Стр. 1 - С.В. Борзых, В.В. Воронин - Динамика взаимодействия трансформируемого механического посадочного устройства возвращаемого космического аппарата с посадочной поверхностью

УДК 629.78

С. В. Б о р з ы х, В. В. В о р о н и н

ДИНАМИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ТРАНСФОРМИРУЕМОГО МЕХАНИЧЕСКОГО

ПОСАДОЧНОГО УСТРОЙСТВА

ВОЗВРАЩАЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО

АППАРАТА С ПОСАДОЧНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Предложен подход к рациональному выбору энергетических харак-

теристик амортизатора трансформируемого механического поса-

дочного устройства возвращаемого космического аппарата в рам-

ках конструктивных ограничений, а также ограничений по пере-

грузкам, клиренсу, устойчивости. Разработана модель динамики

движения такого аппарата с момента контакта с посадочной по-

верхностью. Корпус возвращаемого космического аппарата и эле-

менты его посадочного устройства рассматриваются как струк-

турно сложная механическая система с внутренними связями.

E-mail:

elenanik7@mail.ru;

vitaliyvoronin@gmail.com

Ключевые слова

:

возвращаемый космический аппарат, динамика посад-

ки, механические связи, энергетическая характеристика, посадочная по-

верхность, перегрузка, устойчивость движения.

Для многих типов возвращаемых космических аппаратов (ВКА)

характерным является наличие посадочного устройства, функциони-

рующего с момента первого контакта с поверхностью до полной оста-

новки ВКА. Особенностью данного этапа процесса посадки являет-

ся необходимость гашения большой кинетической энергии, которой

обладает ВКА в этот момент. Большая часть энергии ВКА предва-

рительно гасится на участке спуска. Для планет с атмосферой гаше-

ние энергии происходит за счет сил аэродинамического сопротивления

(баллистические траектории), использования парашютных систем, на-

дувных тормозных устройств и т.д. [1, 2]. На планетах без атмосферы

для предварительного гашения скорости перед контактом с поверх-

ностью используются тормозные двигатели [3–6]. Однако к моменту

контакта с поверхностью ВКА обладает некоторыми остаточными ли-

нейными и угловыми скоростями, которые и гасятся в процессе дви-

жения и взаимодействия ВКА с поверхностью до полной остановки

[7]. В момент полной остановки конечное положение должно обес-

печить дальнейшее функционирование аппарата (развертывание науч-

ной аппаратуры для проведения исследований, спуск автоматического

планетохода, выход экипажа и т.д.).

Постановка задачи.

Выбор характеристик посадочных устройств

— это громоздкая оптимизационная задача, требующая рассмотрения

случаев посадки во всем диапазоне разброса кинематических параме-

тров аппарата (линейных и угловых скоростей), углов подхода, свойств

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012

69