МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОНИКНОВЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ В ГРУНТЫ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ ПРИ ПОСАДКЕ

© С.П.Буслаев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2012 г.

Почти все посадки космических аппаратов (КА) как отечественных, так и зарубежных происходили на небесные тела, поверхность которых была сформирована деформируемыми грунтами. Эти грунты при посадке деформировались под опорами посадочного устройства (ПУ) или под корпусом КА, при этом грунт поглощал значительную долю начальной кинетической и потенциальной энергии КА, что оказывало большое влияние на динамику посадки КА. В различных ситуациях учёт деформируемости грунта может приводить как к улучшению условий посадки КА, так и к их ухудшению, повышая вероятность аварийного завершения посадки.

В математической модели описывается пространственное движение КА при ударе и проникании аппарата в деформируемый грунт, при этом грунт рассматривается как упруго-вязко-пластическая среда. Математическая модель позволяет рассчитывать контактное взаимодействие с деформируемым грунтом посадочных аппаратов (ПА), имеющих проникающую поверхность достаточно сложной формы.

Работоспособность модели проверялась в физических экспериментах с динамическими моделями посадочных аппаратов при отработке посадки на Фобос «Долгоживущей автономной станции (ДАС)» и при отработке посадки на Венеру аппаратов типа «Венера - 9-14». В этих же и в других экспериментах проводилась калибровка вычислительных и физических параметров модели.