állomás, amely a Hold felszínén landolt, tartalmazott egy visszatérő szakaszt. Miután az ereszkedő járművet holdi talajjal töltötték fel, a visszatérő rakétát a Holdon található ereszkedő jármű aljáról indították el. Az indítást a helyi függőleges irányban hajtották végre, anélkül, hogy beléptek volna egy mesterséges holdhold pályájára, és a repülési útvonal mentén egy kis süllyedő jármű érkezett a Földre. Összetételében a visszatérő szakasz rakétaegységgel (hajtórendszer tüzelőanyag -tartályokkal), műszerfülkével és ereszkedő járművel rendelkezett, amelyet a Földre való leszálláshoz szántak. A leszállógép Hold -talaj mintákat szállított a Földre, amelyeket átvittek tudományos intézmények kutatásra.

Az űreszközök leszálló járművei kialakításuk szerint két nagy csoportot alkotnak. Ezek ereszkedő járművek földi és sűrűbb légkörű bolygókra való leszálláshoz, és ereszkedő járművek, amelyek a Naprendszer légkör nélküli testeire való leszállásra szolgálnak. Az előbbi összetételében előfeltételként hővédő bevonat található, amely megakadályozza a süllyedő jármű túlmelegedését fékezéskor felső rétegek légkör. Az utolsó lassítási szakaszban általában ejtőernyős rendszert használnak a süllyedő jármű lágy leszállására.

A leszálló járművek második csoportja nem igényel hővédő bevonatot, amely védi a fékezést a légkörben, mert maga a légkör nincs. Az ejtőernyő vákuumban is haszontalan, mert nincs mivel megtölteni a lombkoronáját. A légköri testre ereszkedő jármű fő eleme a rakétamotorok, amelyek viszonylag hosszú távú működés közben kiolthatják a megközelítési sebességet az űrből jelentéktelen 1-10 m / s értékre. Ritka légkörű bolygón való leszálláshoz (például a Mars bolygón) mindkét módszert egymás után alkalmazzák: aerodinamikai fékezés a légkörben ejtőernyővel történő leereszkedéssel és végső fékezés a meghajtórendszer működése miatt.

Tehát a süllyedő jármű olyan készülék, amelyet lágy leszállás végrehajtására terveztek a Földre vagy a Naprendszer más testére annak érdekében, hogy megvédje az embert vagy a tudományos berendezéseket a nagy túlterheléstől és a hőáramlástól a légköri lassulás során.

FÉKELÉS ATMOSFÉRÁBAN

Eddig szárazföldi vagy sűrűbb légkörű bolygók leereszkedő járműveit használták az űrhajók Földre és Vénuszra való leszállására. A kronológiailag leereszkedő járművek, amelyek légköri bolygókra való leszállásra szolgálnak, korábban megjelentek, mint a nem légköri bolygók ereszkedő járművei. Az ereszkedő jármű első leszállását a Földre 1960 májusában hajtották végre. Ez egy pilóta nélküli műholdjármű volt, amelyet az emberes űrrepülés minden szakaszának tesztelésére terveztek. Az űrhajó legelső leszállása légköri testre (a Holdra) 1966. február 3-án történt (Luna-9).

Igaz, az űrhajó még 1959 -ben érte el a holdat, de ez a leszálló jármű távollétében történt, és a holdfelszínre gyakorolt ​​ütközés az űrhajó teljes megsemmisülését eredményezte. A zászlók különleges (térfogati) elrendezése azonban lehetővé tette, hogy némelyikük ép maradjon.

Amint már említettük, két fő módja van az űreszköz repülési sebességének csökkentésére: a műhold pályára bocsátásához használthoz hasonló meghajtórendszer használata és a bolygó légkörének lassulása. Az első módszer nagy mennyiségű üzemanyagot igényel a gigantikus sebesség kioltásához, és jelenleg a légkörű bolygók esetében, ha vegyi üzemanyagot használnak, gazdaságilag veszteségesnek tekintik.

A kozmikus testek légkörében való fékezés a természetben megszokott jelenség. A légkör jelenlétének köszönhetően leesett "égi köveket" találunk a Földön. Ezek kőből, vasból és köztes típusúak. A Földre hullott meteoritok a meteoroidok maradványai, amelyek keringtek a pályájukon és ütköztek a Földdel. Az atmoszférán való áthaladás kolosszális kezdeti repülési sebességgel költséges egy mennyei vendég számára. Ennek nagy része megolvadt, elpárolog és a légkörben diszpergálódik. De szerencsére nem minden, különben nem kellett volna meteoritokat találnunk.

A lényeg az, hogy a felszabaduló hőenergia nem megy teljesen a meteoroid vagy az űrhajó felmelegítésére (ezért az eső test összes mozgási energiájának hővé való átalakítására vonatkozó korábbi becslések túlzóak voltak). A hőenergia természete olyan, hogy hajlamos minden irányban változó intenzitással terjedni. A légkörben történő fékezéskor a hőenergia (és általában annak nagy része) átkerül a légkörbe.

Pedig a meteoroid sebessége nagyon nagy, amikor találkozik a Földdel - 11,2-72 km / s. Az elméleti számítások és a megfigyelési adatok azt mutatják, hogy 22 km / s -nál nagyobb találkozósebesség esetén a meteoroidok teljesen megsemmisülnek a Föld légkörében. Érdekes megjegyezni, hogy 1908. június 30 -án szemtanúk látták a "Tunguska meteorit" északnyugatról délkeleti irányba repülő nyomát. Következésképpen nagy szögben repült a Föld felé, és talán merőlegesen a mozgására. Így a találkozás sebessége több mint 30 km / s volt, ami az égitest teljes pusztulását okozhatja.

De térjünk vissza az űrhajó lassításának problémájához. Ne feledje, hogy még ha a légkör természetes lassulását is erre használjuk, mégsem tehetjük meg a hajtórendszer nélkül. A ritka légkörben történő lassulás miatti szabad leereszkedés a pályáról nem tekinthető elfogadhatónak, mivel ez nehézségeket okoz a leszállás idejének és helyének előrejelzésében. A hajtórendszer fékezési impulzust hoz létre annak érdekében, hogy a pályát úgy alakítsa át, hogy perigee része a légkör sűrű rétegeiben legyen. Ebben az esetben minél nagyobb a fékezési impulzus, annál meredekebben lép be az űrhajó a légkör sűrű rétegeibe, és annál intenzívebben lassul.

A lassítás intenzitását azonban korlátozni kell a személyzet és a műszerek számára megengedett túlterhelésekkel, valamint a süllyedő jármű kialakításával. Ezen okok miatt a légkörbe való belépés meredekségét kevésbé kell létrehozni. A süllyedő jármű mozgási energiájának nagy részét, amelyet a légkörben történő lassítás során hőenergiává alakítanak át, el kell oszlatni a külső környezetben, és csak egy kis részét képes elnyelni a szerkezet tömege vagy elnyelni a hővédelem a jármű rendszerei. A légkörben a gyengéd leszállási pályák mellett a túlterhelések szintje és a fűtés intenzitása alacsonyabb, azonban a süllyedés időtartamának növekedése miatt a jármű felszínére szállított hőenergia teljes részesedése nő.

A leereszkedő jármű és a levegő közötti kölcsönhatás jellegét és intenzitását a lassulás csökkenésével befolyásolják a légkör paraméterei, például sűrűsége, nyomása, hőmérséklete, a molekulák szabad útvonala, a zavarok terjedési sebessége ( hang), molekulatömeg, stb. De ezek a paraméterek sem állandóak, hanem az évszak és a napszak, a naptevékenység, az éghajlati tényezők, a szél stb.

A süllyedő jármű légkörbe jutásának óriási sebessége nagy zavarokat okoz benne. A repülés irányába haladva a légköri gáz összenyomódni kezd, de nem fokozatosan, hanem ütés hatására, és tömörítés következik be - az úgynevezett lökéshullám. Utóbbi ugyanolyan sebességgel halad némileg a leereszkedő jármű előtt. A sokkfronton a hőmérséklet eléri a több ezer Kelvin értéket. A hőáramok minden irányba mennek, beleértve a leereszkedő járművet is. Ebben az esetben a leereszkedő járműre eső hőáram a légkör összetételétől és annak termodinamikai jellemzőitől függ.

Nagy belépési szögeknél az áramlás növekedése és csökkenése az éles lassulás következtében csúcsszerű módon történik. Az eredmény erőteljes termikus és dinamikus sokk, valamint a szilárd hővédelem gyors átvitele. Kis belépési szögeknél a hőáram növekedésének görbéje laposabb, az expozíciós idő hosszabb és a bevonatveszteség kisebb, de természetesen a teljes hővédelem nagymértékben felmelegszik rendszer.

Amikor az űrhajó lelassul, a hőenergia két fő módon jut a felszínéről a légkörbe - a határrétegben történő kollektív hőátadás és a sokkfront elől érkező sugárzás miatt. Nagy repülési sebességnél a konvekciós hőátadás folyamatát bonyolítja a gázionizáció, a határréteg egyensúlyának hiánya, és amikor a tömeget eltávolítják a bőrfelületről (a bevonat égése, a hővédelem elpárolgása stb.) - tömegátadással és kémiai reakciókkal a határrétegben. A lökéshullám sugárzása - sugárzó hőátadás - 6–8 km / s repülési sebességnél válik jelentőssé, nagy sebességnél pedig döntővé.

A kívülről a leereszkedő jármű bélésébe táplált hőenergia részben eloszlik a felmelegedett felület sugárzása miatt, részben elnyeli vagy elviszi (amikor a tömegvesztéssel lehűtik) a hővédelmi rendszerek, részben felhalmozódik a hőkapacitás miatt a süllyedő jármű szerkezetének, ami a teherhordó elemek hőmérsékletének emelkedését okozza. A valódi konfigurációjú ereszkedő jármű burkolatának különböző pontjain lévő hőmérsékleti rendszerek teljes körű tanulmányozása, amely kellően részletesen figyelembe veszi a hő- és tömegátadást a hűtött felület közelében, valamint a szerkezet hőmérsékletmezőinek vizsgálatát. nehéz feladat. Általában hozzávetőleges összefüggéseket használnak a felmelegedés intenzitásának becslésére a leereszkedő jármű felületének néhány tipikus területén. Ezeket a becsléseket aztán kísérleti vizsgálatok alapján finomítják. Így a leszálló járművek létrehozása bizonyos légkörű bolygók számára fáradságos és nagyon nehéz feladat, még csak a hővédelem szempontjából is, de ezt sikeresen megoldják a tervezőirodákban.

BERENDEZÉSEK LÉGYESZTÉSRE ATMOSFÉRÁBAN

Nézzük a meglévő és már használt leszálló járműveket a hőáramok eloszlása ​​szempontjából. A leereszkedő jármű mozgási energiája, bár nagyon nagy, könnyen kiszámítható. A leereszkedő jármű légkörben történő lassulása során felszabaduló energia csak kis részben (1–2%) megy felmelegítésére, míg ennek az energiának a nagy része felmelegíti a környező légkört és eloszlik a légkörben. Gyakorlatilag ezzel a leszálló jármű rendelkezésére álló energia 1-2% -ával kell számolni.

Általánosságban elmondható, hogy az energia elpazarolódik az űrhajózásban. Amikor egy űrhajót elindítanak, a hajtóműben elégett üzemanyag energiájának csak 1-2% -a kerül felhasználásra az űrhajó mozgási energiájának növelésére. A többit a gázok melegítése és a légkörbe való kiáramlása során keletkező veszteségekre, a hordozórakéta első lépéseinek mozgási és mozgási energiájának növelésére, az űreszköz potenciális energiájának növelésére, stb. Költik (nyilvánvalóan ezek a százalékok gyakran akadnak a természetben. IV Petryanov-Sokolov akadémikus, az ásványok feldolgozásának hatékonysága a Földön csak 1-2%, de ezek az egybeesések valószínűleg egy másik beszélgetés témája.)

Mind a hőáramnak való kitettség időtartama, mind a frontális ellenállás nagysága a légkörbe való belépés szögétől függ. Nagy belépési szögeknél az ellenállás olyan élesen nő, hogy a túlterhelés értéke eléri a több száz g -ot. Ez jellemző volt az első generációs Venera bolygóközi állomásokra (a Venera-8-ig bezárólag). A légkörbe való belépési szögeik 62–65 ° -ot értek el, míg a túlterhelési értékek akár 450 g -ot is elérhettek. Ez azt jelenti, hogy a süllyedő jármű minden eszköze, minden eleme 450 -szer nehezebb lett, és ugyanannyi nyomást gyakorolt ​​a tartóra, ahol rögzítve volt, mint a szerelőműhelyben a leszálló járműbe történő beépítéskor.

A Venera űrszonda hosszú ideig nulla gravitációban volt a Föld és a Vénusz közötti bolygóközi pályán, amikor a leszálló jármű négy hónapig nem tapasztal erőterhelést. És csak amikor találkozik a Vénusz légkörével, hirtelen, hirtelen hatalmas erő halmozódik a leszálló jármű testére és burkolatára - a légköri ellenállás ereje, amely erőteljes présként törekszik a leereszkedő jármű összetörésére. Ugyanakkor két hatás támadásának van kitéve egyszerre: a légkör ellenálló ereje és a hőenergia erőteljes áramlása. Hasonló dolog történik minden leszálló járművel, amely mind a bolygóközi állomás, mind az űrhajó része, amikor az űrhajósok visszatérnek a Földre.

A hővédelem elülső külső rétegei szublimálnak, vagyis elpárolognak, és a légáram elviszi őket, fényes nyomot teremtve a légkörben. A lökéshullám magas hőmérséklete ionizálja a légmolekulákat a légkörben - plazma keletkezik. A plazma takaró lefedi a süllyedő jármű nagy részét, és mint a képernyő, lefedi a légkörben rohanó ereszkedő járművet, és ezáltal megfosztja a kapcsolatot az űrhajósokkal vagy az automatikus jármű rádiókomplexumával a leszállás során. Ezenkívül szárazföldi körülmények között az ionizáció rendszerint 120-15 km magasságban képződik, maximum 80-40 km tartományban.

A leszálló járművek alakjai. Először is megjegyezzük, hogy az atmoszférával rendelkező bolygókra szánt ereszkedő járművek létrehozhatók vagy irányítás nélküli ereszkedéshez - ballisztikus pálya mentén, vagy ereszkedéshez olyan mozgásvezérlő rendszerrel, amely képes manőverezni a légkörben. Természetesen a fejlettebb, vezérlőrendszerrel felszerelt ereszkedő járművek is leereszkedhetnek a ballisztikus pályán.

Az első mesterséges földi műholdakhoz használt ereszkedő járműveket golyó formájában készítették. Ezek műholdas hajók, Vostok és Voskhod űreszközök, valamint bioszatellitek leszálló járművei. Leszállásuk ballisztikus pályán ment végbe, nem különbözve a természetes "ereszkedő járművektől" - meteoritoktól. A labda alakja a legegyszerűbb és legelterjedtebb. Csillagok, bolygók, kis vízcseppek stb.

A golyószerkezet a frontális ellenálláson kívül a gravitációs erőn kívül más erők hatásának nincs kitéve. Az aerodinamika szerint a labda minősége nulla, vagyis az emelési erő, amikor a légkör a labda körül áramlik, nulla. A gömb alakú szerkezeteknél a túlterhelés nagysága a repülési sebességtől és a légkörbe való belépés szögétől függ. Egy olyan mesterséges Föld műhold esetében, amelynek keringési sebessége valamivel kevesebb, mint 8 km / s, a belépési szögnek kicsinek, egy vagy több fokosnak kell lennie, hogy a túlterhelések ne haladják meg a 10 g -ot, ami nagyon fontos leszállás a leszálló jármű pályájáról egy személyzettel ....

Mi szükséges ahhoz, hogy az űrhajósok pályáról leereszkedve kényelmes körülmények legyenek, vagyis hogy a lassulás a Föld gravitációjának gyorsulásával (azaz majdnem 10 m / s 2) történjen?

Először is a féktávnak 3200 km hosszúnak kell lennie. Másodszor, ha semmi nem zavarna, vagyis ne számítsuk a légkört, akkor 800 másodpercig le kellene ereszkednünk járó motor mellett. És szárazföldi körülmények között a léghéj nem tud ilyen simán fékezni a ballisztikus ereszkedés során, és a fékezés hirtelen, nagyobb túlterheléssel történik.

Más szóval, a túlterhelés mértékének csökkentése érdekében nem ballisztikus pálya mentén, hanem emelő segítségével kell leereszkedni.Ebben az esetben aerodinamikai minőségű ereszkedő járművet kell használni. A labda, mint már említettük, nem rendelkezik aerodinamikai minőséggel, de már a lemez, ha ferdén helyezkedik el a légáramban, emelőerő jelenlétét mutatja.

Ennek a kialakításnak az aerodinamikai minősége legfeljebb 0,35, vagy más szóval, a fényszóró elülső falának bizonyos dőlésszögű mozgásakor emelőerő keletkezik, amely eléri a húzóerő 35% -át. Az emelőerő lehetővé teszi a süllyedést egy laposabb pályán, kisebb túlterhelés mellett. Ez a forma jellemző a Szojuz, a Merkúr, a Jsmini és az Apollo űreszközök leereszkedő járműveire. Igaz, a "Mercury" hajó nem tudta használni az alakját a lift létrehozásához. A hajó kialakítása ezt nem tette lehetővé, és a jármű leereszkedése mindig ballisztikus pályán ment végbe.

Mit kell létrehozni a fényszóró elülső falának dőlésének megvalósításához, amikor azt légárammal áramlik?

Rizs. 1. A süllyedő jármű tömegközéppontjának elmozdulása: 1 - emelő; 2 - repülési irány; CM - tömegközéppont; CP - nyomásközéppont; a legnagyobb tömegű berendezés helye árnyékolt

Ezt elvileg egy orientációs rendszer segítségével is meg lehetne tenni. Igaz, az üzemanyag -fogyasztás ebben az esetben nagyon magas értékeket érne el: elvégre jelentős szabályozási pillanatokat kellett létrehozni az aerodinamikai erők hatására fellépő pillanatok kompenzálására. És az üzemanyag hatalmas tömegeinek költségei szempontjából ez az út elfogadhatatlan.

Egyszerűbb megoldás a tömegközéppont eltolása a szimmetriatengelyhez képest. A fényszóró az elülső falat használja a fő csapágyfelületként - az alsó, amely viszonylag kis görbületű gömb szegmensének alakja. Az ereszkedő jármű oldalfelülete vagy kúp alakban, vagy kúp és gömb egy részének kombinációjával készül. A készülék ereszkedése az aljával előrefelé történik. Mivel megjelenésében a süllyedő jármű egy forradalom teste, nyomásközéppontja (az ebből eredő aerodinamikai erő) a szimmetria tengelyén helyezkedik el. Tehát a vegyes tömegközéppont az alsó és a nyomásközéppont között helyezkedik el.

Ez az igazítás biztosítja a süllyedő jármű stabil helyzetét a légáramban (alul előre), valamint aszimmetrikus áramlást a leereszkedő jármű körül. Ez utóbbinak köszönhetően az emelőerő merőlegesnek tűnik a bejövő áramlásra (1. ábra).

A mesterséges Föld műhold pályájáról való leszállás sikeresen végrehajtható széleskörű kezdeti feltételek elfogadható túlterheléssel és hőterheléssel mind a ballisztikus ereszkedés, mind a süllyedés során, a süllyedő jármű aerodinamikai minőségének felhasználásával. Ugyanakkor széles körben használják a meghajtásvezérlő rendszert a süllyedés során, amely a leereszkedő jármű irányítási módszerén alapul, a programozott, a dőlésszög mentén (állandó támadási szögben) történő fordulattal, amely a repülés során változást biztosít a tényleges erő - az emelőerő vetítése a függőleges síkra. Ez a módszer meglehetősen kis szabályozási nyomatékokat igényel, az úgynevezett statikus semlegesség miatt a gördülési szögben, és a szabályozás során a légáramlás változatlansága miatt.

De már az űrhajó visszatérésekor a Holdra való repülés után, amikor a Föld légkörébe való belépésének sebessége közel áll a második kozmikus sebességhez, a süllyedés problémája bonyolultabbá válik a túlterhelések növekedése és a a hőáram intenzitása. A süllyedési probléma sikeres megoldásához ebben az esetben szükséges nagyon pontosan fenntartani a légköri belépés "folyosóját", amely a légkörbe való belépés szögével határozza meg a határokat. Nagy szögek esetén nagy túlterhelések keletkeznek, és fordítva, nagyon kicsi szögeknél a légkör nem „ragadhatja meg” a süllyedő járművet a mozgásával szembeni ellenállása jelentéktelensége miatt. Ne feledje, hogy a belépési folyosó határai mind a leereszkedő jármű aerodinamikai jellemzőitől, mind attól függ, hogy a jármű aerodinamikai minőségét hogyan használják fel a légkörbe merítés kezdeti szakaszában. Ezenkívül a repülési sebesség növekedésével a légköri belépési folyosó szélessége is csökken, és ez a navigációs és korrekciós rendszer pontosságának növekedéséhez vezet a pálya megközelítési szakaszán.

Mozgásvezérlő rendszerrel rendelkező ereszkedő járműveknél a Holdról való visszatérés más módon is megoldható. Kellően meredek belépéskor a légkörbe, ha a belépési szög több mint 2 °, a süllyedő jármű pályája, még a támadásszög kis állandó értékei és kis minőségi tényező mellett is (0,2–0,3), növekvő szakaszokat tartalmaz, azaz a jármű ricochet ... Ebben az esetben megengedett a leszálló jármű kettős merítése a légkörbe (2. ábra). Amikor a második kozmikus sebességgel közelíti meg a Földet, belépési szöge 3 °, az ereszkedő jármű az első merítés után ellipszis alakú pályára hagyja a légkört, majd újra belép a légkörbe, de már 10 000 km-re a kilépési pont.

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

Ebben az esetben azonban nehéz biztosítani a pontos leszállási helyet, mivel ha a sebesség 0,001 (kb. 8 m / s) eltér a számított sebességtől, az a másodlagos belépési pont tartományának eltéréséhez vezet. légkör 300 km -rel, és a pálya dőlésszögének 0,1 ° -os eltérése - a hatótávolság 180 km -rel. E bizonytalanság csökkentése érdekében a pályának a lehető legnagyobb dőlésszöggel kell rendelkeznie a légkörből való indulás helyén. Igaz, ennek a szögnek az értékét korlátozza a süllyedő jármű aerodinamikai minőségének tartaléka, valamint a maximális túlterhelések megengedett határa (különben mélyebb merülések lesznek a légkörben az első szakaszban). A köztes repülési szegmensben a jármű irányítása lehetetlen, ezért a halmozott hatótávolság csak a második légköri merítési szegmens során kompenzálható.

Hangsúlyozzuk, hogy figyelembe véve a süllyedő jármű képességeit a pályáról és a holdpályákról visszatérve, a jármű mozgásának programozott irányítását terveztük. Viszont a pályáról visszatérve olyan helyzetek adódhatnak, amikor lehetetlenné válik az ereszkedési pálya irányítása aerodinamikai erőkkel. Például, ha hirtelen az ereszkedő jármű nem tudott tájékozódni, mielőtt belépett a légkörbe, vagy mondjuk előkészítette a vezérlőrendszert. Ezekben a helyzetekben ballisztikus ereszkedést kell végrehajtani a pálya mentén, amelyet a jármű emelő és oldalsó aerodinamikai erőinek felhasználása nélkül alakítanak ki.

