Aterrizaje controlado en PTK NP: Interesante e informativo Bashny.Net

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Este ciclo de posts sobre Orbiter viene de la idea de un aumento constante de la complejidad. Antes de volar en este manual recomienda que lea el post anterior:
Historia de la Cosmonáutica . Observación de los vuelos de sin la participación activa.
«Breeze-M» . Maniobras básicas, el acceso a la OSG.
vuelo a la ISS . Maniobras de encuentro y acoplamiento.

Un poco de historia y teoría h4>
"Tías" Big Chelyabinsk meteorito muestra muy claramente lo que le sucede al cuerpo cósmico desprevenidos caer en la atmósfera a gran velocidad. Movimiento en la atmósfera provoca fricción, que a su vez conduce a calentar. Si la unidad se incluye en la atmósfera, no está protegido por las soluciones de ingeniería especiales, se derrumbará.
Históricamente, la devolución de vehículos desde la órbita debido a los satélites de vuelo y de reconocimiento fotográfico tripulados (de nuevo material fílmico). El primer objeto de regresar de la órbita, se ha convertido en una película de vacío de la cápsula (la tecnología de) "Descubridor-13", aterrizó 10 de agosto 1960. 18 de agosto regresó cápsula con película expuesta, "Descubridor-14»:


19 de agosto y aterrizó Belka y Strelka:

Freno en el espacio h5>
El primer problema que hay que resolver - los retroburns de temporización. Tierra gira sobre su eje, y el asiento gira con él. El satélite está girando en su órbita, cuyo plano es generalmente inclinada con relación al eje de rotación de la Tierra:


Si dibuja una línea en el mapa movimiento del satélite por encima de la Tierra, entonces se obtiene la onda sinusoidal, que con el tiempo pasó a la izquierda en el mapa debido a la rotación de la Tierra:


Por lo tanto, si queremos aterrizar en la zona de aterrizaje, puede hacer hasta ahora en cada pasada. Pero conociendo la órbita de la nave, se puede predecir cuando el aterrizaje será en el plano de la órbita.
El segundo reto - para dar el impulso de frenado deseado. Cada nave espacial real, tiene un rango válido de ángulos de entrada en la atmósfera. Si el ángulo es demasiado grande, la densidad de la atmósfera continuará creciendo muy rápidamente, y esto provocará una carga térmica no válido o inaceptable sobrecarga en el escudo térmico. Si el ángulo es demasiado pequeño, el ambiente no será capaz de "capturar" el dispositivo, y volará de vuelta al espacio.

Freno en la atmósfera h5>
La tercera tarea - para sobrevivir resistencia atmosférica. Para esta unidad está equipada con una protección térmica especial. Escudo térmico ablativo está hecho de una pluralidad de capas asbestotekstolita impregnado charco de resinas de fenol-formaldehído. Se quema lentamente, como un libro, en capas, perdiendo la capa quemada traído de la temperatura exterior. Esta protección térmica de una sola vez, se ha utilizado desde el comienzo de la exploración espacial, y es ampliamente utilizado ahora. Segunda realización - materiales compuestos y cerámica, que están hechas de azulejos reutilizables que cubren aparato. "Space Shuttle" y "Buran" el uso de esta opción.
La cuarta tarea - control de descenso. Inicialmente, el descenso era inmanejable. Unidades soviéticas eran redondos, que se orientan automáticamente en el flujo como Roly-Poly y hacia abajo a lo largo de una trayectoria balística. Este esquema es muy robusto, se utiliza hoy en día en la satélites científicos y biológicos "Photon" y "Bion". Vehículos americanos utilizan propulsores y giro para mantener el modo de vuelo escudo térmico hacia adelante. Descenso balístico tiene serias fallas - sobrecarga alcanza 9 g al regresar de una órbita circular, 12 g, al regresar de la Luna, y la zona de aterrizaje se mide en cientos o incluso miles de kilómetros cuadrados. Por lo tanto, los desarrolladores han comenzado a desarrollar dispositivos de tecnología espacial, con un aterrizaje controlado - "Apolo" y "Unión". La idea se realiza en ellos, idénticos. La colocación del centro de gravedad fuera del eje de simetría hace que el aparato que vuela bajo ángulo constante de ataque crea ascensor:


Esta fuerza de elevación se gasta en los siguientes pasos:

