Проектный, аэродинамический и термобаллистический анализ грузового возвращаемого аппарата из марсианской экспедиции класса «несущий корпус»
Введение.
Проблема возможности создания марсианской экспедиции исследуется уже достаточно давно. Подробный анализ большого ряда проектов пилотируемого полета приведен в книге «Пилотируемая экспедиция на Марс», изданной в 2006 году Российской академией космонавтики им. К.Э. Циолковского. В процессе исследования и освоения Марса появляется необходимость возвращения на Землю экипажа и различных полезных грузов. Подобные проекты по возвращению, например, марсианского грунта, такие как Mars Sample Return mission, прорабатываются и анализируются в НАСА.
Представленный в настоящей работе грузовой возвращаемый аппарат (ВА) предназначен для решения представленных задач.
Космические аппараты «Восток», «Восход» и «Союз», предназначенные для спуска в атмосфере Земли, относятся к классу баллистических аппаратов с нулевым качеством на гиперзвуке и к классу аппаратов «скользящего» спуска с малым значением качества на гиперзвуке. Спускаемые аппараты отличаются простейшими аэродинамическими конфигурациями и обеспечивают минимально возможное маневрирование.
Баллистический анализ показывает, что при возвращении из марсианской экспедиции скорость входа аппарата в атмосферу Земли достигает 15 км/с, а при реализации «ускоренных» т
Содержание не найдено
Использованные источники
1. Ю. Г. Сихарулидзе. Баллистика и наведение летательных аппаратов [Электронный ресурс] — 2-е изд. (эл.). — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. — 407 с.: ил.
2. Елисеев А.М., Миненко В.Е., Якушев А.Г., Агафонов Д.Н. Проектный, аэродинамический и термобаллистический анализ спускаемого аппарат класса «несущий корпус». Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 10. С. 88–125.
3. Миненко В.Е., Семененко А.Н., Шиляева Е.Н. Проектные особенности спускаемых аппаратов класса «несущий корпус». Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/rocket/862.html
4. Миненко В. Е. Белкина Г. Е. Нгуен Суан Донг. Спускаемые аппараты гиперболического диапазона скоростей входа в атмосферу Земли в составе марсианского экспедиционного комплекса. Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2013 .- № 4 .- С. 53 – 64.
5. Миненко В. Е., Столярова Н. А. Условия, определяющие проектно-конструктивный подход к методу реализации схемы возвращения пилотируемого спускаемого аппарата марсианской экспедиции. Академические чтения по космонавтике, посвящённые памяти академика С. П. Королёва и других выдающихся отечественных учёных-пионеров освоения космического пространства, 45-е, 30 марта - 2 апреля 2021 года: сборник тезисов: в 4 т. / Российская академия наук, Государственная корпорация по космической деятельности "Роскосмос", Комиссия РАН по разработке научного наследия пионеров освоения космического пространства, МГТУ им. Н. Э. Баумана (национальный исследовательский ун-т). - 2021. - Т. 1. - С. 97.
6. Космические крылья / В. Лукашевич, И. Афанасьев, В. Гудилин. М.: ООО «ЛенТа Странствий», 2009. – 496 с.: ил.
7. Космические аппараты / В. Н. Бобков, В. В. Васильев, Э. К. Демченко, Г. В. Лебедев, В. А. Овсянников, Б. В. Раушенбах, О. В. Сургучев, В. А. Тимченко, К. П. Феоктистов, Ю. М. Фрумкин, Б. В. Черняев. Под общ. ред. К. П. Феоктистова. М.: Воениздат, 1983. – 319 с., ил. – (Ракетно-космический комплекс).
8. Расчёт и проектирование систем разделения ступеней ракет. К. С.
По окончании экспедиции предполагается отделение ВА от марсианского экспедиционного комплекса на подлётной траектории, разделение СА и ОБ, и вход СА в атмосферу Земли с третьей космической скоростью. В данном случае не требуются затраты топлива на торможение марсианского экспедиционного комплекса, поэтому такая схема имеет более высокую вероятность реализации в ближайшем будущем.
Анализ различных экспедиционных схем полёта к Марсу выявил три диапазона возможных скоростей входа: минимальные ~13,5 км/с, наиболее вероятные ~15÷16 км/с, предельные ~18÷21 км/с. В данной работе рассматривается наиболее вероятный режим, значение скорости входа при этом бралось равным 15 км/с.
Вход СА в атмосферу Земли с третьей космической или гиперболической скоростью и его дальнейший полёт разбивался на несколько этапов. На первом этапе происходит зах