Стр. 2 - Влияние импульса реактивной тяги на глубину проникания исследовательского зонда в грунт планеты

В настоящей работе расчетным путем исследуется возможность
увеличения глубины проникания исследовательских модулей в грун-
товые преграды за счет оснащения их импульсными реактивными дви-
гателями, время работы которых составляет небольшую долю времени
проникания. При проведении расчетов предполагалось, что нагрузки,
действующие на модуль-ударник при проникании, не приводят к его
большим деформациям, так что в процессе движения он может рас-
сматриваться, как абсолютно твердое недеформируемое тело.
Динамика движения недеформируемого ударника с реактивным
двигателем в грунтовой преграде (рис. 1) определяется действующей
на него силой сопротивления среды Fs и силой тяги реактивного дви-
гателя Fr (во время его работы), зависящей от скорости истечения
газовой струи u и массового расхода газа μ.
Сила сопротивления Fs зависит от распределения нормальных ( σn)
и касательных ( τn ) механических напряжений, действующих на по-
верхности головной части ударника, контактирующей с преградой. В
рамках простого инженерного подхода к определению динамики про-
никания ударников нормальные напряжения σn принимаются функци-
ей проекции vn скорости ударника v на нормаль к поверхности его
головной части в данной точке (см. рис. 1). Вид этой функции (закон
сопротивления) был выбран следующим [2]:
σn = Av 2
n + C, (1)
где A и C — эмпирические коэффициенты, зависящие от физико-
механических свойств материала преграды. В представленной фор-
ме закон сопротивления (1) трактует сопротивление среды, как сумму
инерционной (первое слагаемое) и прочностной (второе слагаемое)
составляющих. При определении касательных напряжений τ n предпо-
лагалось, что на границе контакта реализуется режим не скольжения,
а прилипания частиц грунтовой преграды [3], при котором для расчета
Рис. 1. Расчетная схема проникания в грунтовую преграду недеформируемого
ударника с реактивным двигателем
149