ПОИСК НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭТАПА ВОЗВРАЩЕНИЯ ЭКИПАЖА И ПОЛЕЗНЫХ ГРУЗОВ НА ЗЕМЛЮ

© Д.О.Ахмеров, А.Н.Бабкин, А.Г.Васильченко
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2009 г.

Регулярность осуществления полетов к Международной космической станции (МКС) как грузовых, так и пилотируемых космических аппаратов (ПКА) позволяет проводить полный цикл научных исследований и экспериментальных работ на орбите. Важнейшим этапом полета ПКА, определяющим комфорт экипажа и сохранность возвращаемых полезных грузов, является спуск с орбиты и мягкая посадка на Землю. В качестве средств обеспечения мягкой посадки современных спускаемых аппаратов (СА) широко применяются парашютные системы (ПС).

Для расширения диапазона применения парашютных систем мягкой посадки требуется управление угловым положением объекта на траектории снижения и управление траекторией снижения.

Управление угловым положением парашютируемого объекта повышает устойчивость объекта к опрокидыванию и способствует благоприятному распределению перегрузок в момент удара, и поэтому расширяется диапазон применения парашютных средств по ветровым условиям в приземном слое.

На сегодняшний день особый интерес представляет схема посадки СА с использованием управляемых ПС, что позволяет ставить и решать с их помощью совершенно новые, по сравнению с классическими ПС, тактико-технические задачи.

Для решения задач точной посадки СА нового поколения или десантных средств система приземления должна иметь следующие свойства:

– высокое аэродинамическое качество (с целью ограничения размера площадки приземления);

– малые горизонтальную и вертикальную составляющие скорости приземления (для уменьшения нагрузки на экипаж и силовые элементы конструкции);

– цена доставки единицы массы должна быть оптимальна.

Управление траекторией снижения парашютируемого объекта с использованием парашюта типа «крыло» не только реализует достоинства управления угловым положением, но и придает парашютным системам новое свойство – возможность преодолевать значительные расстояния, обеспечивая при этом точную посадку на площадки ограниченных размеров, что актуально при пусках ПКА с космодрома «Восточный».

Системы точной и мягкой посадки на планирующих парашютах в перспективе позволяют доставлять потребителю беспилотные контейнеры с результатами научных экспериментов и промышленные образцы с МКС и обеспечивать посадку многоразовых ПКА нового поколения. Аналогичные системы могут найти широкое двойное применение для доставки военных и других необходимых грузов при экстремальных ситуациях в труднодоступные места (лес, горная местность и т. д.).

В данной работе рассмотрены алгоритмы управления и зависимости, связывающие основные конструктивные параметры системы управления парашютом при требуемых статистических динамических свойствах энергоприводной части.

Наличие планирующего парашюта приводит к новым качественным возможностям ПС ПКА. Уменьшается зона посадки ПКА (по сравнению с космическими аппаратами «Союз» и возвращаемой баллистической капсулой «Радуга» из состава «Прогресс-М»); не нужна заранее подготовленная посадочная площадка (по сравнению с космическими аппаратами типа «Буран» и «Shuttle»).

Исследование проблемы создания ПС для посадки ПКА показало, что в целом такая система может быть создана. Подтверждением этому является опыт создания тормозных каскадов парашютных систем, имеющийся в НИИ парашютостроения для рассматриваемых скоростей ввода ПС, отечественные экспериментальные работы по созданию планирующих куполов, теоретические работы по анализу структур систем управления на участке работы планирующего основного парашюта и анализ доступных иностранных материалов.