Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Проектный, аэродинамический и термобаллистический анализ спускаемого аппарата класса «несущий корпус»

# 10, октябрь 2015
DOI: 10.7463/1015.0815132
Файл статьи: SE-BMSTU...o125.pdf (2351.94Кб)
авторы: Елисеев А. Н.1,*, Миненко В. Е.1, Якушев А. Г.2, Агафонов Д. Н.3

УДК 629.7.016

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

2 ООО «АйКьюб Визуализация», Москва, Россия

3 ООО "ТПК ВИЛОН", Щелково, Россия

Задачей данной статьи является оценка перспектив спускаемого аппарата (СА) повышенной маневренности класса «несущий корпус». Для этого был произведен проектный аэродинамический и термобаллистический анализ и сравнение полученных результатов  с некоторыми известными проектами спускаемых аппаратов этого же класса, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом.
Проектный анализ начинается с определения места аппаратов класса «несущий корпус» в системе классификации. Указанное классификационное распределение позволяет достаточно грамотно сформулировать требования к облику аэрокосмического аппарата на начальном этапе проектирования с системотехнических позиций, поскольку именно начальный этап проектирования зачастую определяет успех всей программы.
Далее сравниваются проектные характеристики СА класса «несущий корпус» с такими аппаратами, как ракетоплан X-15, орбитальный аппарат «Спейс Шаттл», M2-F2, HL-10, SV-5, ВКС «Гермес». Проведена сравнительная массовая оценка СА класса «несущий корпус» в широком диапазоне габаритных размеров. Приведены соображения по рациональности различных комплексов посадкис учетом российского опыта разработки СА «Союз», и условия, определяющие использование аппаратов класса «несущий корпус» в космических программах.
В аэродинамическом анализе рассчитываются аэродинамические характеристики перспективного СА класса «несущий корпус» на гиперзвуковом участке спуска численным методом по приближенной теории Ньютона. Для получения  нужного аэродинамического качества и сокращения массы балансировочного грузарассматривается возможность  балансировки путем введения дополнительных щитков.
В баллистическом анализе разобраны четыре режима спуска:
   1)    cпуск с нулевым креном;
   2)    спуск на максимальную боковую дальность без ограничений;
   3)    спуск на максимальную боковую дальность при ограничении на максимальную перегрузку и максимальную температуру;
   4)    баллистический спуск.
 Для расчета баллистических характеристик СА использована система уравнений движения летательного аппарата в атмосфере. Аппарат рассматривался как материальная точка. В качестве управляющего параметра использован угол крена. Поставлена задача оптимального управления. Для решения задачи оптимального управления использовался метод последовательной линеаризации.
Представлены расчетные данные по температурам для различных режимов спуска в характерных точках поверхности СА. 
Из проведенного анализа видно, что перспективная форма СА класса «несущий корпус» является хорошей альтернативой спускаемым аппаратам «скользящего спуска», особенно для возвращения из лунных и марсианских экспедиций. Также существенное увеличение боковой дальности (до 1500 км, в отличие от СА «Союз», имеющих боковую дальность до150 км) позволяет практически неограниченно расширить коридор входа в атмосферу,что дает возможность осуществить посадку почти в любой точкеевропейской части Российской Федерации.

