УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ВЕТРОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ ЖЕСТКОЙ ПОСАДКЕ СПУСКАЕМОГО АППАРАТА НА ПОВЕРХНОСТЬ ПЛАНЕТЫ

© В.В.Корянов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2010 г.

Работа посвящена исследованию процесса жесткой посадки малого спускаемого аппарата (СА) (аналогичного «Фобос-Грунт» с образцами грунта на поверхность планеты с учетом ветрового воздействия).

Цель работы: исследование влияния ветровой нагрузки на динамику посадки СА при различных начальных условиях.

Корпус СА и контейнер считаются твердыми недеформируемыми телами. Учет ветровой нагрузки и рельефа поверхности при фиксированных инерционных и геометрических параметрах СА приводит к неоднородности сопротивления среды относительно корпуса СА. Как следствие, вектор результирующей силы сопротивления среды не совпадает с осью симметрии аппарата, и траектория его движения представляет собой пространственную кривую. Для такой модели посадки важным аспектом является учет возникающих больших перегрузок с точки зрения превышения допустимых значений как на внешней поверхности корпуса аппарата, так и на границе контейнера.

Исследования входят в цикл работ автора, посвященных выявлению наиболее благоприятных начальных условий посадки СА с точки зрения минимизации перегрузок.

Ранее была разработана математическая модель движения СА в процессе контакта с поверхностью и модель силового взаимодействия с грунтом. Был выполнен первичный численный анализ выведенных уравнений движения. В предыдущей работе были проведены исследования результатов численных экспериментов по моделированию динамики движения СА при жесткой посадке на поверхность планеты. Данная работа расширяет полученные ранее результаты и посвящена анализу влияния ветровой нагрузки.

В результате выполнения работы с использованием ранее разработанного автором программного обеспечения для моделирования процесса посадки СА на поверхность планеты произведен расчет динамики посадки СА при практически реализуемых начальных условиях. Проведен анализ результатов численного интегрирования уравнений пространственного движения СА при посадке на поверхность планеты. Математическая модель разработана с учетом силового воздействия грунта и различных схем начальных условий, соответствующих влиянию ветровой нагрузки.

На основании анализа полученных данных можно сделать выводы о выявлении оптимальных и наиболее опасных схем подхода к поверхности планеты с точки зрения возникающих перегрузок. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод о продолжительности и характере возникающих перегрузок. На основании этого можно показать принципиальную возможность снижения величин возникающих перегрузок.