Ugyanakkor olyan pályát választanak, amely lényegesen kisebb leszállóhelyek elterjedését biztosítja, és elkerüli az elfogadhatatlanul nagy túlterheléseket. A nagy túlterhelések pedig teljesen lehetségesek, ha az ereszkedő jármű mondjuk 180 ° -kal megfordítva kerül a légkörbe, vagyis amikor az emelőerő nem nyomja felfelé a járművet, hanem arra kényszeríti, hogy a légkör még sűrűbb rétegeibe merüljön, és ereszkedjen meredekebb. A szükséges ballisztikus süllyedés megszervezése azonban meglehetősen egyszerű - elegendő, ha elmondja a készüléknek a tengely körüli forgást, amely egybeesik a repülés irányával. Ezzel a forgatással az oldalirányú aerodinamikai erők hatása minimálisra csökken.

Hővédő bevonat. Amint már említettük, a hordozórakéta által az űreszközhöz juttatott szinte teljes energiát el kell oszlatni a légkörben, amikor lassul. Ennek az energiának egy bizonyos része azonban a süllyedő jármű felmelegedéséhez vezet, amint az áthalad a légkörben. Megfelelő védelem nélkül a fémszerkezet kiég a légkörbe való belépéskor, és a készülék megszűnik létezni. A hővédelemnek jó hőszigetelőnek kell lennie, vagyis alacsony hőátadó képességűnek és hőállónak kell lennie. Ezeket a követelményeket bizonyos típusú mesterséges anyagok - műanyagok - teljesítik.

Az ereszkedő járművet általában ezekből a mesterséges anyagokból készült hővédővel borítják, amely több rétegből áll. Ezenkívül a külső réteg általában viszonylag erős műanyagokból áll, grafit töltettel, mint a leginkább tűzálló anyaggal, és a következő hőszigetelő réteg általában üvegszálas töltetű műanyagból készül. A hőszigetelés tömegének csökkentése érdekében általában minden különálló réteg méhsejtből készül, porózus, de kellően nagy szilárdságú.

A hőbevonat vastagsága a süllyedő jármű típusától és rendeltetésétől függ. Például a Venera-14 ereszkedő járműben a hővédő bevonat átvitele a Vénusz légkörének áthaladása során körülbelül 30–70 mm volt az árnyékolás vastagságán. Következésképpen a hővédő bevonatnak kellően vastagnak kell lennie ahhoz, hogy megőrizze a leszálló jármű fémszerkezetét. És ez már a leszálló járműre megengedett érték tömegének jelentős százalékát teszi ki. Tehát a 2460 kg tömegű Vostok űreszköz ereszkedő járműve esetében a gömb alakú hővédelem tömege 800 kg volt.

Tehát, ha magas hőmérsékletnek van kitéve, a hővédő bevonat a felületről kiindulva erősen felmelegszik, majd elpárolog, ezáltal elvezetve a felesleges hőenergiát a süllyedő járműből. A hővédő bevonat tömegének csökkentése érdekében maximális vastagság csak a legnagyobb hőáramlásnak kitett helyeken esik. Fényszóró típusú ereszkedő járműveknél ez az alja, és a kevésbé melegítésnek kitett oldalfelületek jelentéktelen vastagságú hővédővel rendelkeznek. Ezenkívül az egyes süllyedő járművek esetében, miután áthaladtak a legnagyobb lassítási szakaszon, és a hőterhelés hatásának megszűnése után, egy hatalmas hővédő leesik az elülső részről (alulról).

Ejtőernyős rendszer. Az intenzív aerodinamikai fékezés befejezése után a süllyedő jármű mozgása viszonylag egyenletes lesz. A csökkenés üteme a különböző minták a Föld közelében lévő légkörben 50 - 150 m / s tartományban van. Az ereszkedő jármű megőrzése és a személyzet biztonsága érdekében a leszállási sebességeknek jelentősen alacsonyabbnak kell lenniük. Tehát például a vízen való leszállás sebessége nem haladhatja meg a 12-15 m / s-ot, szárazföldön (szilárd talajon)-6-9 m / s. Összehasonlításképpen jegyezzük meg, hogy egy sportoló-ejtőernyős 5–8 m / s sebességgel landol. A Földre eső ereszkedő jármű sebességének csökkentése érdekében különféle ejtőernyős rendszereket használnak.

Ezen rendszerek tömege a leereszkedő jármű tömegének egy bizonyos részét is képezi, és általában a jármű tömegének növekedésével arányosan növekszik az ejtőernyős rendszer tömege is. Bár az ejtőernyős rendszer bevezetése a légcsatornába és a lombkorona kihelyezése nem könnyű feladat, a gyakorlati űrhajózásban sikeresen megoldják. Viszonylag nagy repülési sebesség mellett a fő ejtőernyő nagy előtetőjének bevezetése nagy terhelésekhez vezet, amelyeket az ejtőernyő anyaga nem tud ellenállni. Ebben az esetben a nagy teher hatással lesz a jármű személyzetére is. Szerkezetileg ezt a problémát ejtőernyős rendszer segítségével oldják meg.

Először az ejtőernyős rekesz fedelével együtt a pilóta csúszdát ki kell húzni a lombkorona kis munkaterületével. Ez a kísérleti csúszda bevezeti a fékernyő lombkoronáját a bejövő légáramba. Ennek eredményeként a süllyedő jármű ereszkedési sebessége majdnem a felére csökken, majd a fékernyő bevezetésére kerül sor a fékernyő segítségével. Sőt, leggyakrabban nem a fő ejtőernyő teljes lombkoronáját vezetik be, hanem annak egy részét. A süllyedő jármű sebességének további csökkenésével elvágják a zsinórt, amelynek segítségével a fő előtetőt átszitálják, majd a főernyő előtetője teljesen kinyílik.

A fő ejtőernyő lombkoronája nagy munkaterülettel rendelkezik, amely lehetővé teszi a süllyedési arány csökkentését a legénység és a leereszkedő jármű számára biztonságos értékekre. Alapvetően azonban lehetetlen teljesen lelassítani a süllyedő járművet csak egy ilyen ejtőernyővel. Ezért a fő ejtőernyő a leereszkedő jármű tömegétől függően lehet egy lombkoronával vagy többel. Előfordul, hogy a fék- és főernyők kaszkádja helyett először egy zátonyosított főernyőt használnak, de a süllyedési sebesség csökkenésével egy vagy két szakaszban eltávolítják a zsaluzást.

A végső fékezést kényelmesen porhajtóművekkel lehet elvégezni. Ezeket a motorokat közvetlenül a földfelszín megérintése előtt kapcsolják be, és 2-4 m / s-ra csökkentik a süllyedési sebességet. Vegye figyelembe, hogy az amerikai Mercury, Gemini és Apollo űreszközök leszálló járműveit csak ejtőernyős rendszerrel szerelték fel, és lágy leszállású porhajtóműveket nem használtak rajtuk, mivel ezek az ereszkedő járművek az óceánban - a vízen - szálltak le.

VOSTOK ÉS VOSHOD HAJÓK LESZÁLLÍTÓ BERENDEZÉSEI

Az egyik legelső leereszkedő jármű, amely sikeresen visszatért a Földre, a szovjet műholdhajó golyó alakú ereszkedő járműve volt. Ennek a műholdas hajónak az volt a célja, hogy kipróbálja az ember űrrepülésének minden elemét és szakaszát. Leereszkedő járműve gyakorlatilag nem különbözött a Vosztok űreszköz ereszkedő járművétől. Ez utóbbi szerkezetileg két fő rekeszből állt: a süllyedő járműből és a műszerfülkéből. Az ereszkedő járműben volt egy űrhajós kabin is.

A pályáról való leereszkedés során a fékezési impulzus után a süllyedő jármű elvált a műszerfaltól és a Földre szállt, míg a műszerrekesz belépett a légkör sűrű rétegeibe, és megszűnt ott létezni. A süllyedő jármű tömege 2460 kg, teste 2,3 m átmérőjű golyó alakú volt, és alumíniumötvözetekből készült. Kint az egész hajótestet, az ablakokat leszámítva, hőpajzs borította, amely tetejére hőszigetelő réteget helyeztek el, ami szükséges volt az űrhajó normális működéséhez az orbitális repülés során.

Az űrhajós kabinjában volt egy szék és eszközök az űrhajó vezérléséhez. A normál egészség biztosítását és a normális emberi teljesítmény fenntartását az űrhajós kabinjában két fő rendszer feltételezte: az életfenntartás és a hőszabályozás. A kabinban fenntartották a normál légösszetételt, elnyelték az űrhajós légzés közben felszabaduló szén -dioxidját, és állandó oxigéntartalmat biztosítottak a levegőben, valamint felesleges nedvességet vontak ki a levegőből, és normál hőmérsékleti körülményeket hoztak létre a 20-25 közötti tartományban ° C. A pilótafülkében a nyomást 755-775 Hgmm-en belül tartották. Művészet.

Annak érdekében, hogy a légkör egyenletesen keveredjen a kabinban, amelyben nem volt konvekciós áramlás nulla gravitációban, ventilátort szereltek be. A két rekeszben közös hőszabályozó rendszer folyékony változatban készült. A leszálló járműben található berendezés normál működésének biztosítása érdekében újratölthető akkumulátor volt. Az űrhajós konzolon volt egy három szabadságfokú űreszköz -irányító gomb, valamint egy tájékozódási rendszer optikai eszköz.

Az elválasztás előtt az űreszközt szigorúan meghatározott irányban tájolták, és a számított időpontban a hajtórendszert bekapcsolták, fékezési impulzust adva az űrhajónak. A motor 17,5 kN tolóerőt fejlesztett ki, miközben a sebesség 150-200 m / s-kal csökkent. A pálya elliptikus lett, a perigee 100 km alatt volt a Föld felszíne felett. Ennek eredményeként a süllyedő jármű belépett a légkör sűrű rétegeibe, és lelassult.

Körülbelül 7 km -es magasságban az űrhajós kilőhetett - a kinyitott speciális nyíláson keresztül a székkel együtt speciális vezetőkre lőtt. Egy idő után a fékernyőt kinyitották az ülés fölött, és néhány tíz másodperc elteltével 4 km magasságban, amikor az űrhajóst elválasztották az üléstől, kinyílt az űrhajós fő ejtőernyője; az űrhajós leszállási sebessége 5-6 m / s volt. Ugyanakkor az ereszkedő jármű saját ejtőernyőjén ereszkedett le. Lehetett leszállni a pilótafülke elhagyása nélkül - az ereszkedő járműben, amely körülbelül 10 m / s sebességgel ereszkedett le.

A szovjet mesterséges földi műholdak leereszkedő járművei, amelyeket eddig biológiai kísérletek végzésére használtak, elvileg alig különböznek a Vosztok űreszköz leereszkedő járműveitől, ezért nem foglalkozunk velük külön. Csak azt vesszük tudomásul, hogy a leszármazás minden szakaszán végigmennek, kivéve a kilövellést, mivel itt nincs űrhajósszék. Az ereszkedő jármű belsejében az állat- és növényvilág különböző képviselői kerülnek elhelyezésre, valamint olyan berendezések vannak felszerelve, amelyek biztosítják az állatok etetését és a növények öntözését.

A Voskhod hajók, ellentétben a Vostok hajókkal, többülésesek voltak. Több űrhajós egyidejű elhelyezése szükségessé tette a kozmonauta kabinjának átrendezését. Három egyedi bölcsővel ellátott fotelt szereltek bele, vagyis méretben készültek, és figyelembe vették az egyes űrhajósok testének jellemzőit. Mivel a leszállást csak űrhajósokkal lehetett végrehajtani a leszálló jármű kabinjában, a katapult nélküli üléseket további lengéscsillapítókkal látták el. A pályáról való leszállás fő fázisai hasonlóak voltak a Vosztok űrszonda leszállási szakaszaihoz. De a pályáról való leszállás nagyobb megbízhatósága érdekében ezen a hajón a meghajtó rendszert megmásolták: a folyékony sugárhajtómű mellett szilárd hajtógáz -fékmotort helyeztek el fölötte.

A földfelszínre gyakorolt ​​hatás csökkentése érdekében az ejtőernyős szakaszon leereszkedést két ejtőernyővel hajtották végre, amelyeket nem közvetlenül az ereszkedő járműhöz, hanem a lágyan leszálló motorházhoz rögzítettek pirolózárak segítségével. A leszállás után a pirolincseket kioldották, és az ejtőernyős szálakat elhajították a süllyedő járműtől, így erős szélben az ejtőernyő nem tudta a földön húzni az űrhajót az űrhajósokkal.

A lágy leszállású porhajtóművet egy cső alakú rúd kapcsolta be, és körülbelül 3 m-rel lejjebb ereszkedett a jármű alá. Amikor a rúd megérintette a Föld felszínét, az érintkezőt lezárták, és a hajtóművet bekapcsolták, ami a felére csökkentette a süllyedési sebességet, így 2–4 m / s -ra emelkedett.

LANDSCAPERS a holdbéli "geológusok" visszatéréséhez

A "Luna -16, -20 és -24" automata űreszközök ereszkedő járművei, amelyeket a Hold talajának mintavétele után szándékoznak leszállni a Földre, 0,5 m átmérőjű gömb alakúak voltak. Ez a forma nem igényel az ereszkedő járműhöz szükséges speciális orientációs rendszer létrehozása aerodinamikai minőséggel. A légkörben való leszállás ballisztikus pályán ment végbe. A legfontosabb itt az a követelmény, hogy korlátozzák a süllyedő jármű tömegét. Az űrhajós hiánya megszüntette a nagy túlterhelések által okozott akadályokat.

Ezen automatikus Luna-állomások leszállási szakasza, amely a Holdra való leszállásra alkalmas leszálló jármű volt, szintén a Hold-Föld űrrakéta indítóeszközeként szolgált. Ez utóbbi egy folyékony hajtóanyagú rakétamotorból állt, gömb alakú tartályokkal a hajtóanyagokhoz, valamint egy műszerfülkéből négy ostor antennával és egy ereszkedő járművel, amelyet hevederekkel rögzítettek a műszerrekeszre. A műszerrekesz a vezérlőrendszer műszereinek, rádiókomplexumának, akkumulátorának és fedélzeti automatikájának telepítésére szolgált.

Miután a Luna-16 állomás talajfelvevő eszköz segítségével megfúrta a holdfelszínt, a talajjal ellátott fúrót a leszálló jármű tartályába helyezték, majd a tartályt lezárták, és az előkészítő műveletek végén ellenőrizni kellett a készenlét, a vezérlőrendszer parancsra bekapcsolta a holdrakéta meghajtórendszerét, és ő függőlegesen felfelé indult. A hajtórendszer végén a rakéta sebessége 2708 m / s volt, ami elegendő a Hold gravitációjának leküzdésére.

A rakéta Földre történő repülése ballisztikus pályán ment végbe, amihez nem volt szükség és nem is terveztek korrekciót (a Földre való repülés körülbelül 3 napig tartott). 3 órával a Föld légkörébe való belépés előtt az ereszkedő járművet pirotechnika segítségével választották el a rakétától. A Föld légkörébe való belépés több mint 11 km / s sebességgel történt.

Az aerodinamikai fékezés szakaszában a süllyedő jármű a bejövő légáramlás hatására a menetirányba fordította a fejét, és a csillapítószerkezet stabilan tartotta ebben a helyzetben. Továbbá a leszállási folyamatot fedélzeti automatizálással hajtották végre. A Föld légkörébe való nagy belépési szög miatt az ereszkedő jármű 350 g túlterhelést tapasztalt, és hővédelmét több mint 10 000 K hőmérsékletnek tették ki. A 14,5 km -es magasság elérésekor a süllyedő jármű sebessége 300 m / s -ra csökkent.

Ebben a pillanatban a túlterhelés -érzékelő parancsára lelőtték az ejtőernyő -rekesz fedelét, és a fékernyőt bevezették a légáramba. 11 km -es magasságban, a légnyomás -érzékelő jelzésére leválasztották a fékernyőt, és bemutatták a főernyőt. A leszállást szilárd talajon hajtották végre, bár a süllyedő járművet a vízbe is lehetett indítani. Az ereszkedő jármű felső részének felhajtóerejének növelése érdekében az ejtőernyős fedél lelőése után két rugalmas léggömböt sűrített levegővel felfújtak.

3. ábra A "Luna-16" állomás földi járműve

Ennek a holdállomásnak a leereszkedő járműve (3. ábra) egy lezárt fémgolyó volt, amelynek külső felülete hővédő bevonattal volt ellátva, amely biztosította a jármű megőrzését az aerodinamikai lassulás területén, amikor belépett a Föld légkörébe . A hőszigetelt bevonat vastagsága változó volt: az elülső részen ez volt a legnagyobb (35 mm -ig), az ellenkező oldalon pedig csak néhány milliméter. Szerkezetileg a süllyedő jármű három rekeszből állt: műszer, ejtőernyő és hengeres tartályok a hold talajmintáihoz. A műszerrekeszben rádióirány-távadók találhatók, ujratölthető elemek, automatizálási elemek és szoftver eszköz. Az ejtőernyős rekesz tartalmazott (összecsukott) ejtőernyőt, négy irányjelző antennát és két rugalmas léggömböt, amelyeket a leszállás és nyomás alá helyezésük után használtak a leereszkedő jármű helyzetének rögzítésére, valamint a felhajtóerő megteremtésére a vízen való leszálláskor.

Ennek az ereszkedő járműnek viszonylag kicsi volt a mérete, a leszállóhely elterjedése egy adott területen elérte a több száz négyzetkilométert, ezért problémát okozott a jármű megtalálása leszállás után. Ennek kapcsán a belé telepített iránytávadók folyamatosan jeleket továbbítottak szigorúan rögzített frekvencián, megkönnyítve ezzel a leszállás helyének megtalálását és meghatározását. A hajótest belsejéből a süllyedő jármű elülső részébe egy csappantyút szereltek be, amely lehetővé tette a jármű lengésének csillapítását az aerodinamikai fékezési szakasz során.

A "SOYUZ" LESZÁLLÓ JÁRMŰVE

Ez a jármű lett az első orosz származású jármű, amely szabályozott süllyedést hajtott végre a légkörben. A leszálló jármű alja és mennyezete gömb alakú szegmensek, oldalfalai csonka kúp alakúak. Az űrhajósokat ütéselnyelő székeken ültetik, amelyek úgy vannak felszerelve, hogy a G-erők iránya a pályára bocsátás és ereszkedés során optimális legyen hordozhatóságuk szempontjából.

Néha célszerű a süllyedés -szabályozási funkciók egy részét a személyzethez rendelni. Ezekben az esetekben szem előtt kell tartani, hogy túlterhelés esetén az emberi képességek csökkennek. A túlterhelés akkor a legnehezebb, ha a lábakról a fejre irányul, és a legegyszerűbb, ha 10-15 ° -os szöget zár be a mellkas-hát irányához, és úgy, hogy a fejtől egészen a a lábak. De még ilyen körülmények között is, még három -négyszeres túlterhelés esetén is jelentősen csökken a kéz ízületeiben a mozgástartomány, és 8 g -os vagy annál nagyobb túlterhelés esetén csak a csuklóízületek mozgása marad szabad.

Ezt figyelembe veszik a kezelőszervek tervezésekor. A túlterhelések jobb elviselése érdekében az űrhajósnak meg kell őriznie az izomnyugalmat a süllyedés során, és ehhez a legjobb a fogantyúk használata. Ezért a hajó mozgásvezérlő gombját a pilótaülésre kell felszerelni. Az űrhajósok előtt van egy vezérlőpult és egy optikai látómező, amelyet a megközelítésvezérlés irányításakor használnak. Az ülések hátsó részén ejtőernyős rendszerekkel ellátott konténerek találhatók. A távirányítású műszerek és berendezések az ülés alatti rekesz alsó részében találhatók. Ablakok vannak az űrhajósoktól jobbra és balra lévő oldalfalakon.

A leszálló jármű testén kívül hővédő bevonat van felszerelve. Az alján található rész külön pajzs formájában készül. Az ejtőernyős ereszkedés során a pajzs leesik. Négy lágy leszállású porhajtómű kerül a hővédő bevonatú dömpingelt pajzs alá, amelyeket egy gamma-magasságmérő jele kapcsol be.

A süllyedő jármű felületének külső oldalán egy tábla található, elektromos csatlakozást biztosító csatlakozókkal, amelyek kommunikációt biztosítanak a többi rekesszel. A hajó felosztása előtt a csatlakozók automatikusan kioldódnak.

Az ereszkedési szakasz aerodinamikai fékezése után barometrikus érzékelők mérik a nyomást a leereszkedő járművön kívül. 9,6 km magasságnak megfelelő légköri nyomáson egy szoftveresen időzített eszköz indul, amely parancsot generál a fő ejtőernyő-rendszer tartályának fedelének kilövésére és a pilótaernyők aktiválására. 16,5 másodperc múlva parancsot adnak ki a főernyőbe való belépésre. 5,5 km magasságban a fő ejtőernyőnek - normál kioldás mellett - biztosítania kell a süllyedő jármű egyenletes leereszkedését.

Az ejtőernyő egészségének ellenőrzéséhez a tényleges süllyedési sebességet 50 másodpercig ellenőrzik. Ha a sebesség túllépi a megengedett maximális értéket, akkor parancs jön létre a főernyő kilövésére és a tartalék ejtőernyős rendszer üzembe helyezésére.

75 másodperc múlva, miután elérte az 5,5 km-es magasságot, egy programidős eszköz parancsára elválasztják az elülső hővédő pajzsot, és az elválasztó szenzorok működtetése eltávolítja a lágy landolású motorok beindításának zárját. Ezenkívül a szoftveresen időzített eszköz parancsot ad ki az ejtőernyő szimmetrikus felfüggesztésre történő újbóli rögzítésére, bekapcsolja a gamma-magasságmérőt és felhúzza az üléscsillapító rendszert. A magasságmérő jelzésére a földfelszíntől körülbelül 1 m magasságban bekapcsolják a lágy leszállású motorokat. A készülék leszállását regisztráló speciális lökésérzékelők segítségével eltávolítják az ejtőernyős szálak lövését.

Példaként tekintsük a Szojuz T-12 ereszkedő jármű repülését. A leszállás előtt az űrhajó a fékezésre összpontosított. Az Atlanti -óceán déli régiója fölött bekapcsoltak egy 4 kN tolóerővel rendelkező hajtóművet. 800 s elteltével a motor 115 m / s sebességgel csökkentette pályájának sebességét - a pálya elliptikus lett. A Földközi -tenger felett, 130 km -es magasságban az űreszközt a kezdeti helyzetébe állították az elválasztáshoz.

Ezt a helyzetet úgy választják meg, hogy az elválás idejére a hajó hossztengelye 90 ° -hoz közeli szöggel eltérüljön a repülési iránytól. Ebben az esetben az elválasztás után az aerodinamikai erők ismét nem okozhatnak ismételt megközelítést és a rekeszek ütközését. Az elválasztás után csak a leereszkedő jármű, hővédő bevonattal védve, ellenáll és ellenáll a magas hőmérsékletnek és a légköri ellenállásnak. Más rekeszeket nem terveztek ilyen szigorú tesztelésre, ezért égnek a légkörben. Ellenőrzött süllyedés kezdődött Törökország keleti része felett.

Az ellenőrzött süllyedésű repülés során az űrhajósok megjegyzik, hogy a repülés hasonlít a macskaköves járdán való vezetéshez a keletkező rezgések és rázkódások miatt. Ezeket a jelenségeket valószínűleg mindannyian tapasztaltuk, amikor nagysebességű utasszállító repülőgépeken repültünk. A repülőgép ereszkedése során a leszállás során, különösen sűrű felhőkön való áthaladáskor, amelyben viharosan emelkedő légáramok vannak, rezgés lép fel. A légkör felső rétegeiben mindig vannak fel -le áramlások, szelek fújnak, külön területek vannak alacsony, mások fokozott nyomásúak. Amikor kis sebességgel vitorlázórepülőgépen repül, ezek a szabálytalanságok simán felgurulnak, és lassan és simán emelik és süllyesztik a siklót. A sebesség jelentős növekedésével ezek az inhomogenitások gyakrabban fordulnak elő, és gyakrabban váltakoznak, mondhatni, vibrálnak és rázják a repülőgépet apró ütésekkel.

