14.4. Участок мягкой посадки
Тормозных свойств КА недостаточно для полного гашения энергии, и необходимо введение специальной системы мягкой посадки, которая работает на третьем, заключительном, участке спуска. При этом значения траекторных параметров в конце участка основного аэродинамического торможения являются начальными для заключительного участка. Следует иметь в виду, что начало участка мягкой посадки не фиксировано по высоте, а определяется особенностями работы используемой конкретной системы мягкой посадки (СМП). Прежде всего следует различать вертикальную («вертолетную») и горизонтальную («самолетную») посадку. Вертикальная посадка возможна практически на любую ровную площадку, ибо, как и при посадке вертолета, СМП должна обеспечить практически полное гашение скорости. Допускают только небольшое значение вертикальной составляющей скорости (порядка 2..4 м/с при пилотируемой посадке). При самолетной посадке к вертикальной составляющей предъявляют еще более жесткие требования в сторону ее уменьшения, но зато горизонтальная составляющая скорости может достигать нескольких сотен км/ч. Окончательное гашение скорости происходит во время пробега КА по специально подготовленной посадочной полосе, т. е. посадка возможна только на специально подготовленный космодром.
При применении аппаратов баллистического типа или аппаратов с малым значением аэродинамического качества целесообразно использовать режим вертикальной посадки.
Рассмотрим некоторые возможные типы СМП.
* Реактивная — предполагает работу двигательных установок на заключительном участке спуска.
* Парашютная — для полного гашения скорости использует системы парашютов.
* Парашютно-реактивная — предполагает первоначальное торможение на парашютах, а непосредственно перед приземлением включаются двигатели мягкой посадки.
* Баллонная или на разрушающихся фермах — использует прикрепленные к днищу КА или специальные баллоны, которые заполняют каким-нибудь газом незадолго до контакта с Землей, или специальные конструкции (фермы), которые деформируются (разрушаются) при встрече с поверхностью и тем самым гасят скорость.
* Вертолетная — применяет для посадки специальную систему винтов подобно вертолетным.
Известны и другие типы СМП. Однако в настоящее время наибольшее распространение для посадки на Землю получила парашютно-реактивная СМП. Для примера приведем некоторые характеристики и порядок работы системы, используемой для посадки КА типа «Союз». На высоте =10 км, когда СА, масса которого 2000кг, имеет скорость VK ~ 200м/с, по датчикам от барореле начинает работать парашютная система: сначала выбрасывается небольшой вытяжной парашют, который извлекает тормозной парашют также сравнительно небольшого размера (площадь купола => 24 м2). СА на тормозном парашюте снижается ~ 17 с, а его скорость уменьшается до = 80 м/с. Затем срабатывает основной парашют с площадью купола = 1000 м2, на котором аппарат снижается = 15 мин; у Земли СА имеет скорость = 6...9 м/с. Отметим, что многокаскадная система парашютов необходима для постепенного гашения скорости аппарата с целью избежания недопустимых динамических ударов. На высоте = 1 м по команде от высотомера включаются двигатели мягкой посадки, которые гасят скорость до 2...4 м/с. Следует отметить, что для повышения надежности помимо основного на борту СА находится еще запасной парашют. Он имеет несколько меньшую площадь купола (= 600 м2). Запасная система вступает в действие на высоте = 4...5 км, если по каким-либо причинам не сработала основная система.
|