• La desaceleración dispositivo de reducción que se extiende el freno, reducir la congestión.
• Gestión de la reducción, lo que permite el aterrizaje más preciso.
  

  plantación h5>
  Quinta tarea - un aterrizaje suave. En los EE.UU., todos los buques excepto el transbordador aterrizó en el agua. Agua más "suave" campo de vuelo a baja velocidad, y una gran flota de los Estados Unidos de forma rápida y eficiente elevar a bordo del engranaje. En el cosmonauta "Vostok" URSS expulsado a una altura de varios kilómetros, por lo que en lugar de golpear el suelo en la máquina, para amortizar patadas. Sistema de paracaídas-cohete "Sunrise" y "Unión" que se utiliza: instalar un pequeño paracaídas da la velocidad de descenso, y antes de la toma de contacto reducir sus motores a reacción, idealmente a cero
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  PTK NP h4>
  Sistema de Transporte Ahora están desarrollando prospectivo pilotada (PCA), ella tripulado buque de transporte de la nueva generación (PTK NP) - un barco con un tiempo suficientemente largo e interesante historia. Y tenemos que hablar y explicar lo que hace, y por qué se utiliza las soluciones técnicas seleccionadas.
  
  

  ¿Por qué necesita? H5>
  Esta no es una pregunta ociosa. El hecho de que el buque "Unión" fue diseñado originalmente para volar a la Luna y, en teoría, puede hacer frente a las tareas establecidas antes PTK NP. Para pronto de cincuenta años de operación "Unión" se ha ganado una reputación especie de cósmica "Gazelle" - no muy cómodo, cerca, pero resistente y fiable nave. ¿Por qué cambiar a algo nuevo? Sin embargo, hay razones. A pesar de todas sus ventajas, "Unión" tiene defectos que no se pueden corregir modernización:
  

  1. La Economía. Naves desechables y reutilizables plenamente no eran extremos muy exitosos. Parcialmente nave reutilizable, que sólo puede ser reemplazado componentes consumibles tales como el escudo de calor debe ser más barato y más fácil de usar. "Unión" no seas parcialmente reutilizable - chocar con el suelo durante el aterrizaje viola la garantía de la resistencia del casco. Usted puede (y lo hacen) para eliminar nodos de la nave voladora y poner uno nuevo, pero como no es así por diseño, no es muy eficaz.
  2. Las grandes zonas de aterrizaje tamaño. Ahora zona de aterrizaje "Unión" se han convertido percibido como grande. Margen de maniobra durante el descenso limitado lander diseño - alta "centro de atención" no puede llegar a los altos ángulos de ataque. Ajuste exacto no es compatible con la apertura del paracaídas a una altitud de 10 km - unos pocos minutos de viento descenso pueden llevar la nave a una gran distancia
  3. El descenso balístico.. El modo de descenso Ballistic requiere una copia de seguridad separada de la de aterrizaje: la primera área a un aterrizaje controlado, el segundo - en el caso de fallo en el descenso balístico. La sobrecarga de 9 g no es como turistas espaciales, y al volver de la luna en 12 g de sobrecarga está convirtiendo en un peligro para la salud. Peor aún, el fracaso en descenso balístico, al regresar de la luna de la "Unión", abandonando el Océano Índico, que ahora no es suficiente.
  4. La estanqueidad. Unión - lo suficientemente cerca de la nave. Por supuesto, los astronautas no se acostumbran a superar las dificultades de los vuelos espaciales, pero, ¿por qué no eliminarlos si es posible? Y si vamos a llevar a los turistas espaciales, luego subirlos mejor más, y proporcionan unas condiciones aceptables.
  5. Un pequeño peso del envío de devolución. Lander "Unión" puede devolver sólo 50 kg de carga junto con la tripulación de ese inconveniente.
  6. Un pequeño stock de velocidad característica. Si vamos a volar a la luna, sería deseable tener más que ahora, la velocidad característica de valores (delta-V). Programa lunar soviético era extremadamente, en el nivel de riesgo para la seguridad de vuelo está limitado por combustible debido a cohetes capacidad de carga insuficiente H-1, y un simple aumento en el compartimiento del instrumento-agregada "Unión" no es posible sin crear realmente una nueva nave. < Restricciones medios. "Soyuz" está firmemente ligado al cohete portador "Soyuz", que ahora lo muestra sin margen para un aumento de la capacidad. Trasplante barco "Protón", como se hizo en los años 60 para el programa lunar es teóricamente posible, pero muy poco práctico porque "Protón" desaparición gradual de la escena debido a sus deficiencias.
     