A "PROBE" HAJÓ HITELJÁRMŰVE

Ennek az űreszköznek a leereszkedő járműve alig különbözött a Szojuz űreszköz ereszkedő járművétől; második kozmikus sebességgel lép be a Föld légkörébe. Ezért hővédő bevonata erősebb, és a berendezést úgy tervezték, hogy repüljön a Holdra és vissza.

Csak azt kell megjegyezni, hogy a Zond-5 ereszkedésű jármű a Hold-régió után landolt a Föld légkörében egy ballisztikus pálya mentén az Indiai-óceán térségében, és a Zond-6 ereszkedésű jármű a Szovjetunió területén landolt ellenőrzött ereszkedéssel rendszer ... Az első merülés a légkörbe körülbelül 10 000 km távolságra volt a leszállási helytől. A légkörbe való első merítés során a süllyedő jármű sebessége 8 km / s -ra, a második során pedig 220 m / s -ra csökkent. A Föld felszínén történő további leszállás minden szakasza hasonló volt a Szojuz leszálló jármű leszállásához.

AMERIKAI HAJÓK TÁJAK

A "Merkúr" űrhajó ereszkedő járműve. Ha az automatikus űreszközökben amerikai szakemberek golyó alakú ereszkedő járműveket használtak a Földre való visszatéréshez, amelyek ballisztikus pálya mentén hajtottak végre süllyedést, akkor az emberes űreszközök esetében a süllyedő jármű alakja minden típusú hajó esetében eltér a golyótól. A Mercury űrhajó számára kifejlesztettek egy leereszkedő járművet, amely csonka kúp alakú volt a kisebb bázis oldalán, és csatlakozott a hajótest hengeres részéhez. A kúp másik oldalán egy gömb alakú szegmens alakú fenék volt.

Szinte az egész "Mercury" űreszköz ereszkedő járműből állt, amelyből a pályára való behelyezést követően leeresztették a vészhelyzeti mentőmotorokkal ellátott rácsot, és a lassító szakaszban a meghajtórendszer vége után elváltak. A fékhajtómű a leereszkedő jármű aljára volt rögzítve, amely csak a ballisztikus pálya mentén tudott leereszkedni az aljával. A jármű alja érezte a legnagyobb felmelegedést a sokk elől a süllyedés során. A kúpos és hengeres oldalfelületek kevésbé voltak hevítve.

A "Mercury" űrhajó ejtőernyős rendszere kétlépcsős volt, a fő- és fékernyőkből állt (utóbbiak egyidejűleg kísérleti csúszdaként is szolgáltak). Viszonylag vastag hővédő pajzsot szereltek az aljára, amely a főernyőbe való belépés után elvált és felfüggesztette a lengéscsillapítókat. A vízfelületre ütközéskor a lengéscsillapítók elnyelték az ütés energiáját, és ezáltal csökkentették a süllyedő jármű által tapasztalt túlterhelést. Meg kell jegyezni, hogy az összes űrhajós amerikai származású jármű vízre szállt (az MTKK kivételével).

Van egy másik jellemző is, amely megkülönbözteti az amerikai hajók ereszkedő járműveit. Ha az ember által vezetett űrhajónkban az űrhajós pilótafülkéjében lévő légkör fizikai és kémiai paraméterei szerint hasonlít a Föld légköréhez, akkor a Merkúr, az Ikrek és az Apollo űrhajóknál ez tisztán oxigénnyomás, amely a normál (tenger szintjén) 1/3 -a. ).

A Gemini űrhajó Lander. A Gemini program célja az volt, hogy tanulmányozza a hosszú távú űrrepülésekkel, a pályán való találkozással és kikötéssel, az űrsétával, az ereszkedő jármű légkörbe jutásával és a Földre történő leereszkedésével kapcsolatos problémákat, stb. program Gemini -t használtak az Apollo programhoz.

A "Gemini" lett az első amerikai hajó, amelyet ellenőrzött süllyedési rendszerrel gyártottak a süllyedő járműhöz (személyzet rekesz). Az ereszkedő jármű alakja fényszóró formájában készült. A Föld légkörébe való belépést fenékkel előrefelé hajtották végre, és a hossztengelyhez képest elmozdult tömegközéppont miatt a légkörben történő repülés állandó támadási szöggel zajlott. Az irányított repülést a süllyedő jármű elfordulása miatt hajtották végre. A Gemini leszálló jármű kétüléses, ami lehetővé tette az űrsétát. Ezzel egyidejűleg az űrhajós kabinjának oxigénből álló egész légkörét az űrbe szellőztették, majd a nyílás bezárása után helyreállították a hengerekben tárolt oxigén miatt.

Az Apollo űrhajó ereszkedő járműve. Ez a jármű, amelyet amerikai szakemberek legénységnek neveztek, a főegység része volt, amely a leszálló járműből és a motortérből állt. A fő egység és a holdfülke maga az Apollo űrhajó volt. További mérlegeléskor csak az ereszkedő járműre fogunk összpontosítani, amelyet három űrhajósnak a szelenocentrikus pályára szállítására és a Földre való visszatérésére terveztünk.

Az Apollo ereszkedő jármű tömege 5,56 tonna volt, kúp alakú, lekerekített tetejével, 3,84 m alapátmérővel, 3,4 m magassággal és 66 ° -os kúpnyitási szöggel. A legfelső kúpos rész ejtőernyős fedélként szolgált, amelyet az ejtőernyők bevetése előtt leválasztottak. A leszálló jármű karosszériája acél volt, rétegezett panelekből összeállítva, amelyek méhsejtje rozsdamentes acélból lett toborozva, és két acéllemezek... A készülék alsó része gömb alakú szegmens formájában készül.

A leszálló jármű belsejében egy személyzeti kabin volt alumíniumötvözetekből, és szintén réteges szerkezetű, méhsejtes töltelékkel. A méhsejtek különböző sűrűségűek voltak (0,07-0,114 g / cm 3), hogy biztosítsák a teljes leszálló jármű súlypontjának adott helyét. A pilótafülkében három asztronautáknak széket függesztettek speciális lengéscsillapítókra, és a székek üléseit alá lehetett szerelni különböző szögek hátulra. A pilótafülkében kezelőpanel -panelek, navigációs rendszer és tudományos berendezések is helyet kaptak.

Az ereszkedő jármű összes felszerelését úgy helyezték el, hogy ennek a rekesznek a súlypontja a hossztengelytől bizonyos távolságra legyen. Ennek eredményeként, amikor a süllyedő jármű belépett a légkörbe, egy bizonyos támadási szöget hoztak létre, és emelőerő keletkezett. A hozzáállásvezérlő rendszer motorjai segítségével a gördülési szög, és ezáltal a légkörben történő repülés közbeni emelés állítható volt, ami lehetővé tette az ellenőrzött ereszkedést.

A program szerint a süllyedő járművet leengedték a vízbe. Intézkedéseket hoztak azonban arra az esetre, ha földre szállna. A rekesz egyik oldalán négy speciális (vékony külső szitával borított) nyúlvány helyezkedett el a kúp kontúrja mentén, amelyeknek a felületnek ütve össze kellett omlaniuk, és ezáltal csillapítaniuk kellett az ütésterhelést. Annak érdekében, hogy a rekesz a párkányokra essen, az ejtőernyősorokat aszimmetrikusan rögzítették a süllyedő járműhöz.

A leszálló jármű teljes felületét hővédő pajzsok védték, amelyek vastagsága a kúpos részen 8-44 mm, alul pedig 63 mm volt. A paravánok üvegszálból készültek, méhsejtes töltelékkel. A töltőanyag ablatív anyag volt: fenol-epoxigyanta, amelybe üreges üveggyöngyöket helyeztek.

A légkörben végzett aerodinamikai fékezés befejezése után ejtőernyős rendszert indítottak, amely két féket, három pilótát és három fő ejtőernyőt tartalmazott. Az 5 m átmérőjű fékernyőket 7,6 km magasságban juttatták a légáramba - 120 -ról 60 m / s -ra csökkentették a sebességet. A 3 m átmérőjű kísérleti ejtőernyőket 4,5 km magasságban, néhány másodperc múlva, 4–4,2 km magasságban vezették be - zátonyosított főernyőket, amelyek mindegyike 26,8 m -es kupolaátmérővel rendelkezett.

A fő ejtőernyők telepítését három szakaszban hajtották végre. Amikor a patakba juttatták őket, zátonyosodtak, 5 másodperc múlva részben kinyíltak, további 3 másodperc múlva többet nyitottak, végül néhány másodperc múlva teljesen kibontakoztak. A fröccsenés pillanatában a sebesség 8 m / s volt, és egy meghibásodással, vagyis amikor az egyik ejtőernyő nem nyílt ki, 10,5 m / s volt (ami az egyik Apollo -járatnál történt).

Újrahasználható űrhajók. A modern űrhajózásban, a mesterséges földi műholdak pályáján, ritka kivételekkel (űrsikló), rendszerint eldobható űreszközöket használnak, amelyek jellegzetessége, hogy űrrepülés után nem térnek vissza teljesen a Földre. Normál süllyedési feltételek csak az egyik rekeszhez - a süllyedő járműhöz - vannak biztosítva. A tervezési tanulmányok kimutatták, hogy az ilyen hajóknak számos előnye van a teljes erejével visszatért hajókkal szemben. Műszakilag egyszerűbbek, és létrehozásukhoz és bevezetésükhöz kevesebb anyagköltség szükséges.

Az a tény, hogy az egész hajó üdvössége számos további probléma megoldásához kapcsolódik. Először is, annak érdekében, hogy az atmoszférában szabályozott süllyedést lehessen biztosítani elfogadható hőmérsékleti rendszerrel, az űrhajónak áramvonalas alakúnak kell lennie, meghatározott aerodinamikai jellemzőkkel. Ez azt jelenti, hogy vagy nem lehetnek kiálló elemek a hajón, vagy azokat a belső térfogatba kell venni a süllyedés előtt. Másodszor, a szerkezeti elemek és az élőterek légkörének túlmelegedésének megakadályozása érdekében a hajó teljes külső felületét hővédelemmel kell lefedni. Ez a teljes tömeg jelentős növekedéséhez vezet.

Az űrsiklón az űrhajó teljes tömegéből, 111 tonna, a hővédelem tömege körülbelül 9 tonna, ami majdnem a teljes tömeg 10% -a. A leszállási rendszer bonyolultabbnak és bonyolultabbnak bizonyul. Több üzemanyag szükséges a süllyedés szabályozásához. Ennek eredményeképpen a teljes űrhajó összetettebbé és drágábbá válik, és erősebb hordozórakétára van szükség a pályára bocsátásához.

Meg kell jegyezni, hogy az eldobható hajókban a süllyedés és a leszállás, valamint a legénység tartózkodása érdekében a leszállás pillanatától a kiürítésig használt összes berendezést a leszálló járműben helyezik el. Itt, a személyzet kényelmének biztosítása érdekében a süllyedésre való felkészülés során, az űrhajó pályán történő mozgásának kézi vezérlési eszközei és a fedélzeti rendszerek vezérlési eszközei vannak felszerelve. Ugyanezen a helyen, az ereszkedő járműben vannak anyagok tárolására szolgáló helyek a kutatások eredményeivel és a Földre visszajuttatandó berendezésekkel.

ALSÓ ESZKÖZÖK AMC "VENERA"

A Vénusz bolygó tanulmányozására szánt automatikus űrállomások ereszkedő járművei szerkezetileg különböznek az űrhajók ereszkedő járműveitől. A Vénusz bolygó meglehetősen erőteljes légkörrel rendelkezik: a légköri nyomás a bolygó felszínén több mint 90 -szer magasabb, mint a Földé. A felületi hőmérséklet majdnem 500 ° C (körülbelül 770 K). Ez nyomot hagyott a Vénusz leereszkedő járműjének megalkotásában.

Ezenkívül az első járatokat a Vénusz bolygóra úgy tervezték, hogy az ereszkedő járművek megközelítőleg a Vénusz bolygó korongjának középpontjába essenek, szemben a Földdel. Erre a feltételre volt szükség ahhoz, hogy rádiókommunikációt lehessen létrehozni a süllyedő járművel, amelynek antennája viszonylag keskeny sugárzási mintával gyakorlatilag a zenitbe nézett a süllyedés során. De ez különleges követelményeket támaszt a bolygó légkörébe való belépés szögével is, amikor az állomás közeledett hozzá, ezek körülbelül 62–65 ° -osak voltak a helyi horizonthoz képest.

Több mint 11 km / s belépési sebességnél ez a körülmény nagy túlterheléshez vezetett, elérve a 450 g -ot. Ezért gondolkodnom kellett egy tartós tok és olyan berendezés létrehozásán, amely képes ellenállni az ilyen erős túlterheléseknek.

Az első állomások leereszkedő járművei, amelyek Vénuszba repültek, gömbhöz hasonló alakúak voltak. Ugyanakkor a tudományos műszerek érzékelőit csak a süllyedő jármű felső részében, az ejtőernyős rekesz fedelének leejtése után nyíló vágáson lehetett elhelyezni. A Vénusz bolygó pontos körülményeinek kezdeti tudatlansága, a különböző megfigyelések ellentmondó eredményei viszonylag erős gömbcsukló járművek létrehozásához vezettek, amelyek csak 20 atm -ig képesek ellenállni. Kívül jelentős vastagságú hővédő héj védte őket.

A Vénusz légkörében rejlő paraméterek tisztázása érdekében az első állomásokon csak a hőmérséklet, a nyomás, a légkör kémiai összetételének és megvilágításának meghatározására telepítettek tudományos műszereket, valamint magasságmérőt a bolygó felszíne feletti magasság referenciaadataihoz. . A Vénusz bolygó első felderítő állomásainak tartalmazniuk kell a Venera-4 állomást, amely 1967-ben repült, a Venera-5 és a Venera-6 1969-ben, valamint a Venera-7 1970-ben. És a "Venus-8"-1972-ben.

A bolygón meglévő fizikai állapotokkal kapcsolatos nézetek megváltozása következtében, mivel a leszálló járművekről érkeztek adatok, maguk a leszálló járművek kialakítása is megváltozott. A hajótest szilárdságát növelni kellett, hogy ellenálljon a külső nyomásnak: 10 atm a "Venera-4" és 120 atm a "Venera-8" esetében. Ennek eredményeként a leszálló jármű tömege növekedett, és ha az elsőnél 383 kg volt, az állomás össztömege 1106 kg, akkor a Venera-7 és a Venera-8 esetében a leszálló jármű tömege már 500 kg volt az állomás tömegével 1200 kg.

Körülbelül 11 km / s légkörbe jutási sebességnél a túlterhelések elérték a 450 g -ot, és a gázhőmérséklet a sokkfronton elérte a 11 000 K. Ilyen magas hőmérsékleten a leereszkedő jármű felülete nem is ég, de egyszerűen elpárolog.

A Venera-4-Venera-8 állomások ereszkedő járművei, amelyek alakja közel volt egy gömbhöz, átmérőjük körülbelül 1 m volt. A gömb külső felülete, különösen az alsó homlokrész, erős hővédővel volt ellátva. héj. Ez utóbbi késleltette a hő áramlását a gömb felületéről a lezárt tartályba a leereszkedő jármű mozgása során a Vepera légkörben.

A leszálló járműveket akkor választották el a pilóta nélküli űrállomásoktól, amikor még 20-40 ezer km-re voltak a Vénusz bolygótól. Ezzel a manőverrel megpróbálták megvédeni a süllyedő járművet a sérülésektől, amikor beléptek a légkörbe. Ebben az esetben nem lesz ütközés az állomásrekeszek között, és ennek következtében nem lesz kár az ereszkedő járműben. Az orbitális rekesz megtette a dolgát - leszállította a járművet a bolygóra, és most összeomolhat, amikor a Vénusz belép a légkörbe, mivel nem rendelkezik megfelelő hővédő bevonattal.

A Földtől a Vénuszig tartó 4 hónapon belüli repülés során azonban az orbitális rekesz hőmérsékleti rendszert biztosított a saját és a leszálló jármű igényeihez. Az elválasztás előtt az orbitális rekesz hőszabályozó rendszere lehűtötte a süllyedő járművet, ami azért volt szükséges, hogy meghosszabbítsa a teljesítményét a vénusz légkörének forró körülményei között. Az orbitális rekesz áramot is biztosított a munkához különböző rendszerek rajzolja a napból napelemek segítségével. Ennek a rekesznek a használatával meghatározták az állomás térbeli helyzetét, és elvégezték a szükséges repülési korrekciót, hogy a süllyedő járművet a Vénusz bolygó régiójának meghatározott ütési zónájába irányítsák.

De az ilyen fontos funkciók ellenére az orbitális rekesz valójában csak egy eszköz volt a leszálló jármű szállítására a Vénusz bolygóra működő állapotban.

Szerkezetileg maga a süllyedő jármű két elszigetelt rekeszből állt: az alsó műszerfülkéből és a felső ejtőernyős rekeszből. A fedél alatti ejtőernyős rekeszben, amelyet az aerodinamikai fékszakaszon való áthaladás után ejtettek le, tudományos műszerek érzékelői, a rádiókomplexum és a magasságmérő antennái, valamint egy kétfokozatú ejtőernyős rendszer (a fékből és a fő ejtőernyőkből) ). Az ejtőernyők szövete megtartotta a szükséges szilárdságot 500 ° C -ig. A sorozat utolsó két állomásának rádiókomplexumának távoli antennái is itt találhatók.

Az intenzív aerodinamikai fékezést követően, amikor elérték a 200–250 m / s sebességet, barometrikus érzékelőkből (0,6 atm nyomáson) parancsot adtak az ejtőernyős rekesz fedelének és egy fékernyőnek a lövésére. 2,2 m 2 -et juttattak a légáramba. A sebesség további csökkenése során a programidős eszköz parancsot adott ki a fékernyő elválasztására és a fő bevezetésére.

A Venera-4 fő ejtőernyőjének területe 55 m 2 volt, de ennek az állomásnak a repülése után, amelynek ereszkedő járművét nagyon „barátságtalan” légkörben közel 1,5 órán keresztül leeresztették, a fő jellemzői az ejtőernyőt felül kellett vizsgálni. Amikor körülbelül 70 km magasságban üzembe helyezték, a süllyedő jármű működése már körülbelül 30–40 km magasságban leállt, amikor a légköri nyomás szintje meghaladta a 20 atm -et. Ezenkívül a túl hosszú süllyedési idő a berendezés erős felmelegedéséhez vezetett forró légkörben.

A süllyedés felgyorsítása érdekében a Venera-5 és Venera-6 állomások ereszkedő járműveinek fő ejtőernyőjének területét 12 m 2 -re csökkentették. Ennek eredményeként nőtt a süllyedési sebesség, és maga az ereszkedés 51-53 percig tartott. Ezek az ereszkedő járművek 27-28 atm nyomással ereszkedtek le a magassági szintre, és az ejtőernyős ereszkedést már 36 és 38 km magasságban hajtották végre. A Venera-7 és a Venera-8 állomások ereszkedő járművei a működő berendezésekkel elérték a bolygó felszínét.

Rizs. 4. A Venera -8 állomás ereszkedő járműve: 1 - ejtőernyő; 2 - adó antenna; 3 - az ejtőernyős rekesz fedele; 4 - rádióadó; 5 - csappantyú; 6 - hővédelem; 7 - test; 8 - hőcserélő

Az első generációs Venera ereszkedő jármű alsó műszerfülkéjében (4. ábra) fedélzeti rádióadó, műsoridős eszköz, automatizálási egységek, telemetriai rendszer, rádiós magasságmérő, akkumulátor, hőszabályozó rendszer és tudományos berendezések. A süllyedő jármű alsó részébe egy speciális mechanikus csappantyút szereltek be, amely arra szolgált, hogy növelje a süllyedő jármű mozgásának stabilitását a Vénusz légkörében, és csökkentse lengésének amplitúdóját. Minél kisebb az amplitúdó, annál kisebbek az oldalsó túlterhelések, amelyek az axiális túlterheléssel együtt rontják a leereszkedő járműre gyakorolt ​​hatást.

A Vénusz légkörének tényleges jellemzőire vonatkozó adatok beszerzése után a tervezők megkezdhették a leszármazási járművek új generációjának tervezését és építését, amelynek célja a bolygó légkörének és felszínének fizikai és kémiai tulajdonságainak kiterjedt tanulmányozása. A második generációs ereszkedő járműveket számos tudományos feladat ellátására tervezték, beleértve a bolygó felszínének "ellenőrzését" is. Ezért fotós televíziós berendezéseket szereltek fel a leszálló járművekre. A kémiai elemzés elvégzéséhez talajmintavételi eszközt fejlesztettek ki és helyezték a leszálló járműre, és a leereszkedő jármű belsejében egy összetett komplexum volt az összegyűjtött talaj kémiai elemzésére. A rudakra antennákat, érzékelőket a szélsebesség, megvilágítás stb.

A legtöbb tudományos berendezést a leszálló járművön kívül kellett elhelyezni, de ha ebben a formában a légkörben lassítani kényszerültek, akkor a tudományos felszereléssel együtt minden kiálló részt megsemmisít egy tüzes tornádó az aerodinamikai fékezés során. Ezért az eredeti ereszkedő járművet leszálló járműnek hívták, hővédő bevonattal ellátott golyót tettek rá, és ennek eredményeként új, de már jóval nagyobb ereszkedési járművet kaptak. A golyó átmérője 2,4 m volt, és két félgömbből állt, amelyek a pirotechnika felrobbantásakor elváltak egymástól (5. ábra).

Maguk a Venera állomások is változásokon mentek keresztül. Az automatikus bolygóközi állomások indítását egy erősebb hordozórakéta hajtotta végre, és ezért az állomások tömege elérte a 4,5–5 tonnát. E tekintetben lehetővé vált, hogy a leszálló jármű szétválasztása után megmentsék az orbitális részt, vagyis maga a Venera állomás, és használja azt a leszálló járműből érkező rádiójelek ismétlőjeként.

Ehhez át kellett helyezni a bolygó ütésének pályájáról a röpkepályára. Következésképpen a bolygóra való repülés előtt a leszálló járművet szét kellett választani, miután lehűtötték, hogy növelje a túlélést a légkör forró lélegzetében, majd a hajtórendszer segítségével az állomást átkerül a repülési pályára. Az ereszkedő jármű és az állomás elválasztását általában két nappal a megközelítés előtt kell elvégezni.

Rizs. 5. A Venera -10 állomás ereszkedő járműve: 1 - ejtőernyő; 2 - a légkörben működő tudományos berendezések a felhős rétegben; 3 - telefotomistr; 4 - tartós test; 5 - hővédelem; 6 - csappantyú; 7 - futómű; 8 - hővédő test; 9 - féklap; 10 - antenna

Miért két nap, és nem egy vagy tíz és nem 27 vagy 59 óra?

Az ereszkedő jármű esetében minél későbbi az elválasztás, annál jobb, mivel az állomás hőszabályozó rendszerét használja, és berendezéseinek működőképességét az állomás rendszerei segítségével tesztelik. Az állomás esetében pedig egy korábbi elkülönítésre van szükség, hogy alacsonyabb energiaimpulzust hozzon létre a bejövő pályáról a repülési pályára való magabiztos átmenethez. Ez egy kompromisszumos döntés volt, amely 48 órával, vagyis két nappal a bolygó közeledése előtt előre meghatározta az elválasztást. Az ejtőernyős rendszer bevezetése előtti elválasztás után a süllyedő jármű "némán" mozog, a Föld nem tudja irányítani. Pontosan két napra van szükség ahhoz, hogy a szétválasztási munkamenetet lefolytassák abban az időben, amikor a Szovjetunió területén található földi rádiókövető berendezés a Vénusz bolygóval szemben áll. És az érkezési és leszállási ülésnek a leszálló jármű bolygójára (amelyet előre kiválasztottak) szintén az országunk területéről érkező rádiós láthatóság időszakára kellett esnie. Természetesen ezek a rádiós láthatósági időszakok a 24 óra többszörösei - a Föld napi forgásának időszaka.

