АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ЖЁСТКОЙ ПОСАДКИ 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"
2012 г.

В работе рассматривается посадка спускаемого аппарата (СА), который входит в состав автоматической межпланетной станции (АМС) для исследования небесных тел Солнечной системы. При встрече СА с поверхностью планеты с атмосферой малой плотности (например, Марса) даже при применении парашютной системы скорость подхода СА к поверхности достигает десятков метров в секунду. Это приводит практически к «жёсткой» посадке.

Неоднородность грунтовых пород, неровность рельефа поверхности, наличие возмущающих факторов внешней среды, таких как ветер, являются источниками дополнительных возмущающих сил и моментов, действующих на СА в момент посадки. Перечисленные факторы усложняют процесс посадки, сопровождаемый возникновением больших перегрузок, которые могут превышать допустимые для СА значения.

Проектирование СА, совершающих посадку в таких условиях, невозможно без решения задачи моделирования параметров динамики посадки СА на поверхность планеты с априори малоизвестными параметрами грунта и наличием возмущающих факторов внешней среды.

Принятая в работе модель СА включает в себя два жестких недеформируемых тела, корпус и подвижный контейнер, которые связаны между собой амортизатором. Условия спуска накладывают ограничения на компоновку аппарата, главными из которых являются его фиксированные малая масса и малые геометрические размеры. Из этого следует, что невозможно использовать парашютные системы и тормозные двигательные установки.

Среди прочих в докладе можно выделить следующие выводы о проделанной работе: с помощью разработанной математической модели пространственного движения и силового воздействия грунта, разработанного программного обеспечения для создания необходимой виртуальной среды моделирования, получены результаты численного решения задачи исследования движения спускаемого аппарата при жесткой посадке на поверхность планеты; полученные результаты моделирования показали наиболее опасные схемы, условия и режимы посадки СА на поверхность планеты.