     Adiós, alas h5>
     Uno decisiones técnicas notables tomadas en PTK NP, fue la negativa de las alas (comparar con «Клипером» y «МАКСом»). PTK NP - ". Apollo". Una cápsula, un poco como el americano El hecho de que las alas no son compatibles con la versatilidad Ellos ayudan a hacer ajuste exacto, pero este beneficio no es comparable a las pérdidas que se producirían si el overclock inútil en masa espacio y alas aerodinámicas superficies de la Luna, con base en el punto de Lagrange, asteroides o Marte.
     
     

     despegue especial h5>
     Otra solución técnica notable convirtió en el sistema de aterrizaje PTK NP. Originalmente, se pretende totalmente reactiva, porque este sistema da el ajuste más preciso. Sin embargo, el aterrizaje totalmente reactiva plantea cuestiones de seguridad, por lo que los paracaídas de vuelta. En su sistema de forma aterrizaje actual consta de los siguientes pasos:
     

     1. En la altura de varios kilómetros restablecer el protector de calor (como en la Unión).
     2. Tres rampas se despliegan a una altura de 1, a 5 km. Como se usa en tres cúpulas, paracaídas de reserva no es necesario (el fallo de uno de la cúpula da el crecimiento permisible en la tasa de disminución).
        
        
        
     3. revela los amortiguadores de aterrizaje.
        
        
        
     4. Justo antes de touchdown desencadenó sistema de aterrizaje complejo reactivo. Ella replica la deriva del viento lateral (si lo hay) para la caída vertical de la cápsula y reduce la velocidad de descenso al tacto suave.
     5. Energía toque el suelo amortiza tren de aterrizaje de amortiguación asientos y tripulación (como precaución). Li > Se espera que este programa de plantación para proporcionar un éxito en el 5x5 kilómetros cuadrados bajo aterrizaje normal.
        
        

        La historia del desarrollo h5>
        Todo comenzó, probablemente con la idea de ACTOS - con nave de la ESA a volar a la luna, a mediados de cero. Originalmente estaba previsto, al parecer, un modificado "Unión" con la etapa superior "Fregat" y el equipo ruso-europea conjunta:
        
        
        Por el fin de la idea de cero nave conjunta ESA muerto, el barco comenzó a desarrollarse tan pronto como el ruso, y, en lugar de modificar la "Unión", comenzó a crear desde cero. Típico para el final del cero se convirtió en el módulo de aterrizaje con los propulsores laterales afluencia:
        
        
        Desde el comienzo de la afluencia de adolescentes desaparecidos:
        
        
        Este modelo se implementa en Orbiter. Es anticuado y no muy realista (¿por 8 motores principales?).
        La época más reciente la aparición de un barco en público - MAKS 2013:
        
        El trabajo llevado a cabo de forma muy activa, que son regularmente dice TV Roscosmos. Última película - el programa "Espacio", se muestra el pasado sábado:
        
        
        

        fuentes de noticias h5>
        Monitorear el progreso de PTK NP puede ser en:
        

        • Por tipo tema en el foro "Space News»
        • Canal de TV Roscosmos
        • cosmonauta Blog prueba Marcos Serov , que trabaja en la Iglesia Católica Romana "Energía" en PTK NP.
          

          Preparación para volar h4>
          Para este vuelo, necesitamos:
          

          • mismo Orbiter , si no se ha descargado
          • Addon PTK NP
          • Addon Aerobrake MFD
            

            plan de vuelo h4>
            Este vuelo se puede dividir en las siguientes etapas:
            

            1. La combinación del plano orbital de la plataforma de aterrizaje.
            2. El frenado por de-órbita.
            3. Desaceleración controlada en la atmósfera.
            4. Landing. Li >
               

               Paso 1. Combinar el plano orbital de la plataforma de aterrizaje h4>
               Script de carga. Elijo ahorrar en el vuelo anterior post, así que me pareció interesante, también puedes usar el guardar o cargar el mismo escenario PTK NP - atracado a la ISS
               
               Así que nos atracado a la ISS.
               