A szétválasztást követően a Venera állomás átvihető a Vénusz mesterséges műholdjának pályájára (mint a Venera-9 és a Venera-10 állomások esetében), vagy egy röplabda pályára a Nap körüli további repüléssel a között elhelyezkedő pályán. a Föld és a Vénusz pályája. Az állomás ismétlőként való felhasználásának lehetősége lehetővé tette a süllyedő jármű szilárdsági jellemzőinek jelentős csökkentését, mivel a bolygó korongjának a Föld felé néző közepére való süllyedés zord körülményei megszűntek.

Így lehetővé vált a légkörbe való belépés szögének jelentős csökkentése. Igaz, a pálya számítotttól való megengedett eltérései miatt a rendkívül kis belépési szögek nem valósíthatók meg, mivel a légkör ebben az esetben nem biztos, hogy elfogja az űrhajót. A 20-23 ° -os belépési szögeket a második generációs Venera állomásokra számítottuk. Ebben az esetben a maximális túlterhelés eléri a 170 g -ot.

Az ereszkedő jármű most már a bolygó szinte bármely pontján leszállhat, még a másik oldaláról is, amely nem látható a Földről. Hiszen most a leszálló jármű rádiójeleit fogadta a bolygó mellett elrepülő űrhajó. A jeleket ő vette és továbbította egy erősen irányított antennán keresztül a Föld felé, de az állomás fedélzetén is rögzíthetők voltak, majd szükség szerint többször is reprodukálták és továbbították a Földre.

LESZÁLLÍTÓ ESZKÖZÖK "PIONEER-VENUS"

Az 1978-as Vénusz légkörében végzett kutatások elvégzéséhez amerikai szakemberek elindították a Pioneer-Venera-2 állomást, amelynek tömege 885 kg, és amely négy leszálló járművet tartalmazott. Ebből az egyik legnagyobb 350 kg -os, 1,5 m átmérőjű, a másik három pedig 86 kg tömegű, 71 cm átmérőjű volt. a bolygóról, valamint a Vénusz északi pólusa felé.

Az ereszkedő járművek golyó alakú titánból készültek, hogy ellenálljanak akár 100 atm nyomásnak is. A külső felületről a labdát hőpajzs védte, fsnol-szén bevonatból készült hővédővel az elülső részen. Az alját elasztomer habanyag borította.

24 nappal a bolygó megközelítése előtt, mintegy 12 millió km távolságban, egy nagy ereszkedésű jármű vált el az állomástól, további 5 nap elteltével pedig kis járművek különültek el néhány perces időközönként. A süllyedő járművek 11 km / s -nál valamivel nagyobb sebességgel jutottak be a bolygó légkörébe. Ebben az esetben a fékezés aerodinamikus volt.

A belépés és az intenzív lassítás ezen szakasza körülbelül 30 másodpercig tartott, majd hővédő anyagból készült szitát ledobtak a nagy ereszkedő járműhöz, és 17 percen belül ejtőernyővel ereszkedtek le (a kis ereszkedésű járműveknél nem voltak ejtőernyők). Ezt követően az ejtőernyőt leejtették annak érdekében, hogy felgyorsítsák a légkör felszínre jutását. A kommunikáció ezzel a leszálló járművel 1 óra 19 percig tartott, amíg a felszínre nem ért.

A kis ereszkedésű járművek a hőpajzsok ledobása után rádióadást is végeztek, mielőtt a Vénusz felszínére ütköztek. A "nappali" ereszkedő jármű (a három kicsi közül az egyik), miután újabb 68 percet ütött a felszínen, továbbra is rádiójeleket küldött. Maga a Pionsr-Venera-2 állomás, hasonlóan a Venera-4 állomáshoz, kiégett a bolygó légkörében.

Valójában ezek az ereszkedő járművek, amelyeket nem a bolygó lágy leszállására terveztek, csak szondaként szolgáltak, adatokat gyűjtenek a légkörről az esés során. Valójában csak egy kis jármű, amely a felszínre ütközés után is működőképes maradt, valójában ereszkedő járműnek nevezhető.

Megmaradása a Vénusz légkörének nagy sűrűségével magyarázható, ami csökkentheti az esés mértékét, és következésképpen a felszínre gyakorolt ​​túlterhelés nagyságát.

Miért voltak tehát a Vénuszra való leszállásra szánt ereszkedő járműveknek csak golyó alakúak, és ezért csak ballisztikus pályán mentek le?

Először is, nem egy ember szállt le a Vénuszra, hanem tudományos műszerek, amelyek képesek ellenállni a 100 g vagy annál nagyobb túlterhelésnek. Másodszor, a labda alakja a legegyszerűbb, és nincs szükség speciális süllyedés -szabályozási rendszer létrehozására. Aerodinamikai tulajdonságokkal rendelkező süllyedő jármű, például fényszóró használata esetén szükségessé válik a használata komplex rendszer tájolás, amely meghatározza a légkörbe való belépést és az emelés irányát, valamint lehetővé teszi az emelés beállítását a repülőgép tekercs mentén történő elforgatásakor. Mindenesetre a leszálló jármű alakjának megválasztásában a Vénuszon a fő szerepet kétségtelenül az ilyen jármű létrehozásának egyszerűsége és viszonylag alacsony költsége játszotta.

Süllyedés a légkör hiányában

Az űrhajósok jelenlegi állása mellett szinte lágy leszállást légkör hiányában eddig csak a Holdon hajtottak végre. De elvileg az ilyen leszálló járműveket el lehet juttatni a Merkúrhoz, a Mars műholdjaihoz, más bolygók légkör nélküli műholdjaihoz, valamint aszteroidákhoz. Ne feledje, hogy minél kisebb a Naprendszer testtömege, annál kevesebb üzemanyag -fogyasztás lehetséges a felületére való leszálláshoz.

A légkör hiányában lágy leszállásra tervezett leereszkedő járműveket nem védik hővédő réteggel, hanem általában csak szőr-vákuum hőszigetelés „bundájában” vannak, hogy megvédjék őket a sugárzó energiától. a Napot, és hogy megvédje az űr mély lehűlésétől a jármű árnyékoldala felől. Az ejtőernyő szintén nem alkalmazható az ilyen típusú ereszkedő járművekhez, mivel nincs semmi, amivel vákuumban meg lehetne tölteni az előtetőt. Ezért a bolygó felszínére gyakorolt ​​hatás elkerülése érdekében az egyetlen eszközt használják - egy rakéta hajtóművet, amely képes nagy sebességgel eloltani jelentéktelen értékeket, másodpercenként több méter nagyságrendben.

Ebben az esetben az űreszköz leszállása hasonlít egy rakéta kilövésére, csak minden fordított sorrendben történik. A fúvókákból lángot kibocsátó motorok nem növelik a mozgás sebességét, hanem csökkentik azt, és e célból a motor fúvókáját a menetirányba forgatják. Ezenkívül a meghajtó rendszer munkája nemcsak a leereszkedő jármű sebességének a nullához való csökkenését biztosítja a célhoz képest, hanem kompenzálja a Naprendszer testének gravitációs erejét.

A fékmotornak másodpercenként több méter értékre kell csökkentenie a jármű sebességét, és a lassítás végének egybe kell esnie azzal a pillanattal, amikor megközelíti a bolygó felszínét, különben a süllyedő jármű ismét nagy sebességet fog kifejteni a szabad esés következtében. A különböző fékezősémák elemzése azt mutatta, hogy az első kísérletek során a legmegbízhatóbb fékezési lehetőség az állomás függőleges leereszkedése, amely lehetővé teszi a leszállási rendszer egyszerűsítését.

Elméletileg ez a probléma egyszerűen megoldható: a bolygó gravitációs erejének ismert értékei, a motor tolóereje és az űreszköz lassítása előtti sebessége alapján kiszámítják a bolygó felszínének távolságát, amely elérésekor az űrhajóknak be kell kapcsolniuk a meghajtórendszert. A gyakorlatban azonban nem könnyű eldönteni, hogy mikor kell bekapcsolni a meghajtó rendszert a fékezéshez. Hány kilométer van még hátra a bolygóra - nincs kitől megkérdezni, nincs mérföldkő az űrben. Fel kell tennünk egy magasságmérőt az űrhajóra, más szóval egy radart, amellyel meg lehet határozni a bolygó felszínétől való távolságot.

Az előre kiszámított és az űrhajó memóriájában tárolt programnak megfelelően, amikor a magasságmérőből eléri a kívánt felület feletti magasságot, parancsot küld a hajtómű bekapcsolására. A meghajtórendszer elindítása előtt azonban a fúvókával lefelé kell irányítani a motort. Igaz, a nyílt térben nincsenek "fel" és "le" fogalmak. Általában a nagy égitestek, például a csillagok, a bolygók esetében az "alsó" a középpontjukhoz kapcsolódik, de a kis testek, például az aszteroidák esetében az "alsó" és a "felső" csak a súlypont irányából kerül meghatározásra.

Ezért ahhoz, hogy olyan légtér nélküli testre szálljon, meg kell fordítani a meghajtórendszer fúvókáját a gravitációs erő irányába, és be kell kapcsolni a berendezést olyan pillanatban, hogy amikor a felülethez ér, sebessége közel nulla. Az űreszközt a gravitációs erő irányába csak akkor lehet bevetni, ha meghatározzuk az űrhajónak a célhoz viszonyított helyzetét és mozgásának irányát. Csak ekkor határozzák meg a szükséges impulzus értékét a korrekció elvégzéséhez a süllyedési pálya helyes végrehajtása érdekében. Az égi mechanika törvényeinek felhasználásával és a repülési pálya szükséges korrekciójával elvégezhető az űrhajó irányítása a test látható korongjának közepére vagy bármely más meghatározott leszállási pontra.

Az ereszkedő járművet a fékezéshez szükséges irányba lehet fordítani a beállítórendszer segítségével. Ennek a rendszernek az optikai érzékelői segítségével meghatározzák a Nap vagy a referenciacsillag irányát. A trigonometriai probléma megoldása, majd keresse meg a bolygó középpontjához viszonyított irányt a Naphoz és a csillag felé mutató irányhoz képest. Végül a vezérlőrendszer elforgatja a készüléket a kívánt helyzetbe.

A motor bekapcsolásától a leszállásig eltelt időintervallumot előre kiszámítják az űrhajó tervezése során, és a bolygó távolságát rádiómagasságmérő segítségével határozzák meg. A készülék tömegétől függően a motor tolóerejének nagysága és a bekapcsolási magasság is kiválasztásra kerül. Akárcsak a légkörben ereszkedő leszálló járművek esetében, ebben az esetben nem a teljes űreszközt mentik meg, hanem annak csak egy részét. A hajtómű bekapcsolásának pillanatában a felesleges rekeszeket, vagyis azokat, amelyekre már nincs szükség a leszállási helyen, el kell dobni. Ezek az asztro-orientációs rendszer blokkjai, amelyek csak a Földről a vizsgált testhez való repüléshez szükségesek, valamint a használt kémiai áramforrások, stb. -9 összehasonlítható volt a Holdon leszálló automatikus holdállomás tömegével ...

Mindezt azért teszik, hogy csökkentsék az űrhajó fékezéséhez szükséges üzemanyag mennyiségét. De az űrhajó mozgásának ellenőrzéséhez időről időre meg kell határozni a sebességét. A tehetetlenségi sebesség nem mérhető. Az űrhajó motorjának bekapcsolásakor azonban megjelenik a gyorsulás. Ebben az esetben giroszkópos integrátor segítségével lineáris gyorsulások integrálásával lehetőség van a mozgás sebességének mérésére. Igaz, ebben az esetben nem az űrhajó valódi sebességét ismerik fel, hanem csak a meghajtórendszer működéséből adódó sebességváltozás nagyságát.

Ennek a problémának a megoldására az elektronikus számítógép, amely a magasságmérőt kérdezi, adatokat kap a magasságról, és az integrátortól a sebességnövekedés értékeit azokban a pillanatokban, amelyek megfelelnek a magasságmérő által a bolygó felszínétől mért távolságnak. Ekkor az elektronikus agy a beállított program szerint ajánlásokat dolgoz ki a fojtószelep fojtására vagy kényszerítésére, ha a tényleges sebességértékek eltérnek a számítógép memóriájában tárolt számított értékektől.

A leereszkedő jármű leszállása a felszínre a hajtórendszer befejezése után úgy történik, hogy a bolygó gravitációja hatására alacsony magasságból leesik. Az ütközéscsillapítást a felületen az űrhajó túlterhelésének csökkentése érdekében általában minden ereszkedő járművön végzik három -négy tartó segítségével, egyedi lengéscsillapítókkal.

Csak az első hold űrhajó "Luna-9" és "Luna-13" hajtotta végre más módon a leszálló jármű leszállását.

"LUNA-9", "LUNA-13" ÁLLOMÁSOK JÁRMŰVEI

Mielőtt az űrrepülőgép leszállt volna a Hold felszínére, a legellentmondásosabb információk érkeztek a tulajdonságairól. Egyes adatok szerint a Hold felszíne sziklás hegyi sivatag volt, mások szerint a Hold "tengereit" és kontinenseit vastag porréteggel borítottnak tekintették, amelyben minden olyan űrhajó elsüllyedhet, amely ezen a felületen merészkedett.

Rizs. 6. A "Luna-9" állomás lágy leszállásának rendszere

Eredeti megoldás a lágy holdraszállás megvalósítására S. P. Korolev javasolta. Kezdetben a holdállomás repülését a hajtómű segítségével le kellett lassítani másodpercenként több méter sebességre, majd az automatikus holdállomást le lehetett dobni a meghajtórendszerről, és ereszkedő járművet kellett csomagolni. sűrített gázzal felfújt puha és rugalmas léggömbök jelentek meg a Holdon (6. ábra). Jelentéktelen tömeggel (kb. 100 kg) és a palackok viszonylag nagy tartófelületével (kb. 1,5 m 2) a talajra gyakorolt ​​fajlagos nyomás jelentéktelennek bizonyul. A leszállórendszert úgy tervezték meg, hogy minden talajban (legyen az kemény sziklás felület vagy laza szétszórt talaj) az állomás megbízható leszállása biztosított.

A Luna-9 állomás leereszkedő járműve valójában nevezhető automatikus holdállomásnak, amelynek tömege körülbelül 100 kg. Minden más megsemmisült vagy megsérült a felülettel érintkezve. A leszálló jármű teste gömb alakú volt, körülbelül 50 cm átmérőjű, zárt szirmokkal tojásdad alakú. Az állomás 2,6 km / s sebességgel repült fel a Holdra. Az asztro-orientációs rendszer elfordította és rögzítette az állomást egy bizonyos irányba úgy, hogy a meghajtórendszer fúvókája a Hold felszíne felé irányuljon.

48 másodperccel a közeledés előtt, amikor a Hold 75 km -re volt, egy autonóm magasságmérő jelzésére két rekeszet választottak el az állomástól, amelyek szükségtelenné váltak, és bekapcsolták a fékhajtórendszert. (A neve korrekciós-fékező meghajtórendszerként helyesebb volt, mivel a Föld-Hold repülési útvonalon a Holdra vonatkozó repülési pályát korrigálták.) A meghajtórendszert a memóriában rögzített program szerint irányították. az állomás. A motor képes volt viszonylag széles tartományban szabályozni a tolóerőt.

A meghajtó rendszer kezdete óta két rugalmas léggömböt nyomás alá helyeztek, amelyeken belül egy automatikus holdállomás volt. A léggömbök, miután rögzítették a leereszkedő járművet, szilárdan összekapcsolódtak egymással, és nagy rugalmas golyót képeztek. A holdfelszín közelében a motort leállították, a fúvóka vágását megfordították, és egy lapos rugós szalagból cső alakú szondát alakítottak ki. A felülettel érintkezve a szonda jelzést adott, hogy ballonokkal lője le a süllyedő járművet. Ugyanakkor az állomással való kapcsolat gyakorlatilag megszakadt, és az elválás az eredetileg az állomás támaszához nyomott hengerek rugalmas ereje miatt történt.

A felületet, amelyhez a léggömböket nyomták, kissé oldalra ferdítették annak érdekében, hogy az automatikus holdállomást ne függőlegesen lehessen elválasztani, hogy az esés ne a meghajtórendszeren, hanem kissé oldalra forduljon. A labda az állomással több ugrást hajtott végre, és megállt. Az időmérő berendezés jelzésére a hengerek közötti kapcsolatok megszakadtak, és mint két golyó, lepattantak az állomásról. A leereszkedő jármű kis magasságból óvatosan leereszkedett a felszínre.

Köszönet tojásdadés a tömegközéppont alacsony helyzetében, a készülék előre meghatározott pozíciót vehet fel. 4 perccel a leszállás után a programidős eszköz parancsot adott ki a pirolózár kinyitására, és a lebenyantennák kinyíltak, egyidejűleg elengedve az ostor antennákat. A sziromantennák repülés közben vételi és adóantennák szerepét játszották, és a telepítés után átálltak adóantennákra, míg ostor antennák fogadóantennaként szolgáltak.

A merev keretet rádióberendezésekkel, elektronikus időmérő eszközökkel és automatizálási eszközökkel, telemetriai és tudományos berendezésekkel szerelték fel a leszálló jármű karosszériájába. Fent egy távmérő volt, amely lehetővé tette a környező terület panorámájának megtekintését és továbbítását a Földre. A berendezés holdi körülmények közötti megszakítás nélküli működéséhez a szükséges hőmérsékleti rendszert megtartották. Ezt a ház külső hőszigetelő eszközével, valamint a hőszabályozó rendszer működésével érte el. Utóbbi tartalmazott egy vízzel ellátott tartályt, egy piroszelepet, egy elpárologtató szelepet, egy ventilátort és egy csőrendszert.

A Holdra való leszállás után a piroszelepet felrobbantották, a vízpárologtató rendszert bekapcsolták, és a ventilátor elkezdett működni, ami hőátadást biztosított a készülékről a gázra. Az elpárologtató szelep volt a rendszer, a vízellátás szabályozója és az elpárologtató érzékeny eleme. A vizet a tartályból nyomás alatt szállították, és minél intenzívebben, annál magasabb volt a szelep hőmérséklete. A szelepben elpárolgott, és hőt vett el a szelepen átfúvott gázból.

A Luna-13 automata űrállomás kialakításában és tömegében hasonló volt a Luna-9 állomáshoz, csak további tudományos berendezéseket telepítettek rá, valamint a Hold talajának közvetlen vizsgálatára szolgáló műszereket. Ezek voltak a mechanikus talaj sr-penetromstr, amely lehetővé tette a holdanyag külső rétegének mechanikai tulajdonságainak meghatározását, és egy sugárzási sűrűségmérő a holdtalaj külső rétegének sűrűségének meghatározásához. Az eszközöket az eszközök eltávolítását biztosító mechanizmusokra szerelték fel, az állomás külső burkolatára rögzítve. Az eltávolító mechanizmusok lehetővé tették ezeknek az eszközöknek a telepítését a Hold felszínére, akár 1,5 m távolságra az automatikus holdállomástól.

A Luna-9 és Luna-13 állomások repülése után alapadatokat szereztek a holdtalaj tulajdonságairól. Azóta nem volt szükség leszálló és leszálló járművek tervezésére sziklás talajokés vastag porréteggel borított felületen. Minden későbbi leszálló jármű, amelyet a Holdra való leszállásra szántak, már használtak más lágy leszállási módszereket. Általában elkezdték használni a lábak formájában lévő leszállóeszközöket. Egy ilyen futómű képes ellenállni és csillapítani az állomás ütközését a talajjal 6–8 m / s függőleges sebességgel és 3–4 m / s sebességű vízszintes komponenssel, és stabilitást nyújt a leszálláskor 15-20 ° meredek lejtők.

LUNA-16 TÍPUSÚ TÁJJÁRMŰVEK

A szovjet holdkutatók új generációjának leszállási járművét leszállóhelyként fejlesztették ki független, többcélú rakétaegység formájában. Ennek az egységnek volt folyékony hajtóanyagú rakétamotorja, üzemanyag-alkatrészeket tartalmazó tartályrendszer, műszerrekeszek és ütéscsillapító tartók a Hold felszínére való leszálláshoz. A leszállási szakaszon a fedélzeti rádiókomplexum antennáit és a hozzáállásvezérlő rendszer működtetőit is beszerelték.

A műszerrekeszekben a vezérlő- és stabilizálórendszer elektronikus számítástechnikai és giroszkópos eszközei, elektronikus tájékozódási eszközök, rádiós vevőkészülékek és a fedélzeti rádiómérő komplexum adói találhatók, olyan programidő-eszköz, amely automatikusan vezérli az összes rendszer és szerelvény működését, vegyi elemek és áramátalakítók, a hőszabályozó rendszer elemei, a magasság mérésére szolgáló önálló eszközök, a leszállási sebesség vízszintes és függőleges összetevői és egyéb berendezések, beleértve a tudományos berendezéseket is.

A leszállási szakasz meghajtórendszerét nemcsak a leszállás alatti fékezésre használták, hanem a keringés kijavítására is a Földről a Holdra való repülés során. A meghajtó rendszer két kis tolóerővel rendelkező motort is tartalmazott, amelyeket bekapcsoltak végső szakasz leszállás. A leszállási szakasz főmotorja többször is képes volt elindulni.

A Holdra szállást, ellentétben a Hold felszínére való első leereszkedéssel, nem közvetlenül az átszállító traktorról hajtották végre, hanem az űrhajó előzetes indításával egy mesterséges hold műhold pályájára. A hajtómű segítségével végrehajtott manőverek végrehajtásával egy leszállás előtti pályát alakítottak ki, amely szükséges volt ahhoz, hogy optimális feltételeket teremtsenek a pontos leszálláshoz a Hold felszínének adott régiójában.

Egy ilyen pálya jellemzője a keringési magasság a Hold felszíne feletti periapsisban - csak körülbelül 15 km. Ebben az esetben a pericentert egy adott leszállási terület fölé szervezik. Ne feledje, hogy egy ilyen magasság a Holdon akár 9 km magas hegyek jelenlétének köszönhető, a fennmaradó 5 b km távolság csak megengedett hibákat okozott a pálya kialakításában.

Mielőtt bekapcsolná a hajtóművet a leszálláshoz, elvégezték az állomás tájékozódási és programozott fordulatait, hogy biztosítsák a motorfúvóka előrehaladását. A repülési út hossza bekapcsolt motorral a szaggatás helyétől a holdra szállás helyéig 250 km volt. A teljes leszállási szegmensben az állomás helyzetét szigorúan stabilizálták. A magasságot és a függőleges süllyedési sebességet folyamatosan figyelte egy fedélzeti Doppler sebességmérő és magasságmérő. A süllyedés során minden műveletet az állomás automata eszközei hajtottak végre a Föld beavatkozása nélkül.

A Hold felszíne feletti magasság és a sebesség függőleges összetevőinek meghatározott értékeinek elérésekor a motort leállították, majd újra beindították, és 20 m magasságban alacsony tolóerővel rendelkező motorok kezdtek működni. A motor fékezésre történő bekapcsolása előtt két rekesz üres üzemanyagtartállyal (az üzemanyagot a Hold közelében végzett korrekció és fékezés során használták fel, hogy egy mesterséges holdhold pályáját hozzák létre), valamint csillagászati ​​berendezésekkel és más, nem leszálláshoz használt eszközökkel , leejtették, és a Holdon leeresztettek egy könnyű teherbírású leszállóhelyet, hasznos terheléssel (7. ábra). Ez utóbbit a Luna-16, Luna-20 és Luna-24, a visszatérő Luna-Earth rakéta, a Luna-17 és Luna-21 esetében pedig a Lunokhod önjáró járművet használta.