Список литературы
  1. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева. 1946-1996 / гл. ред. Ю.П. Семенов, В.А. Лопота. Королев: РКК «Энергия», 1996. 671 с.
  2. Основы проектирования летательных аппаратов (транспортные системы) / под ред. В.П. Мишина. М.: Мир, 1985. 360 с.
  3. Фернисс Т. История завоевания космоса. Энциклопедия космических аппаратов: пер. с англ. М .: ЭКСМО , 2007. 272 с . [ Furniss T . The History of Space Vehicles. Thunder Bay Press, 2011. 256 p.].
  4. Краснов Н.Ф., Захарченко В.Ф., Кошевой В.Н. Основы аэродинамического расчета. М.: Высшая школа , 1984. 264 с.
  5. Теория оптимальных аэродинамических форм: пер. с англ. / под ред. А . М . Миеле . М .: Мир , 1969. 507 с . [Miele A., ed. Theory of Optimum Aerodynamic Shapes. Academic Press , New York , 1965 .].
  6. Ален Х.Дж. Газодинамические проблемы космических летательных аппаратов // Газовая динамика космических аппаратов: сб. ст.: пер. с англ. М .: Мир , 1965. С . 141-182. [Allen H.J. Gas Dynamics Problems of Space Vehicles // In: Gas Dynamics in Space Explorations. NASA SP-24. NASA, Washington, D.C., 1962. P. 1-17.].
  7. Космическая техника: сб. ст.: пер. с англ. / ред. Г. Сейферт. М.: Наука, 1964. 727 с. [ Seifert H . S ., ed . Space Technology. John Wiley & Sons , Inc ., New York , 19 5 9. ].
  8. Каменков Е.Ф. Маневрирование космических аппаратов. Гиперболические скорости входа в атмосферу. М.: Машиностроение, 1983. 183 с.
  9. Ярошевский В.А. Вход в атмосферу космических летательных аппаратов. М.: Наука, 1988. 336 с.
  10. Кемпбелл Дж. Исследование по аэродинамике малых скоростей, связанных с посадкой космических летательных аппаратов // Газовая динамика космических аппаратов: сб. ст.: пер. с англ. М .: Мир , 1965. С . 29-55. [ Campbell J.P. Low-Speed Aerodynamic Research Related to the Landing of Space Vehicles // In: Aerodynamics of Space Vehicles. NASA SP-23. NASA, Washington, D.C., 1962. P. 11-22. ].
  11. Campbell W . F . H y personics . Part 2 // Canadian Aeronautics and Space Journal . 1962. Vol. 8, no. 6. P. 136.
  12. Griffin J . W ., Vinh N . X . Three Dimensional Optimal Maneuvers of Hypervelocity Vehicles // Proc. of the AIAA Guidance, Control and Flight Mechanics Conf. ( Hofstra University, Hempstead, New York , August 16 - 18, 1971). AIAA Publ., 1971. AIAA Paper no. 71-   920. DOI: 10.2514/6.1971-920
  13. Болотин В.А., Миненко В.Е., Решетин А.Г., Скотников А.П., Щукин А.Н. Космический аппарат для спуска в атмосфере планеты и способ спуска космического аппарата в атмосфере планеты: пат. 2083488 РФ. 1997.
  14. Миненко В.Е., Симонов М.П., Полякова Е.К., Решетин А.Г. и др. СА класса «несущий корпус»: а. с. 58545 СССР. 1969.
  15. Аржанников Н.С., Садекова Г.С. Аэродинамика летательных аппаратов. М.: Высшая школа, 1983. 359 с.
  16. Нейланд В.Я., Тумин А.М. Аэродинамика воздушно-космических самолетов. г. Жуковский: ФАЛТ МФТИ, 1991. 201 с.

Публикации с ключевыми словами: баллистика, численный метод, СОЮЗ, аэродинамические характеристики, спускаемый аппарат, ньютонианская теория обтекания, гиперзвуковой диапазон скоростей
Публикации со словами: баллистика, численный метод, СОЮЗ, аэродинамические характеристики, спускаемый аппарат, ньютонианская теория обтекания, гиперзвуковой диапазон скоростей
Смотри также:
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА
18.12.2017
С 21 по 24 ноября 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошла XII Всероссийская инновационная молодежная научно-инженерная выставка «Политехника», посвященная 170-летию со дня рождения Н.Е. Жуковского в рамках Всероссийского инновационного молодежного научно-инженерного форума «Политехника».

11.10.2017
XII Всероссийская инновационная молодежная научно-инженерная выставка «ПОЛИТЕХНИКА», посвященная 170-летию со дня рождения Н.Е. Жуковского 21–24 ноября 2017 года г. Москва

25.05.2017
C 15 по 17 мая 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел III этап (Всероссийский) Всероссийской студенческой олимпиады по физике (в технических вузах).

25.04.2017
С 12 по 14 апреля в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел Всероссийский этап Всероссийской олимпиады по безопасности жизнедеятельности.

4.04.2017
С 14 по 16 марта 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел III (Всероссийский) тур Всероссийской студенческой олимпиады по иностранному языку (английский в технических вузах).




Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)