О ВОЗМОЖНЫХ СПОСОБАХ СМЯГЧЕНИЯ УСЛОВИЙ НАПОЛНЯЕМОСТИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ПАРАШЮТОВ

© И.И.Бухтояров, М.А.Котов, А.Т.Пономарёв
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2011 г.

Современное развитие авиакосмической техники и расширение спектра практических задач, решаемых ею, требует широкого применения парашютных систем (ПС) различного назначения, при разработке которых в парашютостроении используются различные модели, в основе которых лежат как эмпирические подходы, так и более сложные модели аэродинамики и упругости, базирующиеся на современных методах механики сплошной среды: вихревых рамок (ВР), сосредоточенных масс (СМ), конечных элементов (КЭ).

Вместе с тем в настоящее время нерешенными в теоретическом плане остается еще ряд актуальных научных задач парашютостроения, среди которых центральное место занимает задача расчета процесса раскрытия парашюта. Этот процесс является важнейшим этапом работы ПС. Именно на нем реализуются максимальные аэродинамические нагрузки, по которым ведется расчет ПС на прочность. Проблема уменьшения нагрузки, действующей на парашют при его раскрытии, сегодня решается путём установки поясов рифления по входной кромке купола. Необходимо отметить, что данное конструкционное решение этой проблемы связано с большими материальными расходами и трудозатратами, а также с неравномерностью нагружения строп. Первыми нагружаются стропы, расположенные в районе резака, сработавшего с опережением по сравнению с остальными резаками. Следует отметить, что в последнее время спрос на резаки вырос, что вызвало повышение их стоимости. По имеющимся данным стоимость одного резака составляет 60000 рублей. Для разрифления только одного шнура рифления требуется 4 резака. В связи с этим широкое внимание зарубежных и отечественных специалистов в области парашютостроения направлено на уменьшение количества резаков в ПС, поиску новых конструкционных решений, позволяющих снизить нагрузку, действующую на парашют в процессе его наполнения.

Настоящий доклад посвящён теоретическому обоснованию некоторых конструкционных предложений для снижения аэродинамической нагрузки, действующей на купол основного парашюта (ОП) в процессе его раскрытия, на основе создания комплексной методики расчета нагружения и прочностных характеристик элементов конструкции ПС при раскрытии на базе синтеза моделей, приближённо описывающей процесс раскрытия осесимметричного парашюта, использующей понятие «Обобщённой раскрывающей силы» и упругости на основе метода сосредоточенных масс (МСМ).

Необходимо заметить, что именно проведение вычислительного эксперимента на ЭВМ при наличии структурной математической модели (ММ) функционирования компоновки «объект десантирования (ОД) + средство десантирования (СД)» во многих случаях позволяет исследовать возможности создаваемых СД как во всем диапазоне условий применения, так и за его пределами еще до проведения этапа летных испытаний. Это обусловлено тем, что зачастую объективную научную информацию о функционировании СД нельзя добыть экспериментальным путем из-за отсутствия соответствующей измерительной аппаратуры либо по условиям безопасности проведения испытаний и их дороговизны.

По результатам и анализу лётно-конструкторских испытаний предложен путь улучшения характеристик наполняемости куполов ОП и снижения нагрузки, действующей на них в момент наполнения за счёт увеличения площади поддерживающего парашюта (ПП), применения в конструкции ОП компоновки «дополнительный вытяжной парашют (ДВП) + каркасно-стропная силовая “уздечка”».

Приведён широкий спектр решения тестовых задач по раскрытию осесимметричных парашютов с учётом предлагаемых и применяемых в настоящее время конструкционных решений. Результаты вычислительного эксперимента показывают, что предлагаемые конструкционные решения позволяют значительно снизить нагрузку, действующую на купол ОП в процессе его наполнения. Увеличение площади ПП и использование компоновки «ДВП + каркасно-стропная силовая “уздечка”» позволяют реализовать оптимальную временную задержку процесса наполнения купола ОП, значительно снизить нагрузку, действующую на купол ОП в процессе его наполнения за счёт более эффективного силового воздействия на купол стягивающей составляющей силы в радиальном направлении, создаваемой ПП, ДВП. Применение таких конструкционных решений в ряде случаев позволит отказаться от рифления парашюта по его входной кромке, что приведёт к существенному снижению стоимости рифления парашюта. Кроме того, информация, полученная о напряжённо-деформированном состоянии элементов конструкции парашюта, даёт возможность определить коэффициенты запаса прочности основных силовых элементов конструкции ПС и сформировать её оптимальный облик на этапе проектирования.