Rizs. 7. A Luna -16 állomás leszálló járműve: 1 - antenna; 2 - talajfelvevő eszköz; 3 - vezérlőrendszer rekesz; 4 - üzemanyag oldal; 5 - támogatás; 6 - motor

A leszállási szakasz a hajtómű kikapcsolása után leereszkedett a felszínre. A talajra gyakorolt ​​hatást négy, lengéscsillapítóval ellátott lágyító tompította. Ezenkívül az ütési energiát a támaszok támaszaiban elhelyezett fémrudak nyújtására és a méhsejtes töltéssel készült tárcsatámaszok zúzására fordították.

A SZOLGÁLTATÓ ÁLLOMÁNY LESZERELT ESZKÖZE

A Surveyor program célja az volt, hogy tanulmányozza a Hold talajának jellemzőit és a Hold felszínének körülményeit, hogy biztosítsa az Apollo program sikerét. Szerkezetileg a Surveyor készülék egy alumínium csövekből készült keretből áll, amelyhez a futómű három tartója, valamint a napelemek telepítésére szolgáló árboc és egy erősen irányított antenna került rögzítésre. A keretben két lezárt elektronikus tartály volt elhelyezve. műszerek, meghajtórendszer, televíziós kamera, navigációs és tudományos berendezések.

A Surveyor indítótömege körülbelül 1 tonna, majd egy 280 kg tömegű ereszkedő jármű ereszkedett le a Holdra, miután elfogyasztotta az üzemanyagot, és ledobott néhány olyan felszerelést, amelyekre a leszállás során nem volt szükség.

A fő golyó alakú fékmotort szilárd tüzelőanyaggal hajtották. A járműre szerelt kis tolóerővel rendelkező motorok folyadékhajtásúak voltak. Az űrhajó tartalmazott egy napérzékelőt és egy Kapopus referencia csillagérzékelőt, valamint számos radart, amelyek segítségével megállapították a süllyedés sebességét és a Hold felszínétől való távolságot. A rádiómagasságmérő jelzést adott a fékmotor leállítására. Egy másik magasságmérő fedélzeti számítógépet használva irányította a tolóerőt.

A jármű futóműve az induláskor összecsukott állapotban volt, és csak akkor helyezték üzembe, miután a járművet a Holdra tartó repülési útvonalra hozták. A tartók repülőgép típusú lengéscsillapítókkal voltak felszerelve. Az alumínium méhsejtből készült tárcsa lengéscsillapítók elforgathatóan függesztettek fel a támaszok alsó részén. A készülék keretének alsó részéhez alumínium méhsejtből készült ütéscsillapító blokkokat erősítettek, amelyek célja a keret talajra gyakorolt ​​ütésének tompítása a fő támaszok elhajlásának idején.

Az "APOLLO" hajó leszálló berendezése

Ennek az űreszköznek a leszálló járművét amerikai szakemberek nevezték el a hold pilótafülkéjének. Célja volt két űrhajós eljuttatása a szelenocentrikus pályáról a Hold felszínére, hogy biztosítsák a felszínen maradást és a Hold felszínéről a szelenocentrikus pályára való eljutást. A holdfülke leszállási és felszállási szakaszból állt. A Holdról való induláskor a leszállási szakasz a Holdon maradt. A holdfülke összetett mérnöki épület volt, amely életmentő rendszert, irányító és navigációs rendszert, erőművet, kommunikációs berendezéseket, fedélzeti motorokat és tudományos berendezéseket tartalmazott.

Miután a holdfülkét elválasztották az Apollo űrhajótól, és elérték a 18 m -es távolságot közöttük, a holdfülkét bevetették, hogy megvizsgálják, és megkeressék az esetleges károkat. Ezután 32 másodpercig bekapcsolták a leszállófülke főmotorját, amely a leereszkedő járművet a holdfelszín felett 15 km -es magasságú elliptikus pályára helyezte. A holdfülke leereszkedése a holdfelszínre három szakaszban történt: fékezés, indítás a leszállási területre és leszállás.

A periapszis elérésekor a holdfülke leszálló szakaszának motorját bekapcsolták, amely teljes tolóerővel történő működés esetén 8 perces lassulási időt eredményezett. Ez idő alatt a kabin mintegy 400 km -t megtett, és 2,6 km magasságba ereszkedett. Körülbelül 15 km maradt a leszállóhelyig. Itt kezdődött a leszállási területre való indítás szakasza, ehhez a holdfülkét úgy helyezték el, hogy az űrhajósok láthassák a kiválasztott területet. Ebben a szakaszban a leszálló szakasz motorja a teljes tolóerő 60% -án működött, és kevesebb mint 1,5 perc alatt csökkentette a kabin repülési sebességét 137 -ről 15 m / s -ra.

Ennek a szakasznak a végén a felszín feletti magasság 150 m volt, és a leszállási helytől való távolság körülbelül 360 m. A leszállás utolsó szakaszában a repülést teljesen az űrhajósok irányították. A holdfülke tájolását, a motor tolóerejének fokozatos csökkentését és 30 m magasságból történő függőleges ereszkedést biztosított. A minimális leszállási időtartam 75 s volt, de a gyakorlatban tovább tartott, mivel időbe telt a leszállási terület ellenőrzése. és válasszon egy alkalmasabb leszállóhelyet.

A lágy leszállás biztosítása érdekében a leszállót speciális alvázakkal látták el. A rajtnál a futóművet összehajtották, a teleszkópos támaszokat a leszállópad testéhez nyomták. A futóművet csak azután helyezték üzembe, miután az űrhajósok a holdfülkébe költöztek. Az alumínium méhsejtből készült tárcsatámaszokat egy csuklópánton rögzítették a futómű lábaihoz. A teleszkópos állványokban található, összetörhető alumíniumötvözetből készült méhsejtet használták az ütésterhelések csillapítására. futómű... Az állványt 0,8 m -rel sikerült lerövidíteni.

Úgy tervezték, hogy körülbelül 1 m magasságban az űrhajósok leállítják a leszálló szakasz motorját annak érdekében, hogy megakadályozzák a leereszkedő jármű aljának túlmelegedését a kiáramló sugárból, amely a földről tükröződik. Attól is tartottak, hogy a motor felrobban, ha járás közben a talajhoz ér. De a gyakorlatban már az első leszállásnál N. Armstrong űrhajós elfelejtette leállítani a motort, de a holdfülke a talajhoz érés pillanatában gyakorlatilag nulla sebességű volt. A motort a futóművön elhelyezett nívópálca kapcsolta ki.

Az űrhajósok visszatérését a Holdról a felszálló szakasz segítségével hajtották végre. A kilövést hasonlóan hajtották végre, mint egy rakéta felbocsátását a Földre, csak egy kilövőeszköz helyett egy leszállót használtak itt. A felszállási szakasz egy mesterséges holdhold pályájára lépett, majd az Apollo űrszonda fő egységével dokkolt. Miután az űrhajósok elhagyták, és a szükséges felszereléseket és anyagokat onnan átvitték, leválasztották a főegységről. Ezt követően a felszállási szakasz vagy szelenocentrikus pályán maradt, vagy a Hold felszínére irányult.

LESZÁLLÍTÁS RITKA LÉGZETBEN

Az űrrepülések gyakorlatában ilyen ereszkedő járműveket csak a Mars bolygóra történő repülésekhez használtak. A bolygó légköre nagyon ritka. A felszínen a légköri nyomás a normál érték 1/160 és 1/100 között van. légköri nyomás földön. E ritkaság ellenére azonban a kozmikus sebességgel a légkörbe való belépés a Föld légköréhez hasonló jelenségekkel jár együtt. A sebesség lassítására és csökkentésére a kozmikus több kilométeres sebességről 200-300 m / s-ra elegendő aerodinamikai erő keletkezik a marsi légkörben.

A Mars légkörében való leereszkedés teljes nehézsége abban rejlik, hogy a 200-250 m / s sebesség elérése akár a felszín közelében, akár közvetlenül a becsapódás előtt megtörténhet. Az ejtőernyős rendszer bevezetésére gyakorlatilag nincs idő, és a süllyedő jármű összeomolhat a felületre érkező ütközés előtt, mielőtt az ejtőernyővel hatékonyan fékezne. Ezért az ejtőernyőt nem 200–250 m / s repülési sebességgel, hanem sokkal korábban kell bevezetni - még 2 M nagyságú (körülbelül 650 m / s) nagyhangú sebességnél is.

Ez felveti az ejtőernyők hiperszonikus áramlásba való bevezetésének problémáját. Az ejtőernyők gyártásához speciális anyagot kell használni, amely ellenáll az ejtőernyő kinyitásakor kialakuló nehéz terheléseknek. Az ejtőernyő terhelésének csökkentése érdekében szükséges több ejtőernyős kaszkád bevezetése egymás után, a lombkoronák növekvő területeivel Ebben az esetben a terhelések lassan nőnek. A túlterhelések csökkentésének másik módja a zátonyos ejtőernyős rendszer bevezetése, amely a főernyő több szakaszában fokozatosan nyílik.

Az ejtőernyős rendszer a Mars körül hatékonyan csökkenti a repülési sebességet mindössze néhány tíz méterre másodpercenként (kb. 100 m / s). Az ésszerű méretű ejtőernyős rendszer a Mars légkörében nem képes a sebességet elfogadható, 10 m / s nagyságrendűre csökkenteni. Ezért szükségessé válik a kombinált rendszer használata: hajtóerő -rendszer használata ejtőernyős rendszerrel együtt. A lassulás teljes szakasza ebben az esetben először úgy zajlik, mint a légkörű bolygók esetében, előzetes aerodinamikai lassítással, majd ejtőernyős rendszer segítségével, de a végső szakaszban, mint a légkör nélküli bolygók esetében, hajtómű használt. A Mars bolygón ilyen leszállást végző eszközök közé tartoznak a szovjet Mars sorozat állomásai és az amerikai Viking állomások.

A "MARS" ÁLLOMÁNY ALKALMAZOTT JÁRMŰVEI

Amikor eldöntjük, hogy melyik rendszert részesítsük előnyben: hajtómű vagy ejtőernyős rendszer használata aerodinamikai fékezés után, és csak az utolsó szakaszban egy meghajtórendszer a lágy leszálláshoz a felszínen, a második séma nyert, és ez a győzelem köszönhető a leereszkedő jármű legjobb tömegjellemzői. Valójában az első sémában a fékrendszer tömege, amint azt a számítások is mutatják, a leszálló jármű tömegének 70% -a, a második esetben csak 50%. Így az ejtőernyő -rendszer, mint a leereszkedő jármű teljes fékezési folyamatának egyik alkotóeleme, növeli a tudományos felszerelések és egyéb használt berendezések tömegét.

Mivel a Mars légköre rendkívül ritka, és minél nagyobb a konstans tömegű ereszkedő jármű középső szakasza, annál nagyobb a konstans tömegű ereszkedő jármű középső része, annál nagyobb leszálló jármű középső része, majd aerodinamikus fékkúp A süllyedő járműre 3,4 m átmérőjű aerodinamikai minőséget, és ezért a süllyedési szakaszon történő mozgást egy ballisztikus pálya mentén kell végrehajtani. Következésképpen a leereszkedő járművet nem kellett leeresztő mozgásvezérlő rendszerekkel felszerelni.

A második és harmadik "Mars" automatikus állomás repülése során azt tervezték, hogy az ereszkedő jármű lágy leszállását végzik a bolygó felszínén, és jeleket továbbítanak a bolygó körüli pályán repülő állomásra. A Mars mesterséges műholdjának létrehozásához szükség volt arra, hogy az állomást a Mars bolygó régiójába vigyük oly módon, hogy mozgását ne a lezuhanó pálya mentén, hanem a repülési útvonal mentén hajtsák végre. viszonylag kis távolság a felülettől.

De az ereszkedő jármű számára ez a pálya elfogadhatatlan; számára a repülési pályának ütéssel kell végződnie, ha nem magába a bolygóba, de legalább a légkörbe. Azonban a légkör ritkasága miatt, következésképpen annak érdekében, hogy növeljük a benne lévő jármű mozgási útvonalát a leghatékonyabb aerodinamikai fékezés érdekében, az ereszkedő jármű repülésének szinte érintőlegesen kell történnie a bolygó felszínével. Igaz, a feladat megbízhatóságával kapcsolatos megfontolások miatt elfogadták, hogy a belépési szög legalább 10 °. Kisebb belépési szögeknél a légkör nem tudta rögzíteni a leereszkedő járművet, mivel ebben az esetben nem lenne hatékony lassítás, és a ricocheting után a süllyedő jármű elhagyná a bolygót.

Mindezen problémák megoldása oda vezetett, hogy a Mars állomás repülését a repülési pálya mentén tervezték, de a bolygótól körülbelül 40 ezer km távolságra tervezték, hogy elválasztják a leszálló járművet az állomástól és elküldik új pályán a bolygó légkörébe. A repülési pálya megváltoztatásának lehetővé tétele érdekében a süllyedő járműre menekülési rendszert szereltek fel, amely egy szilárd tüzelőanyag -meghajtású rendszerből és egy vezérlőrendszerből álló rácsos.

Az állomás és az ereszkedő jármű szétválasztása előtt a Mars állomást bizonyos módon úgy tájolták, hogy a leszálló jármű az elválás pillanatában a kívánt irányba irányuljon. Tizenöt perccel az elválasztás után a szilárd hajtógáz -visszavezető motort beindították. Miután a 120 m / s -os további sebességet megkapta, a süllyedő jármű a légkörbe való belépés kiszámított pontjára ment. Ekkor a gazdaságban található vezérlőrendszer az ereszkedő járművet aerodinamikus fékkúppal előrefordította a menetirányba, ami. helyes orientált belépést biztosítana a bolygó légkörébe.

Annak érdekében, hogy a süllyedő járművet ebben az irányban tartsák a bolygóra irányuló repülés során, amely csaknem 4 órán át tartott, giroszkópos stabilizációt végeztek. A berendezés centrifugálását a hossztengely mentén két kis szilárd hajtóanyagú motorral végeztük, amelyek az aerodinamikai fékkúp kerületére voltak felszerelve. A kormányművel és csúszómotorral rendelkező gazdaságot, amelyre már nincs szükség, elválasztották a leszálló járműtől.

Mielőtt belépett a Mars légkörébe, a programidő-eszköz parancsára két másik szilárd hajtóművet is bekapcsoltak, amelyek szintén a fékkúp perifériáján helyezkedtek el, majd leállt a leereszkedő jármű forgása. Vegye figyelembe, hogy az alábbi körülményeket is figyelembe vették. A visszahúzó rendszer visszaállítása után a tehetetlenségi nyomaték és a süllyedő jármű tömege csökkent, így a centrifugálás leállítására tervezett motorok kevesebb impulzust hoztak létre, mint a giroszkópos stabilizáló motorok.

A forgást főleg azért állították le, hogy az ejtőernyős rendszer bevezetésekor ne csússzanak el a vonalak.

A süllyedő jármű 5600 m / s sebességgel lépett a légkörbe, de a hőtől aerodinamikus fékkúp védte, amelynek külső felületét hővédő héj borította (8. ábra). A légkör által történő fékezés folytatódott a sebesség 2 M -re történő csökkentésével. Az ejtőernyőbe való belépés ilyen sebességgel sok erőfeszítést igényel. Amikor a süllyedő jármű nagy sebességgel mozog a légkörben, egy ritkaság keletkezik mögötte, amelybe ejtőernyőt lehet húzni, amelynek még nem volt ideje kinyílni (különösen lassú bevezetéssel). Az ejtőernyő kényszerű belépéséhez szilárd hajtóművet használtak, amely a kísérleti ejtőernyős rekesz fedelén található.

Rizs. 8. A Mars -2 állomás leszálló járműve: 1 - aerodinamikai kúp; 2 - rádió magasságmérő antenna; 3 - ejtőernyős tartály; 4 - motor a pilótacsúszda belépéséhez; 5 - motor a leszálló jármű kivonásához; 6 - a vezérlőrendszer eszközei és berendezései; 7 - fő ejtőernyő; 8 - automatikus Mars állomás

Az aerodinamikai fékezési szakasz végén, a túlterhelés -érzékelő parancsára egy porhajtómű segítségével kipufogóernyőt vezettek be, még szuperszonikus repülési sebesség mellett is. 1,5 másodperc elteltével egy tórusz alakú ejtőernyős rekeszt vágtak el egy hosszúkás töltés segítségével, és a rekesz felső részét (fedelét) egy kipufogóernyővel vették le a süllyedő járműről. A borító pedig bevezette a fő ejtőernyőt egy zátonyosított lombkoronával. A fő ejtőernyős hevedereket egy szilárd hajtóanyagú motorcsomóhoz erősítették, amelyeket már közvetlenül a leszálló járműhöz rögzítettek.

Amikor a készülék lelassult transzonikus sebességre, akkor a programidő -eszköz jelzésére razrifovkát hajtottak végre - a fő ejtőernyő lombkoronájának teljes kinyitását. 1-2 másodperc múlva az aerodinamikai kúpot ledobták, és a lágy leszállórendszer rádiómagasságmérő antennáit kinyitották. Az ejtőernyős ereszkedéssel néhány percig a mozgás sebessége körülbelül 60 m / s -ra csökkent.

20-30 m tengerszint feletti magasságban, a magasságmérő parancsára, a lágy leszálláshoz használt szilárd hajtóanyagú fékmotort bekapcsolták, és a fő ejtőernyővel együtt leválasztották a felső szilárdtüzelőanyag-visszahúzó motort. Utóbbi félrevette az ejtőernyőt, hogy a leereszkedő járművet ne takarja el kupolája. Egy idő után a lágyan leszálló motor leállt, és az ereszkedő jármű, miután elvált az ejtőernyős tartálytól, a felszínre süllyedt. Ezzel párhuzamosan a lágyan leszálló motorral ellátott ejtőernyős konténert kis nyomású motorok segítségével oldalra helyezték. A leszálláskor egy speciális ütéscsillapító bevonat megbízhatóan védte az ereszkedő járművet az esetleges sérülésektől.

Ezen űrkísérlet során először használtak eredeti kommunikációs rendszert. A bolygó felszínén található ereszkedő jármű jele a Mars mesterséges műholdjára - a "Mars -3" állomásra - ment, amely a leszálló járműtől való elválasztás és a motor bekapcsolása után a Mars körüli pályára lépett. . A műhold rögzítette a Marsról továbbított jeleket. Aztán egy idő után ezek a jelek a Földre mentek.

VIKING STATION TÁJ

A pilóta nélküli "Viking" űrállomások célja a Mars bolygó feltárása volt, mind a Mars mesterséges műholdjának pályájáról, mind pedig a bolygó felszínére szállított leszálló jármű segítségével. A két állomás tömege 3620 kg volt, ebből 1120 kg esett a leszálló járműre. Miután megközelítette a Marsot, a Viking űrállomást egy meghajtórendszer segítségével a Mars mesterséges műholdjának pályájára helyezték át, hogy tanulmányozzák a bolygót és kiválaszthassák a leszálló jármű leszállóhelyét.

Miután a földön megszületett a leszállási hely kiválasztásáról szóló döntés, a leszálló jármű biológiai borítékát leejtették. Az ebben a héjban lévő eszköz a sterilizálás után volt az előkészítéshez, még szárazföldi körülmények között is. Ilyen intézkedéseket tettek annak érdekében, hogy kizárják a szárazföldi mikroorganizmusok Marsra való bejutását. 1,5 órával a biológiai boríték felszabadítása után a süllyedő jármű elvált az állomástól.

Az ereszkedő jármű irányított volt, és 30 perc elteltével 8 folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművet aktiváltak a fékezéshez. A leszálló jármű pályája ellipszis alakúvá vált, és periapszisnál süllyedt a bolygó légkörének belsejébe. Ebben az esetben a légkörbe való belépés sebessége 4,6 km / s volt 16,5 ° -os belépési szögnél. Az ereszkedő járművet a magas hőmérsékletektől védő homlokvédőt úgy tervezték és rögzítették az ereszkedő járműre, hogy 0,18 -as aerodinamikai minőséget hozzanak létre.

Aerodinamikai fékezés után 6 km magasságban 1,9 M (valamivel több mint 600 m / s) sebességgel ejtőernyős rendszert vezettek be. Bevezetését, mint a szovjet Mars állomásokon, porhajtóművel hajtották végre. 15 másodperc múlva az elülső képernyőt körülbelül 4,4 km magasságban lőtték vissza. Az 1,2 km magasság és a 113 m / s sebesség elérésekor az ejtőernyőt elválasztották. Ezzel véget ért a fékszakasz a légkör használatával, és megkezdődött a fékszakasz a hajtómű használatával.

A 270 kg / s tolóerővel rendelkező hajtóművet 25–40 másodpercre bekapcsolták, és a 15 m magasság elérésekor a tolóerőt megfojtották (csökkentették). Csökkentett tolóerő esetén a süllyedés 3 m magasságig folytatódott.Ebben a magasságban a hajtásrendszert kikapcsolták, és az ereszkedő jármű szabadon esett a Mars felszínére. Az ütközési sebesség 1,5 - 3,3 m / s volt. Az állomástól elválasztott 1120 kg tömegből egy 577 kg tömegű készüléket engedtek a felszínre. A sebesség végső csillapítására támaszok segítségével került sor, hasonlóan a Hold felszínére ereszkedő járművekhez.

KUTATÁS MAGAS LESZÁLLÁSON

Az ilyen űrhajókat természetesen nem arra tervezték, hogy lágy leszállást hajtsanak végre a vizsgált bolygón, és a bolygó vizsgálatát rövid távolságból hajtsák végre, amikor arra repülnek. A kezdeti szakasz kozmonautika, amikor a leszálló járműveket éppen fejlesztették vagy először használták a Földre visszatérni szándékozó űrhajókon, a Naprendszer más testeinek vizsgálatát már megközelítésből is el lehetett végezni. Az első ilyen járművek a Luna-1 és a Luna-2 voltak.

A Hold közeli fényképezéséhez a Luna-3 és a Zond-3 állomásokat használták. Ezt követően ilyen állomások voltak a Luna-12 és a Zond sorozat számos eszköze.

A Hold közeledési pályáról történő felfedezésére szolgáló amerikai programban a Ranger űrszondát használták, amely lehetővé tette a Hold felszínéről 1800 km és 480 m közötti magasságú képek készítését 0,12 másodperc alatt az űrhajó becsapódása és halála előtt. . A hat televíziós kamerával kapott képek továbbítása két adó segítségével történt.

KÖVETKEZTETÉS

Az űrkutatás kezdeti időszakában viszonylag egyszerű ereszkedő járműveket hoztak létre, amelyekhez a bolygók légkörét használták a sebesség lassítására és csökkentésére, emelő használata nélkül, vagyis a leereszkedést nem ellenőrizték. Ezek gömb alakú vagy más ereszkedésű járművek voltak, amelyek középpontja a hossztengelyen helyezkedik el. A felhalmozott tapasztalatok lehetővé tették, hogy a süllyedő járműveket szerkezetileg és telítettségükben is bonyolítsák a süllyedés -szabályozási rendszerekkel.

Jelenleg szárazföldi körülmények között az űrrepülésről hazatérő személy leszállásának biztosítása érdekében fejlettebb ereszkedési járműveket használnak felvonóval a süllyedés szabályozására. Az ember által még nem látogatott légkörű más bolygók űrkutatásához továbbra is (ritka kivételektől eltekintve) süllyedő járművekkel ellátott automatikus állomásokat használnak, amelyek ballisztikus pálya mentén ereszkednek le.

Az ilyen ellenőrizetlen ereszkedést a leereszkedő járművek létrehozásának költségeinek csökkentésére használják. Ezenkívül ez azért történik, mert az ilyen ereszkedő járművek megbízhatóbban működnek, mint a szabályozott ereszkedésű járművek, amelyekre további rendszereket és vezérlőelemeket kell felszerelni. Igaz, ebben az esetben az embernek túl kell terhelnie a 100 g -ot és többet.