               
               Queremos volver al cosmódromo de "Oriente", por lo que las tarjetas MFD elegimos como una meta ( Desplazamiento a la derecha - T , Spaceports - Vostochny ). Además, traducir MFD izquierda Aerobrake (Shift De izquierda - F1 , Shift Izquierda - E , la selección de objetivos De izquierda Shift-T , escriba Vostochny en la ventana emergente). Acelerar el tiempo, esperamos hasta la próxima vez, no vamos a volar sobre el "Oriente". Desacople con ISS Ctrl-D y dar un impulso a las pequeñas diferencias:
               
               
               Adiós, ISS!
               
               

               Paso 2. Sedación para de-órbita ​​h4>
               Después de un desacuerdo con la ISS, estamos esperando para el Este de permanecer 18.000 kilometros, centrándose en la inhibición de la popa barco primero y dar impulso a la salida de órbita en un momento en Oriente sigue siendo 17.000 kilómetros.
               
               
               Freno antes hasta MFD Aerobrake no muestra undershoot 1.000 kilometros:
               
               
               Undershoot que necesitamos para el aprovechamiento de las cualidades aerodinámicas.
               
               

               Paso 3: Desaceleración controlada en la atmósfera h4>
               Antes de entrar en la atmósfera debe producir más compartimentos de separación. Oriente la nave en posición contra el vector velocidad orbital (feed-forward) y con el rodillo cero. Hay un buen control de la orientación automática "en el horizonte» - L
               
               Espera un altura de 150 km y un tiroteo cable asta presionando K , desechado el módulo de instrumento de servicio presionando J PRJ y PG traducirlo en una tarjeta. Traducir derecha Modo de vuelo atmosférico MFD ( Desplazamiento a la derecha - F1 , Desplazamiento a la derecha - S ). El resultado en la imagen:
               
               
               Nuestros dos métodos de control serán recortador and roll. Botones de ajuste del condensador de ajuste Ins y Del bloque por encima de las teclas de flecha y simula la posición del centro de masa:
               
               
               En realidad, este ángulo es fijo, pero luego, por suerte, podemos cambiarlo, que añade flexibilidad.
               Al cambiar el ángulo de escora, podemos crear el componente lateral de la fuerza de elevación para desplazar al norte o al sur. Si el dispositivo era más maniobrable, podría pasar el exceso de energía, moviéndose "serpiente", pero yo no lo tengo.
               A una altitud de 130 kilometros, donde se encuentran las primeras muestras de la atmósfera, ajuste el ángulo de inclinación de 10 grados y establecer recortador al máximo.
               
               
               a los 100 km es el momento de reproducir música en el tema
               En el proceso de decadencia desde el principio de los efectos de la cápsula atmósfera establecido en el ángulo de inclinación de aproximadamente 12 grados. Posibles fluctuaciones, pero no dejes que la fuerte acumulación de parry su régimen KILLROT ( Num 5 ).
               Altura 65 kilometros nota en la reducción de quedarse corto de la MFD izquierda y mostrar una elevación notable en el MFD derecha:
               
               
               La altura de 61 kilómetros. La cápsula ha perdido ya un kilómetro por segundo, y se va a subir debido a la elevación:
               
               
               La altura de 50 km. En la MFD izquierda aparece en la parte superior de nuestra pista de vuelo:
               
               
               A juzgar por la pista, vamos a ir un poco más al sur. Para ir al norte, tenemos que enviar inclinada hacia la derecha. En este caso, el ascensor tendrá un componente lateral, nos desviando hacia el norte. Es necesario encontrar un equilibrio entre la preservación de ascensor y cambio de lado, no se siente con undershoot.
               
               
               A una altura de menos de 40 km volver a la nave en posición vertical - las gotas de velocidad, el ascensor cae. Nota sobrecarga - 3, 3 G - bastante cómodo, y ya se ha reducido. Esto puede sobrecargar y experiencia de transporte público.
               
               
               Menos de 15 Km cero fuera recortador nosotros no va a ayudar. Error 12 km, lo siento, más de lo que quisiera.
               
               
               

               plantación h4>
               A una altura de no menos de 5 km paracaídas reinicio escotilla del compartimento pulsando el botón J K J y divulgar tren de aterrizaje con G
               
               
               
               

               Conclusión h4>