Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Посадка космических аппаратов на несущих винтах






Каждому из нас наиболее привычно представление посадки космических спускаемых аппаратов, в том числе и с космонавтами, на парашютных системах, которые в момент приземления гасят скорость с помощью двигателей мягкой посадки. В 50 —е годы как альтернатива парашютам начинается проектирование и экспериментальные исследования средств спасения с торможением на складных несущих винтах, названных ротошютами. К использованию несущих винтов склонялся в то время и С.П.Королев, однако в 70 —х годах исследования эти прекратились.

Развитие новейших отраслей промышленности, техники, биологии и медицины в ряде случаев становится невозможным без использования уникальных материалов и препаратов, производство которых в настоящее время возможно только в условиях космического пространства. Промышленное использование космических технологий предъявляет дополнительные требования к системам возвращения полезной нагрузки с баллистических траекторий.

Кроме того, в условиях новых экономических отношений значительно увеличились размеры компенсаций за отчуждение земель для осуществления запуска многоступенчатых ракетоносителей и посадки спускаемых аппаратов, что влечет за собой и увеличение стоимости созданных в условиях космического пространства материалов и препаратов. В этой связи представляет интерес разработка принципиально новых систем посадки, обеспечивающих приведение спускаемого аппарата в заданный район, что не всегда возможно традиционным способом (парашютным).

В последнее время, с появлением новых конструкционных материалов, внимание разработчиков систем приземления и спасения вновь привлекают системы посадки на базе роторных несущих систем. Удобство такой системы состоит в том, что начальное торможение и стабилизация летательного аппарата, регулирование и управление сопротивлением и подъемной силой на всей траектории спуска, а также конечное торможение, то есть обеспечение " мягкой" посадки, создаются единой системой.

Использование роторной системы в качестве альтернативы парашютным системам имеет ряд существенных преимуществ:

— возможность обеспечения заданных перегрузок при широком диапазоне изменения скорости спускаемого аппарата;

— устойчивость и точное управление положением летательного аппарата на всех режимах полета;

— способность обеспечить безопасную посадку на неподготовленную площадку;

— возможность планирования точно к месту посадки;

— возможность уменьшения вертикальной скорости в момент касания с поверхностью Земли без привлечения дополнительных энергетических источников (за счет накопленной кинетической энергии вращения винта);

Начало работ над роторными системами посадки (РСП) было положено европейскими и американскими фирмами. Исследовались РСП с жесткими лопастями. Для подтверждения потенциальных возможностей РСП фирмой Каман (США) была разработана и испытана в аэродинамической трубе и в летном эксперименте установка " Ротошют". Испытания проводились с целью исследования работоспособности РСП на больших высотах при высоких начальных скоростях обтекания, управления РСП, а также режимов посадки с нулевой скоростью.

Испытания в аэродинамической трубе показали возможность осуществления раскрытия ротора в широком диапазоне скоростей (при числах М от 0, 5 до 3, 0) и высот (от 12000 до 36000 м), летные испытания продемонстрировали надежную работу РСП при начальных скоростях, соответствующих числам М, равным 0, 95— 1, 2 и высотах от 150 м до 1300 м. Экспериментальные установки типа " ротошют" с диаметром роторов от 0, 3 до 7, 4 метров прошли комплекс летных испытаний и успешно применялись для мягкого приземления со скоростью до б м/с грузов весом от 2, 7 до 410 кг.

Известные автору отечественные исследования по РСП проводились в начале 70-х годов и ограничивались исследованиями РСП с жесткими лопастями на малоразмерных моделях в аэродинамических трубах при гиперзвуковых и околокосмических скоростях.

Следствием положительных результатов отечественных и зарубежных исследований РСП стала разработка различных проектов роторных систем спасения и посадки для конкретных спускаемых аппаратов. В частности, один из первых вариантов системы спасения и посадки первого спускаемого аппарата космического корабля " Восток" проектировался с РСП. Однако в силу некоторых обстоятельств он не пошел в серию как альтернатива парашютной системе.

Подобные системы не были доведены до промышленных образцов, в основном вследствие их неудовлетворительных габаритно — массовых характеристик и неприемлемой компоновки при проектировании конкретных спускаемых аппаратов.

Обобщая вышеизложенное, молено заключить, что использование роторных систем в качестве систем торможения и посадки возможно, однако необходимо решить ряд проблем, связанных с уменьшением габаритно —массовых характеристик РСП до сравнимости их с характеристиками парашютных систем и созданием приемлемой компоновки РСП в спускаемом аппарате. Как один из вариантов решения этих проблем можно предложить использование РСП со сворачиваемым несущим винтом.

 

СВОРАЧИВАЕМЫЕ НЕСУЩИЕ ВИНТЫ (СНВ)

Идея создания несущего винта, лопасти которого не имеют собственной изгибной и крутильной жесткости, существует уже около ста лет. С понятием эффективной изгибной жесткости мы уже как-то смирялись и понимаем, что лопасть вертолета, представляющая собой на стоянке внешне очень ненадежное сооружение, при вращении приобретает большую изгибную жесткость, способную нести тяжелые винтокрылые машины. Такого понимания в отношении эффективной крутильной жесткости, можно сказать, нет, не только в кругах обывателей, но и на уровне КБ и НИИ, занимающихся вертолетостроением, хотя теоретические разработки на эту тему существуют как применительно просто к стержням, так и к лопасти.

Достаточно бурное развитие эти нежесткие или эластичные лопасти получили в 60 — е годы в США в связи с появлением изобретения, которое преподлагает перед остановкой несущего винта каждую лопасть сворачивать на отдельный барабан (фиг.3), а процесс разворачивания начинать тогда, когда втулка несущего винта раскручена до определенных оборотов и концевые грузы лопастей имеют инерционные силы, способные вытянуть лопасть, накрученную на барабан. Сворачиваемый несущий винт (СНВ) привлекателен своей компактностью, которую молено использовать в ротошютах космических аппаратов, в летательных аппаратах других классов как дополнительное устройство для выполнения висения, авторотации, вертикального взлета и посадки.

Фиг. 3. Сворачиваемая лопасть модели несущего винта.

 

Однако в 70—х годах бум развития СНВ в США прекратился. Для развития СНВ в России это стало непреодолимым препятствием. Мы привыкли все оценивать с оглядкой на Запад и, если развитие СНВ в США зашло в тупик, значит, и мы не должны этим заниматься, как чем-то ненужным и далее вредным...

А может быть что-то молено изменить, улучшить. По этому поводу вспоминается рассуждение известного советского авиаконструктора, итальянца по происхождению, Роберта Людвиговича Бартини. Он говорил: " У вас не решается шахматная задача, а вы достаете из кармана дополнительную пешку. В шахматах это запрещено, а в технике?...! "






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.