A jövőben az asztronautika fejlődésével, más bolygókra indított személyzettel történő repülések során szükségessé válik, hogy erre irányított leszármazású leszálló járműveket hozzanak létre. És még akkor is, ha ezek a bolygók csak röpködnek, majd visszatérnek a Földre, új leszálló járművek létrehozására lesz szükség. 17 km / s-nál nagyobb belépési sebességnél gyakorlatilag lehetetlen elfogadható g-erők biztosítása, ha csak a gördülési szög vezérli, állandó támadási szöggel, közelítő, körülbelül 12–16 km szélességű belépési folyosókkal.

A légköri belépési folyosó szélessége jelentősen csökken a megközelítési sebesség növekedésével, ami többek között megköveteli a szemlélet- és navigációs rendszer pontosságának növelését, valamint a megközelítési területen történő korrekciók nagy pontosságát. Példaként rámutathatunk arra, hogy egyes számított repülési utak szerint a Mars bolygóról (vagy annak környékéről) visszatérve a Föld megközelítési sebessége körülbelül 20 km / s -ra nő. Ebben az esetben a meglévő típusú ereszkedő járművek használata nem tudja biztosítani a személyzet biztonságát a légkörben való ereszkedés során.

A probléma megoldásához más ültetési módszereket kell alkalmazni. Először is csökkenteni kell a Föld megközelítésének sebességét, vagyis lassítani kell a légköri szakaszra a hajtómű segítségével. Sőt, a sebességet 11 km / s nagyságrendűre kell csökkenteni - ez a második kozmikus sebesség. Ez az útvonal jelenleg elfogadhatatlan a nagy üzemanyag -fogyasztás szempontjából. Ez a módszer csak új, nem vegyi üzemanyagok létrehozásával és használatával valósítható meg.

Másodsorban a süllyedő jármű aerodinamikai minőségi intervallumának kiterjesztése a belépési folyosó növelése érdekében. A bejárati folyosó bővítésére szolgáló 1,0–1,2 feletti minőségnövelés azonban hatástalan, és a hővédő bevonat tömegének jelentős növekedéséhez vezet.

Harmadszor, az ereszkedő jármű mozgását szabályozó rendszerek kifejlesztésének ésszerűen kell használnia annak aerodinamikai jellemzőit. Ebben az esetben nem elegendő csak a gördülési szöggel történő vezérlés állandó támadási szögben. Szükségessé válik mind a támadási szög, mind a dőlésszög szabályozása. A támadási szöget a süllyedő jármű tömegközéppontjának beállításával kell szabályozni. Természetesen, ha a támadási szög beállításakor kiderül, hogy a teljes aerodinamikai erő vektorja a süllyedő jármű tengelyeihez képest széles tartományban változik, akkor szükség van egy rendszerre a személyzet tájékozódásához. ülések, hogy biztosítsák a túlterhelés optimális hatását.

A szabályozást, az ereszkedést két szögben és a támadást a vezérlőrendszerben található programok szerint kell végrehajtani. A Soyuz vagy Apollo űreszközök ereszkedő járművei nem hatékonyak az aerodinamikai fékezés két szögben történő szabályozására. Ebben az esetben a legelfogadhatóbbak a süllyedő járművek, amelyek félkúp alakúak, lapos tetejűek. Ilyen ereszkedő jármű használatakor a Földre való leszállás lehet közvetlen, megközelítési pályáról vagy kettős merítés a légkörbe.

Utóbbi esetben az első merítés után a süllyedő jármű elliptikus transzferpályára hagyja a légkört. Ebben az esetben meg kell határozni a leereszkedő jármű pályáját az első merüléskor, és figyelembe kell venni a személyzet túlterhelésének korlátozásait, a repülési magasság nagyságát és a hőterhelés értékeit, hogy a a légkörből való kilépés nem haladja meg a második térsebességet.

A légkör nélküli bolygók számára a közeljövőben leereszkedő járművek valószínűleg nem fognak jelentős változásokon menni. A Holdra ereszkedést már és nemrégiben egy mesterséges holdhold pályájával hajtották végre annak érdekében, hogy nagy pontossággal beléphessenek a leszállásra tervezett területre. De ez csak a leszállási koncepció szempontjából. Folytatódik az űrhajósok kényelmének és kényelmének növekedése, a tájékozódási és vezérlőrendszer új, fejlettebb műszereinek használata.

Táblázat - Az emberes járatok krónikája

№

Indítási dátum

Űrhajósok (az első az űrhajó parancsnoka) (.......

Süllyedő járművek

Bevezetés. Az automatikus bolygóközi állomások és űreszközök vagy azok leszálló részeinek a bolygók felszínén és a Földön való leszállása rendkívüli jelentőséggel bír az űrrepülések végrehajtása és az összes kozmonautika fejlődése szempontjából. Az ilyen űrhajókat vagy azok szerelvényeit, amelyek komikus sebességgel tudnak leszállni a repülés után, süllyedő járműveknek (SA) nevezik.

Az SA esetében a fékezés két változatát használják ereszkedés közben (az űrsebességről a biztonságosra, amikor az SA érinti a felületet):

- planetáris fékezés, ami az SA ereszkedése során aerodinamikai erők megjelenését okozza, amelyeket fékezésre (ellenállási erő) és a süllyedési pálya szabályozására (emelési és oldalirányú erők) használnak. A légkör által történő fékezéskor az SA mozgási energiája hőenergiává alakul környezet, aminek következtében a CA felületének hőmérséklete két vagy több ezer fokra emelkedik, amelynél a szerkezeti anyagok nem tudnak működni. Ehhez speciális hővédelem szükséges a CA számára. Az ilyen SA tulajdonságait a rendkívül nagy dinamikus és termikus terhelések határozzák meg, amelyek a légkörben történő lassuláskor keletkeznek;

- motorfékezés, amely kifejleszti a szükséges teljes tolóerő impulzust, amely a térsebességet nullára vagy biztonságosra csökkenti az űrhajó későbbi ejtőernyőzéséhez. Ez a módszer jelentős energiafogyasztást igényel, ezért a motorféket csak azokban az esetekben hajtják végre, amikor égitest nincs légkör; például a Holdon.

A Luna-9 szovjet AMS 1966-ban először hajtott végre lágy leszállást a Holdon egy lassító rendszert biztosító hajtómű segítségével.

Ereszkedési pálya. A süllyedési pálya az a pálya, amely mentén az űrhajó mozog a pályáról való kilépés pillanatától a bolygó vagy a Föld felszínén való leszállásig. A pálya leállításához az űrhajó sebességét csökkenteni kell a fékhajtórendszer aktiválásával a számított süllyedési ponton. A fékmotor tolóerõ -vektorát úgy alkalmazzák, hogy a süllyedõ jármû további repülését a kiválasztott süllyedési pályának megfelelõen hajtsák végre. A teljes ereszkedési pálya általában három szakaszból áll (2.13.ábra):

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

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

légköri süllyedés (2-3), amelyen aerodinamikai fékezés történik, aminek következtében a leereszkedő jármű sebessége jelentősen csökken.

Rizs. 2.13. Űrhajó leszállási pályája:

0-1 - féktér; 1-2 - leszármazási terület; 2-3 "- ballisztikus ereszkedés;
2-3 "- csúszó ereszkedés; 2-3" "- sikló ereszkedés

Az űrhajó pályája a légkörben függ az űrhajó alakjától (3.14. Ábra), a belépési sebességtől és a lejtést meghatározó szögletes perigee magasságától. Ha a sebesség és a tengerszint feletti magasság túl nagy, akkor az űrhajót nem fogja "elfogni" a légkör, és nem tud leereszkedni; ha a tengerszint feletti magasság alacsony, az űrhajót túl nagy terhelésnek teszik ki, ami veszélyezteti az űrhajó megsemmisülését és a személyzet életét. Ezért az SA számára a légkörben való biztonságos süllyedés megengedett határértékeit választják ki, amelyek alapján meghatározzák az SA bejáratának folyosóját. Minden egyes járműtípushoz meghatározzák a saját megengedett süllyedési pályáját.

Rizs. 2.14. A leszálló járművek formái:

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

Az SA alakjától és paramétereitől függően a süllyedés során lehetséges különféle lehetőségek a leszállási pályák légköri szakaszai:

A ballisztikus ereszkedést (2-3 ") gömb vagy kúp alakú ereszkedő járműveken hajtják végre, aerodinamikai minőség hiányában, azaz emelőerő hiányában. n x= 10 ... 20). Ilyen műhold például a Vostok űrhajó és a Voskhod űrhajó;

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

Tervezett ereszkedés (2-3 "") lehetséges K> 1,0 aerodinamikai minőség mellett. Ez lehetővé teszi az irányított ereszkedést a szárnyak támadási szögeinek megváltoztatásával. Ilyen űrhajók a Buran és az Űrsikló újrafelhasználható repülőgépek.

Aerodinamikai minőség (csúszó és sikló ereszkedések) jelenlétében az űrhajó hosszirányú gyorsulási erői többszörösen csökkennek, ami kényelmesebbé teszi az ereszkedést a személyzettel rendelkező járművek számára. hő áramlik az SA -ra hat.

Egy bolygóközi űrhajó ereszkedése során a süllyedési sebesség közel lehet a második űrhajóhoz, ezért az űrhajó túlterhelései és hőáramai jelentősen megnőnek. A hiperbolikus sebességgel a légkörbe belépő űrhajó sebességének csökkentése érdekében az űrhajó légkörben történő aerodinamikai fékezését a légkör felső részén való egyszeri vagy többszörös áthaladással használják. A légkörbe történő rövid távú merítés során (2.15. Ábra) az SA körkörösre csillapítja sebességét, majd elhagyja a sűrű rétegeket, és elliptikus pályán halad a légkörön kívül. Ismét a légkörbe merülve sokkal alacsonyabb sebességgel ereszkedik le.

Rizs. 2.15. Az SA fékvázlata hiperbolikus sebességgel, ideiglenes merítéssel a légkörbe: 0-1 - belépés a légkörbe; 1-2 - merítés a légkörbe; 2-3 - elliptikus szakasz; 3-4 - süllyedés a légkörben

Süllyedésszabályozás. Az ellenőrzött süllyedést az aerodinamikai emelő vektorának irányának megváltoztatása biztosítja a CA testén.

Az emelési erő a CA hossztengelye és a sebességvektor közötti támadási szögtől függ (2.16. Ábra), amelyet a nyomás középpontjának (az eredő aerodinamikai erők alkalmazási pontja) és a a CA tömegközéppontja. E célból, bizonyos módon, belső elrendezés CA. Az emelési vektor irányának megváltoztatásához az SA süllyedése során reaktív vezérlőrendszert használnak, amelynek segítségével az SA elfordul a kereszt- és hossztengelyhez képest (a támadás és a gördülés szögeiben), ami biztosítja a az SA süllyedésének szabályozása tartományban és oldalsó elmozdulásban.

Rizs. 2.16. A CA fényszóró alakjának szabályozott süllyedése:

a - a vezérlő emelőerő megjelenése, amikor a tömeg- és nyomásközéppontok nem esnek egybe; b - oldalsó vezérlőerő létrehozása tekercs jelenlétében

A leszálló járművek kialakítása. Az SA tervezési jellemzői jelentősen függnek az alaktól, és származásuk körülményei határozzák meg. A légkör által lelassított űrhajó esetében a tervezés során megvalósított fő feltétel a hajótest szilárdságának és a szükséges hőmérsékleti feltételek biztosítása a személyzet, a berendezésrendszerek és az űrhajó -tervezési egységek számára. Ezt hőálló anyagok és hővédelem biztosítja. Hővédelmi rendszerek használata különböző utak a szerkezet felmelegedésének csökkentése:

A CA szerkezetére ható külső hőáramok csökkentése (aktív rendszerek). Ehhez folyékony hűtőfolyadék keringtetése, fólia vagy záróhűtés, vagy védőanyag elpárologtatása (abláció) alkalmazható, amelyek felmelegítéséhez nagyszámú hőenergia;

Hőelvezetés a fűtött felületekről (passzív rendszerek). Erre a célra alacsony hővezető képességű, hőálló anyagokból készült hőtároló szerkezeteket (bevonatokat) használnak;

Elektromágneses hatás az SA körül áramló plazmára, amikor áthalad a légkör sűrű rétegein.

A CA szerkezet szilárdságát az elhárítás körülményeitől az aerodinamikai fékezés során fellépő maximális dinamikus nyomásig és felmelegedésig, valamint a leszállás során fellépő ütközési terhelésekig határozzák meg. Ez utóbbi csökkentésére ejtőernyős rendszereket használnak az űrhajón, amelyek azután nyílnak meg, hogy az űreszköz leereszkedési sebessége szubszonikusra csökken, általában a Föld felszínétől 5 km -nél kisebb magasságban.

Példa egy ereszkedő járműre - az AMS "Viking" leszálló járműve az ábrán látható. 2.17. Ennek a készüléknek a következő jellemzői vannak: test - üreges hatszögletű prizma, 46,2 cm magas, felül és alul védőpanelekkel borítva. Az oldalak mérete 109,2 és 55,9 cm, a magasság a tartók aljától az S-sávú antenna tetejéig 2,13 m.

Rizs. 2.17. Az AMS "Viking" leszálló jármű leszállási terve és elrendezése.

Július 15-én volt a 40 éves évfordulója a Szojuz-Apolló missziónak, egy történelmi repülésnek, amelyet gyakran az űrverseny végének tartanak. Először találkozott két, egymással szemben lévő félgömbre épített hajó, és kiköttek az űrben. A Szojuz és az Apollo már az űrhajók harmadik generációja volt. Ekkor már a tervezőcsapatok „felcsaptak” az első kísérleteken, és az új hajóknak sokáig az űrben kellett maradniuk, és új összetett feladatokat kellett ellátniuk. Azt hiszem, érdekes lesz látni, hogy a műszaki csapatok milyen technikai megoldásokhoz jutottak.

Bevezetés

Érdekes módon az eredeti tervek szerint a Szojuz és az Apollo is második generációs járművé váltak. Az Egyesült Államok azonban gyorsan rájött, hogy az utolsó járat és az Apollo első repülése között több év telik el, és hogy ne veszítsük el ezt az időt, elindult a Gemini program. És a Szovjetunió válaszolt.

Továbbá mindkét eszköz esetében a Hold volt a fő célpont. Az Egyesült Államok nem kímélte a pénzt a holdfutásra, mert 1966 -ig a Szovjetunió elsőbbséget élvezett minden jelentős űrbeli eredményben. Az első műhold, az első holdállomások, az első ember a pályán és az első ember a világűrben - mindezek az eredmények szovjetek voltak. Az amerikaiak küzdöttek a "felzárkózásért és az előzésért" szovjet Únió... A Szovjetunióban pedig az emberes holdprogram program feladatát az űrgyőzelmek hátterében más sürgető feladatok is beárnyékolták, például fel kellett zárni az Egyesült Államokat a ballisztikus rakéták számát illetően. Az emberes holdprogramok külön nagy beszélgetést jelentenek, de itt orbitális konfigurációjú járművekről fogunk beszélni, például 1975. július 17 -én találkoztak a pályán. Továbbá, mivel a Szojuz űrhajó hosszú évek óta repül, és sok módosításon esett át, a Szojuzról beszélve, a Szojuz-Apollo repüléshez időben közel álló változatokra gondolunk.

Az indítás azt jelenti

A hordozórakéta, amelyre általában ritkán emlékeznek, pályára állítja az űrhajót, és meghatározza számos paraméterét, amelyek közül a legfontosabb a maximális súly és a maximális lehetséges átmérő lesz.

A Szovjetunió úgy döntött, hogy az R-7 rakéta új módosításával új űrhajót indít alacsony földi pályára. A Voskhod hordozórakétán a harmadik fokozat motorját lecserélték egy erősebbre, ami 6 tonnáról 7 tonnára növelte a teherbírást. A hajó átmérője nem haladhatja meg a 3 métert, mert a 60-as években az analóg vezérlőrendszerek nem tudták stabilizálni a kaliber feletti burkolatokat.

A bal oldalon a Szojuz hordozórakéta diagramja, a jobb oldalon a Szojuz-Apollo küldetés Szojuz-19 űrszondájának elindítása

Az USA -ban az orbitális repülésekhez a kifejezetten az Apollo -hoz kifejlesztett Saturn -I hordozórakétát használták, amely az -I módosításban 18 tonnát tudott pályára állítani, az -IB módosításban pedig 21 tonnát. A Szaturnusz átmérője több mint 6 méter volt, így az űrhajó méretkorlátozásai minimálisak voltak.

Bal Szaturnusz-IB szakaszban, jobbra-a Szojuz-Apolló misszió Apollo űrszondájának elindítása

Méretében és súlyában a Szojuz könnyebb, vékonyabb és kisebb, mint az Apollo. A Szojuz súlya 6,5-6,8 tonna, maximális átmérője 2,72 m. Az Apollo maximális tömege 28 tonna (a holdváltozatban, földközeli küldetésekhez az üzemanyagtartályok nem voltak teljesen feltöltve), és maximális átmérője 3, 9 m.

Megjelenés

A "Szojuz" és az "Apolló" végrehajtották a hajó rekeszekre osztásának már szabványos rendszerét. Mindkét hajón volt műszer- és szerelési rekesz (az USA-ban szervizmodulnak hívják), ereszkedő jármű (parancsmodul). A Szojuz ereszkedő jármű nagyon szűknek bizonyult, ezért a hajóhoz egy használati teret is hozzáadtak, amelyet az űrséta légzárásaként is használhattak. A Szojuz-Apolló misszióban az amerikai hajónak volt egy harmadik modulja is, egy speciális légzár a hajók közötti átvitelhez.

A szovjet hagyomány szerint a Szojuzt teljes egészében a burkolat alatt dobták piacra. Ez lehetővé tette, hogy ne aggódjunk a hajó aerodinamikája miatt az indítás során, és törékeny antennákat, érzékelőket, napelemeket és egyéb elemeket helyezzünk el a külső felületen. Ezenkívül a használati teret és az ereszkedő járművet hőszigetelő réteg borítja. Az Apollo folytatta az amerikai hagyományt - az űreszközt csak részben zárták be az indítás során, az íjat ballisztikus burkolat borította, szerkezetileg a mentőrendszerrel együtt készült, és a hajót a farkától védő adapterrel borították.

Szojuz-19 repülés közben, az Apollóból forgatva. Sötétzöld bevonat - hőszigetelés

Apolló, forgatás a Szojuzból. A körutazó motoron a festék látszólag megdagadt helyenként.

"Szojuz" egy későbbi módosítás a szakaszban

Apolló kivágás

A leszálló jármű alakja és a hővédelem

A Szojuz űrszonda leszállása a légkörben, kilátás a földről

A Szojuz és az Apollo ereszkedő járművek hasonlítanak, mint az űrhajók előző generációiban. A Szovjetunióban a tervezők elhagyták a gömbölyded járművet - a Holdról visszatérve nagyon keskeny bejárati folyosóra lenne szükség (a maximális és minimális magasságok közé, amelyek között a sikeres leszálláshoz el kell jutni), több mint 12 -es túlterhelést okozna g, és a leszállási területet tíz, ha nem száz kilométerben mérnék. A kúpos ereszkedésű jármű a légkörben való fékezéskor liftet hozott létre, és kanyarodva megváltoztatta az irányát, irányítva a repülést. A Föld pályájáról visszatérve a túlterhelés 9-ről 3-5 g-ra, a Holdról visszatérve pedig 12-ről 7-8 g-ra csökkent. Az ellenőrzött ereszkedés jelentősen kibővítette a bejárati folyosót, növelte a leszállás megbízhatóságát, és nagyon komolyan csökkentette a leszállási terület méretét, megkönnyítve az űrhajósok keresését és evakuálását.

A kúp körüli aszimmetrikus áramlás kiszámítása légkörben történő fékezéskor

Süllyedő járművek "Szojuz" és "Apollo"

Az Apollóhoz választott 4 m átmérő lehetővé tette egy kúp készítését, amelynek fél nyitási szöge 33 °. Egy ilyen ereszkedő jármű aerodinamikai minősége nagyjából 0,45, oldalfalai gyakorlatilag nem melegszenek fel fékezés közben. De hátránya a stabil egyensúly két pontja volt - az Apollo -nak úgy kellett belépnie a légkörbe, hogy alja a repülési irányba irányult, mert ha oldalra lépett a légkörbe, akkor „orr előre” helyzetbe fordulhat és megsemmisítheti az űrhajósokat. A 2,7 m átmérő a Szojuz számára irracionálissá tette ezt a kúpot - túl sok hely vesztegett. Ezért létrehozták a "fényszóró" típusú ereszkedő járművet, amelynek félnyílási szöge mindössze 7 ° volt. Hatékonyan használja a teret, csak egy stabil egyensúlyi pontja van, de aerodinamikai minősége gyengébb, 0,3 nagyságrendű, és az oldalfalakhoz hővédelem szükséges.

Hővédő bevonatként már elsajátított anyagokat használtak. A Szovjetunióban szövet alapú fenol -formaldehid gyantákat használtak, az USA -ban pedig epoxigyantát üvegszálas mátrixon. A munka mechanizmusa ugyanaz volt - a hővédelmet elégették és megsemmisítették, további réteget hozva létre a hajó és a légkör között, az égett részecskék pedig átvették és elvitték a hőenergiát.

Apollo hővédő anyag a repülés előtt és után

Propulziós rendszer

Mind az Apollón, mind a Szojuz meghajtóhajtóművekkel rendelkezett a pálya és a beállítóerő javítására, hogy megváltoztassa a hajó helyzetét az űrben, és pontos dokkoló manővereket hajtson végre. A Szojuzon az orbitális manőverező rendszert először telepítették a szovjet űrhajókra. Valamilyen oknál fogva a tervezők nem túl sikeres elrendezést választottak, amikor a főmotort egy üzemanyag (UDMH + AT) hajtotta, a kikötést és a beállítást vezérlő motorokat pedig egy másik (hidrogén -peroxid). Azzal a ténnyel együtt, hogy a Szojuz tartályai 500 kg, az Apollo 18 tonna üzemanyagot képesek tárolni, ez nagyságrendi különbséget eredményezett a jellemző sebességben - az Apollo 2800 m / s sebességgel változtathat a Szojuz "Csak 215 m / s sebességgel. A nagy sebességű, jellemző sebességű tartalék még az Apollo üzemanyaghiányban is nyilvánvaló jelöltévé vált az aktív szerepvállalásnak a találkozók és a dokkolás során.

A "Szojuz-19" előtolás, a motor fúvókái jól láthatóak

Orientációs motorok "Apollo" közelkép

Leszállási rendszer

A leszállási rendszerek fejlesztették az adott országok gyakorlatát és hagyományait. Az Egyesült Államok továbbra is partra szállította a hajókat. A Mercury és Gemini leszállórendszerekkel végzett kísérletek után egy egyszerű és megbízható lehetőséget választottak - a hajón két fékernyő és három fő ejtőernyő volt. A fő ejtőernyőket lefoglalták, és biztonságos leszállást biztosítottak, ha egyikük meghibásodott. Ilyen hiba történt az Apollo 15 leszállása során, és semmi szörnyű nem történt. Az ejtőernyős foglalás lehetővé tette a Mercury űrhajósok egyes ejtőernyőinek és a Gemini kilövő ülések elhagyását.

Apollo leszállási minta

A Szovjetunióban hagyományosan hajót helyeztek szárazföldre. Ideológiailag a leszállórendszer fejleszti a Voskhod ejtőernyős sugárhajtású leszállást. Az ejtőernyős tartály fedelének leejtése után a pilóta, a fékezés és a fő ejtőernyők egymás után működésbe lépnek (rendszerhiba esetén tartalék van felszerelve). A hajó egy ejtőernyőn ereszkedik le, 5,8 km magasságban ledobják a hőpajzsot, és ~ 1 m magasságban lágy leszállású sugárhajtóműveket (RMP) indítanak el. A rendszer érdekesnek bizonyult - a DMP munkája látványos felvételeket készít, de a leszállás kényelme nagyon széles tartományban változik. Ha az űrhajósok szerencsések, a talajra gyakorolt ​​hatás szinte észrevehetetlen. Ha nem, akkor a hajó érzékenyen ütheti a talajt, és ha egyáltalán nem szerencsés, akkor az oldalára is felborul.

Leszállási séma

A DMP teljesen normális működése

A leereszkedő jármű alja. Három kör a tetején - DMP, további három - az ellenkező oldalon

Sürgősségi mentőrendszer

Érdekes módon a Szovjetunió és az USA különböző utakat követve ugyanahhoz a mentőrendszerhez érkezett. Baleset esetén a hordozórakéta legtetején álló, szilárd hajtóanyagú különleges motor az űrhajósokkal leszakította a süllyedő járművet, és elvitte. A leszállást a leereszkedő jármű szabványos eszközeivel hajtották végre. Egy ilyen mentőrendszer bizonyult a legjobbnak az összes használt lehetőség közül - egyszerű, megbízható és biztosítja az űrhajósok mentését az indítás minden szakaszában. Egy valódi balesetben egyszer használta mind Vlagyimir Titov, mind Gennagyij Sztrekalov, lehozva a leszálló járművet az indítóberendezésben égő rakétától.

Balról jobbra SAS "Apollo", SAS "Soyuz", a SAS "Soyuz" különböző változatai

Hőszabályozó rendszer

Mindkét hajó hőszabályozó rendszert használt hűtőfolyadékkal és radiátorokkal. A jobb hősugárzás érdekében fehérre festett radiátorok a szervizmodulokon álltak, és még ugyanúgy néztek ki:

Az EVA támogatás azt jelenti

Mind az Apollót, mind a Szojuzt úgy tervezték, hogy figyelembe vették az extravehikuláris tevékenység (űrséta) lehetséges igényét. A tervezési megoldások az országok számára is hagyományosak voltak - az Egyesült Államok nyomásmentesítette a teljes parancsmodult, és egy szabványos nyíláson ment keresztül, a Szovjetunió pedig a háztartási rekeszt használta légzsilipként.

EVA "Apollo-9"

Dokkoló rendszer

Mind a Szojuz, mind az Apollo tüskekúpos dokkolóeszközt használt. Mivel a hajó aktívan manőverezett a dokkolás során, csapokat szereltek fel mind a Szojuzra, mind az Apollóra. A Szojuz-Apolló programhoz pedig, hogy senki ne sértődjön meg, kifejlesztettek egy univerzális androgün dokkolóegységet. Az androgün azt jelentette, hogy bármelyik két ilyen csomóponttal rendelkező hajó kiköthet (és nem csak párosítva, az egyik tűvel, a másik kúppal).

Apollo dokkoló mechanizmus. Egyébként a Szojuz-Apollo programban is használták, segítségével a parancsmodul dokkolt a légzárral

A Szojuz dokkoló szerkezet diagramja, első verzió

Szojuz-19, elölnézet. A dokkolóállomás jól látható

Fülke és felszerelése

A berendezés összetételét tekintve az Apollo jelentősen felülmúlta a Szojuzt. Mindenekelőtt a tervezők egy teljes értékű girosztabilizált platformot tudtak hozzáadni az Apollo berendezéshez, amely nagy pontossággal tárolta a hajó helyzetére és sebességére vonatkozó adatokat. Ezenkívül a parancsmodulnak volt egy erőteljes és rugalmas számítógépe a maga idejére, amelyet szükség esetén közvetlenül repülés közben át lehetett programozni (és ilyen esetek ismertek). Érdekes tulajdonság Az Apollo külön munkaállomással is rendelkezett a csillagászathoz. Csak az űrben használták, és az űrhajósok lába alatt helyezkedett el.

Vezérlőpult, nézet a bal oldali ülésről

Vezérlőpult. Bal oldalon a repülésvezérlők, középen - a tájékozódási motorok, a vészjelzők tetején, a link alján. A jobb oldalon az üzemanyag-, hidrogén- és oxigénjelzők, valamint az energiagazdálkodás látható

Bár a Szojuz berendezés egyszerűbb volt, a szovjet hajók számára a legfejlettebb. Először jelent meg a fedélzeti digitális számítógép a hajón, és a hajó rendszerei között volt automatikus dokkoló. Az űrben először multifunkcionális indikátorokat használtak katódsugárcsövön.

Szojuz űrhajó vezérlőpult

Tápellátó rendszer

Az Apollo nagyon kényelmes rendszert használt a 2-3 hetes repülésekhez - üzemanyagcellákat. A hidrogén és az oxigén együtt energiát termel, és a kapott vizet a legénység használta fel. A Szojuz különböző változatai különböző energiaforrásokkal rendelkeztek. Volt lehetőség üzemanyagcellákkal, napelemeket szereltek a hajóra a Szojuz-Apolló járathoz.

Következtetés

Mind a Szojuz, mind az Apollo a maga módján nagyon sikeres hajóknak bizonyult. Apollo sikeresen elrepült a Hold és a Skylab állomásra. A "Szojuz" pedig rendkívül hosszú és sikeres életet kapott, és a pályaállomásokra induló járatok fő hajója lett, 2011 óta amerikai űrhajósokat szállítanak az ISS -re, és legalább 2018 -ig viszik őket.

De nagyon magas árat fizettek ezért a sikerért. Mind a Szojuz, mind az Apolló volt az első hajó, amelyben emberek haltak meg. Ami még szomorúbb, ha a tervezők, mérnökök és munkások kevésbé sietnének, és az első sikerek után nem félnének félni az űrtől, akkor Komarov, Dobrovolsky, Volkov, Patsaev, Grissom, White és Cheffey.

Az űrhajó rekesz és a független légköri repülőgép funkcióit ötvöző űreszköz kifejlesztése az egyik legnehezebb feladat az emberes űrhajó létrehozásakor. Az űrhajó repülésének sajátossága a történések visszafordíthatatlansága, mivel szinte lehetetlen megszakítani a elindított ereszkedést, és az űrhajó elkerülhetetlenül áthalad a légkör sűrű rétegein, és megközelíti a Földet. Ez jelentősen megnehezíti az űreszközök rendszereire és kialakítására vonatkozó követelményeket a megbízhatóság, a redundancia mértéke és a személyzet biztonsága szempontjából.

Ereszkedési és leszállási feladatok

A Földre való visszatérés szakaszában a fő feladatok az űrhajó lefékezése a légkörben történő repülés során és a leszállás biztosítása. Az ereszkedési és leszállási szakaszok határa 5-10 km magasságban fekszik, amely alatt a mozgás közel van az egyensúlyi állapothoz, és 100-200 m / s sebességgel halad át, túlterhelésekkel, amelyek alig különböznek az egységektől.

Közvetlen kapcsolat van a süllyedési és leszállási feladatok között, és a leszállási módot a süllyedési szakasz műszaki megoldásait figyelembe véve választják ki. Az űreszközök esetében, amelyek alakja hatékony vezérlést biztosít szuperszonikus sebességeken a kifutópálya területére való kilépéssel, és szubszonikus üzemmódokban - viszonylag alacsony függőleges sebességgel siklani, a vízszintes leszállás racionális - repülőgép leszállási módszer, és alacsony aerodinamikai repülőgépek esetén minőség (azaz a hajótest gyengén kifejezett teherbírása) és szinte függőlegesen mozog a leszállás előtti helyszínen, a talajon (víz), amely összességében elfogadható leszállási feltételeket biztosít a legénység számára (fröccsenés). A függőleges leszállási módszert alkalmazták például a Szojuz és az Apollo űrhajókon.

Aerodinamikai teljesítmény

Amikor bármely test levegőben mozog, nyomáserők hatnak rá, a sebességtől, a levegő sűrűségétől, a test alakjától és az áramlásban elfoglalt helyétől függően. Eredményeiket (össz) a test felszínén lévő nyomóerők integráljaként határozzák meg, és áthaladnak egy ún. nyomásközpont... A nyomóerő momentumainak integrálja az úgynevezett pont körül tömegközéppont (súlypont), megadja az aerodinamikai mozzanatot, amely a vállán a tömegközépponthoz viszonyított erő szorzataként ábrázolható. A kiválasztott pillanatban az aerodinamikai erőket (vagy azok alkotóelemeit) a központ alkalmazásának kell tekinteni. Az erőket és pillanatokat (3.10. Ábra) dimenzió nélküli aerodinamikai együtthatók segítségével fejezzük ki:

Cés m- dimenzió nélküli erő- és nyomaték -együtthatók;

Nagy sebességű nyomás;

ρ a levegő sűrűsége;

v- repülési sebesség;

S- jellegzetes terület (középső vagy szárny);

l- jellemző méret (például az űrhajó hossza).

A CA egyik fő paramétere az aerodinamikai minőség- az emelési erő és a húzóerő aránya

ahol VAL VEL Y és VAL VEL X - emelési együtthatók Yés az ellenállás erőit Q(lásd 3.10. ábra).

Ábra egy tengelyszimmetrikus szegmentált repülőgép tipikus aerodinamikai jellemzőit mutatja be. 3.11. Az aerodinamikai zavarok (például a kezdeti támadási szög) hatása miatt a repülőgép a tömegközéppont körül mozog, ami megköveteli a statikus és dinamikus stabilitás kérdéseinek megoldását.

Statikus stabilitás- ez a repülőgép tulajdonsága, hogy az egyensúlyi helyzetből való kilépéskor olyan aerodinamikai mozzanatokat szerezzen, amelyek ismét visszatérnek ebbe a helyzetbe. A legegyszerűbb esetben ez akkor lehetséges, ha a nyomás középpontja a súlypont mögött van (a repülőgép előrehaladási pontjához képest), és az aerodinamikai erő helyreállító pillanatot hoz létre. Ebben az értelemben általában a nyomás és a gravitációs középpontok közötti távolságot nevezik, amely a készülék hosszára vonatkozik statikus stabilitási határ, és a támadási szög, amelynél stabil egyensúly áll fenn (a pillanat nulla, és deriváltja a szöghez képest negatív) kiegyensúlyozás... Ahhoz, hogy egy szegmentális alakú tengelyszimmetrikus berendezésen emelési erőt érjünk el, szükség van (lásd a 3.11. Ábrát), hogy biztosítsunk neki egy bizonyos támadási szöget, amelyen az egyensúly létrehozásával biztosítható súly excentricitás(lásd a 3.10. és a 3.11. ábrát).

Dinamikus stabilitás a repülőgép azon képessége, hogy stabilizáló momentumokat hozzon létre a tömegközéppont körüli ingadozásai során. Szögsebesség jelenlétében a pillanatnyi támadási szög eltérő a jármű hosszában, ami további nyomatékot hoz létre. Ha ennek a pillanatnak a deriváltja a szögsebességhez képest negatív, akkor a nyomaték csillapító, ellenkező esetben csillapításgátló. A dinamikus stabilitási jellemzőket figyelembe veszik a repülőgép és a vezérlőrendszer tervezésekor.

Süllyedési pályák és az SA paraméterek megválasztása

A süllyedési pályákat a repülőgép jellemzői által létrehozott képességek figyelembevételével választják ki, a túlterhelések és a hőviszonyok határain belül, valamint magának a süllyedési pályának a követelményeit (adott manőver, leszállási pontosság). Ezek a korlátozások befolyásolják a jármű jellemzőit és a mozgását szabályozó programokat. Tekintsük ezeket a kérdéseket az alacsony földközeli pályákról (200–500 km magasság) való leszállás problémájával kapcsolatban.

A pályák jellegét elsősorban az SA paraméterei határozzák meg, amelyek közül a legfontosabb a K aerodinamikai minősége (lásd a (3.3) képletet és ballisztikus paraméter

ahol m a CA tömege.

A számítások során gyakran a következő paramétereket használják:

amelyek közül az első (3.5) származéka NAK NEKés R x, a második (3.6.) pedig a középhajó vagy a szárny terhelését jellemzi.

A fenti paraméterek határozzák meg a gravitációs és az aerodinamikai erők közötti kapcsolatot, és mérik az utóbbiak hatékonyságát vagy képességét, hogy gyorsulást hozzanak létre repülés közben, mivel

Így a pálya kialakításának lehetőségei az aerodinamikai minőség és a ballisztikus paraméter megválasztásától, a mozgásvezérlés pedig a repülés során bekövetkező változásaiktól függnek.

A pályákat befolyásolják a légkörbe való belépés körülményei is, amelyek felső határa (belépési magasság) alatt az aerodinamikai erők észrevehető hatásának kezdetének magasságát értjük (100 - 120 km). Ezek a feltételek magukban foglalják a belépési sebességet (a pályáról való leereszkedéshez kb. 7,6 km / s) és a pálya dőlésszögét, vagy a belépési szöget meghatározott magasságban.

A süllyedési szakaszon végrehajtható manőver a jármű elülső ellenállásának (ellenállási tényező vagy effektív felület) megváltoztatásával hajtható végre, de csak a pálya síkjában, azaz tartományban. Az emelőerők alkalmazása lehetővé teszi a manőverezést mind hatótávolságban, mind oldalirányban.

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

ballisztikus- emelőerők alkalmazása nélkül, általában szabálytalanság nélkül és nagy leszállási pontok mellett (kb. ± 300 km);

tervezés- emelőerők alkalmazása; általában aerodinamikai minőséggel (0,7 -1 -nél nagyobb) való ereszkedést jelent, ami bőséges lehetőségeket teremt a manőverezéshez és a pontos leszállás biztosításához;

csúszó, vagy félig ballisztikus, sikló ereszkedés alacsony aerodinamikai minőséggel (kevesebb, mint 0,3 - 0,5), amely lehetővé teszi a túlterhelések csökkentését és a meglehetősen pontos leszállást, bár széles manőver nélkül; ezt a fajta leszállást használják a Szojuz és az Apollo űrhajókon.

Túlterhelés az elején- az egyik fő pályaparaméter - elsősorban az aerodinamikai minőségtől és a belépési szögtől függ. A túlterhelések csökkentése érdekében, amint az az ábrán látható. 3.12., Célszerű az aerodinamikai minőséget 0,3 - 0,5 -re növelni (további növelése kevés hatással van), és a belépési szög nem haladhatja meg a 2-3 ° -ot.

Hőáramok hatnak a felszíni CA -ra, függ az aerodinamikai minőségtől és a légkörbe való belépés szögétől (3.13. ábra). A hőviszonyok javítása érdekében fontos, hogy a fékezés a felső légkörben történjen, hogy a lehető legnagyobb mértékben csökkentse a sebességet a hőáram csúcsának kezdete előtt. Ez a ballisztikus süllyedés során a növekedéssel valósul meg aerodinamikai ellenállásés a középső szakasz terhelésének csökkenése, valamint a magas aerodinamikai minőségű repülőgépek esetében - a támadási szög növelésével (az ellenállási és emelési együtthatók növekedése) és a csapágyfelületre nehezedő terhelés csökkentésével. Csúszó süllyedés esetén az SA tompa alakja nagy ellenállási együtthatót biztosít, és a támadásszög, amely ezt az együtthatót kissé csökkenti, emeléshez vezet.

Minden esetben a süllyedés kezdeti szakaszában a hőviszonyok javulása szempontjából nem a maximális minőségi mód a fontos, hanem a maximális ellenállási és emelési együttható, vagy a terhelés csökkenése. jellegzetes terület.

Torlódási tűrés egy személy optimális testtartásával 25 - 27 egység értékig biztosítható. (a maximális érték a süllyedési pálya mentén, 5–10 másodperces működési idővel), és a munkaképesség akár 15 egység. A személyzet viszonylagos kényelme és a repülés magabiztos irányítása érdekében a túlterhelések nem haladhatják meg a 4-6 egységet.

CA paraméterek kiválasztása elsősorban a túlterhelések tűrésének biztosítására, de a leszállás manővereire és pontosságára, valamint a hővédelem fejlesztésére vonatkozó követelmények határozzák meg.

A legénység megbízható visszatérésének problémája a Földre a legkönnyebben megoldható a ballisztikus leszállással a pályáról, amelyben a túlterhelések nem haladják meg a 10 egységet, és a kilövési helyszínen történő mentés során - 25 egység, azaz a megengedett értékeken belül vannak . Ha a személyzet hatékonyságának biztosításából indulunk ki, akkor az aerodinamikai minőségnek 0,15 - 0,2 -nek kell megfelelnie a rendszeres süllyedésnél, és 0,3 -nak a vészhelyzet esetén, amelynek túlterhelési szintje 4-5 - és 15 egység. illetőleg. Ebben az esetben a pályáról való szabályozott leszállás esetén, rendelkezésre álló 0,3 aerodinamikai minőséggel (az irányítási mozgástérrel), a leszállás kellő pontossággal biztosított (eltérés több tíz kilométeren belül). A hőátadás feltételeiből a két megnevezett leszármazástípusban célszerű csökkenteni a ballisztikus paramétert. E célból a CA felületének növekedése (a középső szakasz terhelésének csökkenése) indokolatlan tömegkiadáshoz vezet. Racionálisabb az ellenállási együttható növelése, amely minden fejlett hajó projektjében nyomon követhető.

Azokban az esetekben, amikor a süllyedési szakaszon speciális manővert írnak elő, javítani kell az aerodinamikai minőséget, amely, amikor forduló-manőverre van szükség (2000–2500 km-es oldalirányú eltérés, pl. pont három szomszédos kanyarból) legyen körülbelül 1,5. Ugyanakkor az aerodinamikai minőség javulása, amely hozzájárul a túlterhelések tűrésének és a leszállás pontosságának javulásához, a hővédelem tömegének növekedéséhez, a fejlett csapágyfelületekhez pedig a a szerkezet. Ez korlátozza az aerodinamikai minőség választását a leszármazási problémák megoldásához szükséges érték felett.

Mozgásvezérlő módszer a felvonó repülés közbeni szabályozásának elfogadott módszere határozza meg. A támadás egyensúlyi szöge és az aerodinamikai minőség megváltoztatható (lásd 3.11. Ábra) a súlypont oldalirányú elmozdulásával az űrhajón belüli nagy tömegek mozgása miatt (a Szojuz esetében kb. 150 kg), ami irracionális. Ha ugyanazokra a célokra használnak sugárhajtóműveket, az üzemanyag -fogyasztás indokolatlanul növekszik, és az aerodinamikai kormánylapátok létrehozása csak szárnyas rendszerek esetén hatékony.

Széles körben elterjedt az a vezérlési módszer, amelynek során az SA -t a tekercs mentén állandó kiegyenlítő támadási szögben forgatják, ami nem igényel nagy szabályozási nyomatékot. Nulla gördülési szög esetén az emelőerő a pálya síkjában felfelé irányul, és kanyarodáskor oldalra tér, megváltoztatva a függőleges komponenst, amely a tartomány szabályozását biztosítja. A vízszintes komponens változását, beleértve a berendezés jobbról balra történő tekerését és fordítva, az oldalsó kormányzáshoz használják. Ezt a módszert vészhelyzetekben is használják. Tehát a vezérlőrendszer meghibásodása esetén az emelőerő lefelé irányulhat, ami a túlterhelések elfogadhatatlan növekedéséhez vezet, ami kizárható a készülék tekercs mentén történő forgatásával (centrifugálási mód). Ebben az esetben az emelés átlagos értéke nulla, vagyis ballisztikus ereszkedés van folyamatban.

Süllyedésszabályozás szükséges, hogy a mozgás adott pontossággal kövesse az elfogadott pályát. A pálya számítottól való eltérésének forrásai lehetnek a belépési feltételek hibái (szög, sebesség, koordináták), a légköri sűrűség és a szélhatások véletlenszerű változásai, az aerodinamikai jellemzők meghatározásának hibái és egyéb tényezők. A vezérlőrendszer az aktuális pálya paramétereinek mérésére támaszkodik, és ezek alapján határozza meg az elfogadott szabályozási módszerrel végrehajtott vezérlési műveleteket (tekercsek); munkájának pontosságát befolyásolják a műszeres és módszertani hibák.

Süllyedési séma alacsony aerodinamikai minőséggel, amelyet a Szojuz űrhajón használnak, és amely mindig a Szovjetunió területén landol, az űrhajó fékezésre való tájolásával kezdődik. Az Atlanti-óceán feletti tervezési ponton a hajtómű 100-120 m / s fékezési impulzust kölcsönöz a KK-nak, ezt követően a további mozgás egy átmeneti ellipszis mentén történik, körülbelül 1,5 ° -os belépési szöggel, miközben megtartja a tájolást. Az űrhajó szétválasztása után a CA -t úgy telepítik, hogy a légkörbe való belépés előre jelzett pontján a támadási szög megfeleljen a kiegyenlítőnek, és a gördülési szög (kb. 45 °) biztosítsa a számított tényleges minőséget. Amikor aerodinamikai erők jelennek meg (kb. 0,04 egység túlterhelés), megkezdődik a mozgásvezérlés, míg a gördülési fordulatokat és a dőlésszög és a lengéscsillapítás csillapítását mikrotípusú motorok hajtják végre. A maximális g -erők a süllyedés során 3-4 egység között vannak, és a repülési idő a bejárattól a 9,5 km -es magasságig (ejtőernyős kilövés) körülbelül 10 perc.

Vészhelyzetekben a ballisztikus ereszkedésre való átmenetet (9 egységig terjedő túlterhelés) tervezik a repülőgép 12,5 ° / s szögsebességű tekercselésével. A süllyedő jármű körkörösen statikusan stabil, és képes elérni a kiszámított támadási szöget, még akkor is, ha a kezdeti orientációt megsértik. ...

Második kozmikus sebességgel ereszkedve a légkörbe

A Holdhoz való visszatéréskor a Föld megközelítési sebessége megközelíti a második űrsebességet, és a bolygóközi repüléseknél meghaladja azt. Ilyen körülmények között lehetséges az alacsony földi pályára való átvitel későbbi süllyedéssel, ami energetikai értelemben hátrányos; ezért praktikusabb a második kozmikus sebességgel történő közvetlen belépés a légkörbe. Ilyen sémát alkalmaztak a Zond és az Apollo űrhajóállomásokra.

Bejárati folyosó(3.14. Ábra) a két megengedett belépési pálya közötti zónát jelöli, amelyből a felsőt az atmoszféra által rögzített SC feltétele határozza meg, a repülés kizárásával egy közbenső pályán (az első merítésnek sebességhez kell vezetnie) alacsonyabb, mint az első térsebesség), és az alacsonyabbat a megengedett legnagyobb g-erők határozzák meg. A bejárati folyosó határait a feltételezett perigee magasságok vagy belépési szögek határozzák meg.

Az irányított süllyedés aerodinamikai minősége szélesebb belépési folyosót és jobb leszállási pontosságot tesz lehetővé. A mozgásminta úgy van kialakítva, hogy a felső magasságbeli eltérésekkel az emelőerő az SA -t a Földhöz nyomja, bevezetve a kívánt pályák folyosójába, és meredek bejárat esetén felfelé emeli a pályát , megakadályozva a túlterhelések túlzott növekedését. Ezenkívül az aerodinamikai minőség irányítható a tartományban és oldalirányban végzett manőverekre. Így a Zond űreszközállomások fejlesztése során a Szovjetunió területén történő leszállás feladata az Indiai -óceánon délről északra haladó útvonalak mentén gyakorlatilag csak az előírt repülési tartomány eléréséhez szükséges aerodinamikai minőség alkalmazásával oldódott meg. elfogadható leszállási pontosság.

Amikor belép a légkörbe a második térsebességgel, az aerodinamikai minőség 0,3-0,5 tartományban elegendő; a "Zond" SA állomás esetében 0,3, a bejárati folyosót pedig 20 km -rel a feltételes perigee magasságában (átlagosan 45 km magasság), figyelembe véve a tartalék ballisztikus korlátozásokat Származás.

Süllyedési pályák amikor belépnek a légkörbe az elfogadott belépési folyosón belül, két jellegzetes szakaszuk van: az első merülés, amikor a sebesség az első kozmikusnál alacsonyabb értékre csökken, és a második merülés, amely nem sokban különbözik a pályától való leereszkedéstől, és meredek pályákon a szakaszok egyesülnek. Az időbeli túlterhelési görbéknek két csúcsa van, amelyek közötti arány a kezdeti körülményektől függően változik. A túlterhelések átlagos szintje 5-7 egység, tartalék ballisztikus süllyedés esetén pedig 15 - 16 egység. A repülési tartomány szabályozása során alapvető fontosságú a pálya kialakítása az első merülésből való kilépéskor (vagy a sebesség csökkentésének első szakaszában); például az SA mérőállomás esetében a kilépési szög növekedése 2500 km -rel növelte a hatótávolságot. A második merülés vezérlése hatástalan, és K = 0,3 esetén ± 350 km -en belül biztosított.

Hővédelem lényegesen megterhelőbb körülmények között működik, mint a pályáról való leszállás során (lásd 3.3. szakasz), ami a rá vonatkozó követelmények növekedését és tömegének 20-30%-os növekedését okozza. A hővédelem kialakításakor figyelembe kell venni két fűtési csúcs jelenlétét és a szerkezet részleges lehűlésének tényezőjét a köztük lévő időintervallumban.

CA űrlap

Gömb alakú és ballisztikus ereszkedést fogadtak el a Vosztok űrhajó számára. A gömb alak jellemzője, hogy a teljes aerodinamikai erő mindig áthalad a geometriai középponton, és az SA statikus stabilitása minden repülési módban magabiztosan biztosított. A ballisztikus pálya mentén ereszkedő "Mercury" űrszonda esetében alakzatot fogadtak el, elülső gömbszegmenssel, oldalsó kúpos felülettel (kúp félszög 20 °) és hengerrel a farokban (lásd 3.7. Ábra, a) . A Gemini űrszonda visszatérő kapszulája hasonló alakú volt, de a súlypont eltolásával körülbelül 0,2 -es aerodinamikai minőségnek megfelelő támadási szögben kiegyenlítették.

Hazánkban a Szojuz űrhajó munkájára való felkészülés során elvégezték az SA tervezési és elméleti tanulmányait különböző formákés képességeiket, amelyek célja a legracionálisabb leszállási és leszállási módszerek megtalálása. Figyelembe vették a ballisztikus származású és széles tartományban aerodinamikai minőségű repülőgépeket, beleértve a szárnyas sémákat is, és tanulmányozták a függőleges és vízszintes (repülőgép) leszállási módok jellemzőit is. Tanulmányok kimutatták, hogy szükség van a légkörben való mozgás szabályozására, az aerodinamikai minőség megfelelőségére körülbelül 0,3 mind a pályáról való leszálláshoz, mind a második térsebességgel a légkörbe való belépéshez, ésszerűtlenség, ha szárnyas sémákat használnak a legénység visszatérésére a Földre a megvalósításuk nagy tömegveszteségei miatt. ... A kutatás eredményeként a Szojuz űrszondához alacsony aerodinamikai minőséget és függőleges leszállási módszert alkalmaztak. Az aerodinamikai elrendezés lehetőségeinek elemzése a "fényszóró" típusú ereszkedő jármű alakjának megválasztásával ért véget (3.15. Ábra, a), amelynek elülső felülete gömb alakú, a kúpos oldalsó pedig simán átjutott az alsó féltekébe. Ugyanakkor úgy döntöttek, hogy a kiegyenlítő támadási szöget súlykülönbséggel, a mozgásszabályozást pedig tekercsfordulatokkal látják el. Ugyanakkor volt mód az SA elcsavarásával ballisztikus leszállásra váltani.

Hasonló elveket fejlesztettek ki amerikai szakemberek, és ezek szolgáltak az Apollo bevezetési megoldásainak alapjául. A parancsnoki rekesz alakja (3.15.6. Ábra) szintén elülső szegmensfelülettel és oldalsó kúppal rendelkezett, de megnövelt félnyílási szöggel, és körülbelül 0,45-ös aerodinamikai minőséget biztosított. A Szojuz és az Apollo űreszközök leereszkedő járművei alacsony aerodinamikai minőségű járműveknek minősülnek.

Az elülső gömbszegmensű tengelyszimmetrikus alakzatokat szegmentálisnak nevezzük. Alkalmazásuk legjellemzőbb példája a Szojuz és az Apollo űrhajó SA. Az elülső szegmens görbületi sugara (lásd a 3.15. Ábrát) megközelítőleg megegyezik a középső szakasz átmérőjével, amely szuperszonikus sebességnél magas ellenállási együtthatót és jó statikus stabilitást biztosít a támadási szögek kiegyensúlyozásakor, de az oldal- és alsó felületek alakja jelentősen eltérnek. A Szojuz űrszonda kúpjának kicsi félnyílási szöge a kifejlesztett felső gömbfelülettel kombinálva nagy térfogatú töltési tényezőt ad (a térfogat és a teljesítmény 2/3 aránya a középső részhez), és lehetővé teszi a kör alakú statikus stabilitás. Az "Apollo" űrhajó e tekintetben vesztes formája árnyékos oldalfelülettel rendelkezik, ami növeli az aerodinamikai minőséget és javítja a felmelegedés elleni védelem feltételeit. Az SA mindkét formáját az első és a második kozmikus sebességgel történő leereszkedés során tesztelték, és megerősítették alkalmazásuk racionalitását.

A légkörben való süllyedésre alkalmas járművek főbb változatai, alakjuk és jellemzőik típusa a táblázatban található. 3.1.

Hővédelem

Az AC aerodinamikai felmelegedés elleni védelméhez szilárd anyagokat használnak, amelyek kellően ellenállnak az áramlás termikus és mechanikai hatásainak, és a formát, valamint a hőszigetelést, az AC szerkezet külső rétegét; ezt a réteget nevezik hővédelemés anyagok - hővédő.

A hővédelem lehetőségei közé tartoznak a sugárzó rendszerek, a hőelnyelő rendszerek és az ablációs rendszerek. A sugárzó rendszerek egy külső, vékony héj használatán alapulnak, amely magas hőmérsékletű anyagból készült, és amely hevítéskor hőt bocsát ki az űrbe, ami kiegyensúlyozza az aerodinamikai fűtésből származó hőáramot. Maximum megengedett üzemhőmérséklet A burkolat anyaga korlátozza a bejövő hőáram hővédelemének feltételeit. Az ilyen típusú védelmet a "Mercury" űrhajón használták, amelynek oldalsó kúpos felületét nikkel -kobalt ötvözetből készült, 0,4 - 0,8 mm vastagságú csempe borította, alatta hőszigetelő réteggel.

A hőelnyelő rendszerek nemcsak hőt bocsátanak ki, hanem fel is halmozzák azt az anyagban, amelynek hőkapacitásának magasnak kell lennie, és a réteg vastag. Ilyen rendszert használtak a Mercury űrhajónál, az oldalsó hengeres felület hőterheltebb zónájában, körülbelül 5,5 mm vastagságú berillium lemezek használatával.

Az ablációs rendszerek (abláció - tömegveszteség hevítés közben) lehetővé teszik a külső réteg megsemmisítését és a hővédelem tömegének részleges felfogását. Az ebben az esetben zajló folyamatok bonyolultak és a felhasznált anyagtól függenek. Szerves műanyag használata esetén külső rétege hő hatására pirolízisen megy keresztül, amelynek eredményeként kokszmaradványok jelennek meg és gáznemű termékek szabadulnak fel. Idővel a kokszréteg növekszik, és a bomlási zóna az anyag mélységébe süllyed. A műanyag bomlása során a bejövő hő jelentős része elnyelődik, a keletkező gázokat a porózus maradékon keresztül a határrétegbe fújják, deformálva azt. és csökkenti a konvekciós áramlást, és a magas hőmérsékletű kokszágy is hőt sugároz. Az eljárást a kokszolóréteg egy részének eltávolítása kíséri az áramlási oldal mechanikai hatása és a gáznemű termékek utóégetése miatt. A CA test hőszigetelését egy ablatív anyag borítatlan rétege és egy könnyű hőszigetelő réteg biztosítja, ha az első alá van felszerelve.

Kombinált és szublimáló ablatív anyagokat használnak. Az első esetben egy töltőanyagot (például üveget) vezetnek az anyagba, amely megerősíti a kokszréteget, és a felületen megolvad, és részben elpárolog. Az ilyen anyagok nagyobb sűrűséggel és szilárdsággal rendelkeznek. A szublimáló anyagok (például fluoroplasztikus típusú anyagok) nem képeznek kokszmaradványokat, hevítéskor a szilárd fázisból a gázfázisba kerülnek, és viszonylag alacsony szublimációs hőmérsékletük és alacsony sugárzásos hőelvonásuk van.

Ablatív anyagokat használtak az összes CA frontális hővédő pajzsához, valamint az összes hazai űrhajó és az amerikai Apollo űrhajó CA -jának oldalsó felületéhez. Különösen a Szojuz leszállógépen az elülső pajzs azbesztanyaggal töltött ablatív anyagból készül, az oldalsó hővédő pedig háromrétegű szublimáló anyagból, például fluoroplasztikából, sűrű ablatív anyagból, például üvegszálból álló csomag. erős héj, és rostos anyagú hőszigetelő, könnyű kötőanyag -impregnálással. Ebben az esetben a hővédelem keresztirányú szakaszai (nyílások, illesztések stb.) Sűrű ablatív anyagból készült szegéllyel vannak lezárva. Az ilyen hővédelem egyszerű kialakítású és technológiailag fejlett.

Az Apollo űrhajónál ablatív anyagot használtak, amellyel üvegszálas alapú, a CA testére ragasztott méhsejt -szerkezetet töltöttek meg.

A hővédelem vastagsága a CA felülete mentén általában egyenetlen, és a hőáramok eloszlását és a CA test beállított hőmérsékletét figyelembe véve választják ki. Tehát az Apollo űrhajón a védelem vastagsága 8 és 44 mm között van.

A hővédelem kialakításakor figyelembe kell venni az anyagok tulajdonságait a fűtés során a lineáris tágulás szempontjából.

Elrendezési diagram

Az elrendezési diagram kidolgozásának célja a személyzet, a felszerelések és a fő szerkezeti elemek racionális elhelyezése az AC kiválasztott formáján belül, feltéve, hogy teljesülnek a beállításra és a tömeg minimalizálására vonatkozó követelmények, funkcionális követelményekés korlátozások, valamint megoldások a gyárthatóság és a működés kérdéseire (összesítés, hozzáférés a berendezésekhez stb.). Az elrendezési séma keresése során meghatározzák vagy finomítják a repülőgép geometriai méreteit és aerodinamikai elrendezésének részleteit.

Példaként tekintsük a Szojuz űreszközű jármű elrendezési diagramjának elkészítésének alapjait. Mint tudják, a túlterhelések legjobb tűrése akkor biztosított, ha azokat "mellkas-hát" irányban 78 ° -os szögben alkalmazzák a hátvonal és az erővektor között. Ezért, figyelembe véve a teljes aerodinamikai erő eltérését (lásd a 3.10. Ábrát), az ülések a hátsó vonal mentén 70 ° -os szögben vannak beállítva a CA tengelyhez képest. Egyedi bölcsőkkel, hevederrel és lengéscsillapítóval rendelkeznek, amely csökkenti a túlterheléseket a leszálláskor, és amelyek mentén a mozgást (250 mm -es löket) a szék elforgatása kíséri az űrhajós lábának területén elhelyezkedő csuklópánt körül (3.16. Ábra) ). Leszállás előtt a lengéscsillapítót „felhúzzák” (a széket a felső helyzetbe emelik), amely a munkára készül. Az űrhajós kiválasztott pozíciójával minden más túlterhelés hordozhatósága a repülés során (hordozórakéta működtetése, ejtőernyők bevezetése a patakba stb.) Biztosított.

Két lakható rekesz jelenlétében az AC -nek minimális méretűnek kell lennie (lásd a 3.4. Szakaszt), és e tekintetben a meghatározó tényező a test átmérője az ülés felszerelési területén. A Szojuz űrszondát háromülésesnek tervezték, és az ülések legkompaktabb elrendezését „legyezték” (lásd 3.16. Ábra). Két konténer ejtőernyős rendszert telepítettek az ülések közé a kúpos felület generatrixa mentén, igazítási okokból; nagy csomagolási sűrűséggel (0,5 - 0,6 kg / l) és nagy tömeggel járulnak hozzá a CA súlypontjának szükséges oldalirányú elmozdulásához. Egy ilyen rendszer alapján, és figyelembe véve a berendezések elhelyezésének lehetőségeit az ülés alatti területen és a kabin falain, az SA fémtest átmérőjét (a legkisebb megengedettként) határozták meg és fogadták el, egyenlő 2 m -ig.

A KK-Soyuz ereszkedő járműben, az üléseken ülő űrhajósok előtt van egy központi műszerfal (lásd a 3.16. Ábrát), amelynek szélei mentén vezérlő- és jelzőberendezések találhatók, a műszerfal alatt pedig egy optikai eszköz dokkolás közbeni megfigyeléshez és kézi tájékozódáshoz KK, valamint az ülések jobb és bal oldalához - megfigyelőablakok; a kezelőfogantyúk a középső ülésre vannak felszerelve. A berendezés fő része az elülső alsó műszerkereteken található, amelyekre lágy leszálló motorokat is szerelnek, süllyedéskor lezárt frontális pajzzsal az ejtőernyős területen. Az ejtőernyős rendszereket lezárt tartályokba csomagolják, és a fedél leengedésekor bevezetik őket az áramba. A süllyedő jármű gyorsan nyitható nyílással rendelkezik, amelynek hővédelemébe résantenna van felszerelve. A kisnyomású sugárhajtóműveket és azok egykomponensű tüzelőanyag-ellátó tartályait a nyomás alatti körön kívül telepítik.

A kétüléses Soyuz űrhajóban a bal ülés helyére hengerekkel és szerelvényekkel ellátott keretet szereltek, hogy levegőhöz juttassák az űrruhákat, ha az űrhajó nyomásmentes.

Pályarepülés során az űreszköz és a pályatér egymással össze van kötve, és ízületüket úgy zárják le, hogy egyetlen hermokontúr keletkezzen. Ereszkedés előtt piro-eszközök segítségével választják szét őket. Az átmeneti rekesszel (lásd a 3.8. Ábrát) a CA-t az elülső pajzson áthaladó fém kötések kötik össze, amelyek külső végei, amikor a CC-t elválasztják, az átmeneti rekesz pirolózárai kioldják.

A Szojuz űrszonda elrendezésének és méreteinek megválasztása a maximális tömörség követelményének volt alárendelve, ami különösen megnehezítette a mérnöki keresést. Az űrhajó üzemeltetésének tapasztalatai megerősítették a meghozott döntések racionalitását és azt, hogy a repülőgép műszaki jellemzői megfelelnek a repülési feladatoknak.

Bevezetés. Az automatikus bolygóközi állomások és űreszközök vagy azok leszálló részeinek a bolygók felszínén és a Földön való leszállása rendkívüli jelentőséggel bír az űrrepülések végrehajtása és az összes kozmonautika fejlődése szempontjából. Az ilyen űrhajókat vagy azok szerelvényeit, amelyek komikus sebességgel tudnak leszállni a repülés után, süllyedő járműveknek (SA) nevezik.

Az SA esetében a fékezés két változatát használják ereszkedés közben (az űrsebességről a biztonságosra, amikor az SA érinti a felületet):

- planetáris fékezés, ami az SA ereszkedése során aerodinamikai erők megjelenését okozza, amelyeket fékezésre (ellenállási erő) és a süllyedési pálya szabályozására (emelési és oldalirányú erők) használnak. A légkör által történő fékezéskor a CA mozgási energiája a környezet hőenergiájává alakul, aminek következtében a CA felszíni hőmérséklete két vagy több ezer fokra emelkedik, amelynél a szerkezeti anyagok nem tudnak működni. Ehhez speciális hővédelem szükséges a CA számára. Az ilyen SA tulajdonságait a rendkívül nagy dinamikus és termikus terhelések határozzák meg, amelyek a légkörben történő lassuláskor keletkeznek;

- motorfékezés, amely kifejleszti a szükséges teljes tolóerő impulzust, amely a térsebességet nullára vagy biztonságosra csökkenti az űrhajó későbbi ejtőernyőzéséhez. Ez a módszer jelentős energiafogyasztást igényel, ezért a motorféket csak olyan esetekben hajtják végre, amikor nincs légkör az égitesten; például a Holdon.

A Luna-9 szovjet AMS 1966-ban először hajtott végre lágy leszállást a Holdon egy lassító rendszert biztosító hajtómű segítségével.

Ereszkedési pálya. A süllyedési pálya az a pálya, amely mentén az űrhajó mozog a pályáról való kilépés pillanatától a bolygó vagy a Föld felszínén való leszállásig. A pálya leállításához az űrhajó sebességét csökkenteni kell a fékhajtórendszer aktiválásával a számított süllyedési ponton. A fékmotor tolóerõ -vektorát úgy alkalmazzák, hogy a süllyedõ jármû további repülését a kiválasztott süllyedési pályának megfelelõen hajtsák végre. A teljes ereszkedési pálya általában három szakaszból áll (2.13.ábra):

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

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

légköri süllyedés (2-3), amelyen aerodinamikai fékezés történik, aminek következtében a leereszkedő jármű sebessége jelentősen csökken.

Rizs. 2.13. Űrhajó leszállási pályája:

0-1 - féktér; 1-2 - leszármazási terület; 2-3 "- ballisztikus ereszkedés;
2-3 "- csúszó ereszkedés; 2-3" "- sikló ereszkedés

Az űrhajó pályája a légkörben függ az űrhajó alakjától (3.14. Ábra), a belépési sebességtől és a lejtést meghatározó szögletes perigee magasságától. Ha a sebesség és a tengerszint feletti magasság túl nagy, akkor az űrhajót nem fogja "elfogni" a légkör, és nem tud leereszkedni; ha a tengerszint feletti magasság alacsony, az űrhajót túl nagy terhelésnek teszik ki, ami veszélyezteti az űrhajó megsemmisülését és a személyzet életét. Ezért az SA számára a légkörben való biztonságos süllyedés megengedett határértékeit választják ki, amelyek alapján meghatározzák az SA bejáratának folyosóját. Minden egyes járműtípushoz meghatározzák a saját megengedett süllyedési pályáját.

Rizs. 2.14. A leszálló járművek formái:

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

A műhold alakjától és paramétereitől függően a süllyedés során a lejtési pályák légköri szakaszaihoz különböző lehetőségek állnak rendelkezésre:

A ballisztikus ereszkedést (2-3 ") gömb vagy kúp alakú ereszkedő járműveken hajtják végre, aerodinamikai minőség hiányában, azaz emelőerő hiányában. n x= 10 ... 20). Ilyen műhold például a Vostok űrhajó és a Voskhod űrhajó;

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

Tervezett ereszkedés (2-3 "") lehetséges K> 1,0 aerodinamikai minőség mellett. Ez lehetővé teszi az irányított ereszkedést a szárnyak támadási szögeinek megváltoztatásával. Ilyen űrhajók a Buran és az Űrsikló újrafelhasználható repülőgépek.

Aerodinamikai minőség (csúszó és sikló ereszkedések) jelenlétében a repülőgép hosszirányú g-erői többszörösen csökkennek, ami kényelmesebbé teszi az ereszkedést az emberes járművek számára, és csökkenti a repülőgépet érintő hőáramokat is.

Egy bolygóközi űrhajó ereszkedése során a süllyedési sebesség közel lehet a második űrhajóhoz, ezért az űrhajó túlterhelései és hőáramai jelentősen megnőnek. A hiperbolikus sebességgel a légkörbe belépő űrhajó sebességének csökkentése érdekében az űrhajó légkörben történő aerodinamikai fékezését a légkör felső részén való egyszeri vagy többszörös áthaladással használják. A légkörbe történő rövid távú merítés során (2.15. Ábra) az SA körkörösre csillapítja sebességét, majd elhagyja a sűrű rétegeket, és elliptikus pályán halad a légkörön kívül. Ismét a légkörbe merülve sokkal alacsonyabb sebességgel ereszkedik le.

Rizs. 2.15. Az SA fékvázlata hiperbolikus sebességgel, ideiglenes merítéssel a légkörbe: 0-1 - belépés a légkörbe; 1-2 - merítés a légkörbe; 2-3 - elliptikus szakasz; 3-4 - süllyedés a légkörben

Süllyedésszabályozás. Az ellenőrzött süllyedést az aerodinamikai emelő vektorának irányának megváltoztatása biztosítja a CA testén.

Az emelési erő a CA hossztengelye és a sebességvektor közötti támadási szögtől függ (2.16. Ábra), amelyet a nyomás középpontjának (az eredő aerodinamikai erők alkalmazási pontja) és a a CA tömegközéppontja. Ebből a célból a CA belső elrendezése meghatározott módon alakul ki. Az emelési vektor irányának megváltoztatásához az SA süllyedése során reaktív vezérlőrendszert használnak, amelynek segítségével az SA elfordul a kereszt- és hossztengelyhez képest (a támadás és a gördülés szögeiben), ami biztosítja a az SA süllyedésének szabályozása tartományban és oldalsó elmozdulásban.

Rizs. 2.16. A CA fényszóró alakjának szabályozott süllyedése:

a - a vezérlő emelőerő megjelenése, amikor a tömeg- és nyomásközéppontok nem esnek egybe; b - oldalsó vezérlőerő létrehozása tekercs jelenlétében

A leszálló járművek kialakítása. Az SA tervezési jellemzői jelentősen függnek az alaktól, és származásuk körülményei határozzák meg. A légkör által lelassított űrhajó esetében a tervezés során megvalósított fő feltétel a hajótest szilárdságának és a szükséges hőmérsékleti feltételek biztosítása a személyzet, a berendezésrendszerek és az űrhajó -tervezési egységek számára. Ezt hőálló anyagok és hővédelem biztosítja. A hővédő rendszerek különböző módszereket alkalmaznak a szerkezet felmelegedésének csökkentésére:

A CA szerkezetére ható külső hőáramok csökkentése (aktív rendszerek). Ehhez folyékony hőhordozó keringtetése, fólia vagy záróhűtés, vagy védőanyag elpárologtatása (abláció) alkalmazható, amelynek melegítése nagy mennyiségű hőenergiát fogyaszt;

Hőelvezetés a fűtött felületekről (passzív rendszerek). Erre a célra alacsony hővezető képességű, hőálló anyagokból készült hőtároló szerkezeteket (bevonatokat) használnak;

Elektromágneses hatás az SA körül áramló plazmára, amikor áthalad a légkör sűrű rétegein.

A CA szerkezet szilárdságát az elhárítás körülményeitől az aerodinamikai fékezés során fellépő maximális dinamikus nyomásig és felmelegedésig, valamint a leszállás során fellépő ütközési terhelésekig határozzák meg. Ez utóbbi csökkentésére ejtőernyős rendszereket használnak az űrhajón, amelyek azután nyílnak meg, hogy az űreszköz leereszkedési sebessége szubszonikusra csökken, általában a Föld felszínétől 5 km -nél kisebb magasságban.

Példa egy ereszkedő járműre - az AMS "Viking" leszálló járműve az ábrán látható. 2.17. Ennek a készüléknek a következő jellemzői vannak: test - üreges hatszögletű prizma, 46,2 cm magas, felül és alul védőpanelekkel borítva. Az oldalak mérete 109,2 és 55,9 cm, a magasság a tartók aljától az S-sávú antenna tetejéig 2,13 m.