Формирование схемы спуска в атмосфере и ее декомпозиция. Базовые конструктивно–компоновочные решения и средства аэродинамического торможения. Анализ траекторных параметров

 

На первых этапах исследования планет, обладающих атмосферой, контактными методами и создания средств десантирования, обеспечивавших жесткую или мягкую посадку на поверхность, формирование схем спуска в атмосфере происходило в значительной степени волевыми решениями и из ряда простых, но определяющих требований и соображений. Наиболее существенным фактором, определяющим схему функционирования в атмосфере, помимо выполнения условий осуществления научных задач, было знание внешних условий на планете. Другим важнейшим фактором всегда являются массовые характеристики: требования со стороны ПН, доставляемого на поверхность аппарата, и возможности ракетоносителя, КА. При этом, конечно, баллистические характеристики, скорости подлета к планете, углы входа в атмосферу и их разбросы, а также схема экспедиции являются первостепенными.

Однако при прочих равных условиях следующий важнейший момент в формировании облика ДА и схемы его функционирования – выбор аэродинамической формы и конструктивно-компоновочной схемы. В первую очередь должны быть приняты во внимание габаритно-массовые ограничения. Затем рассматриваются (с учетом внешних условий и их неопределенности), возможности обеспечения максимального аэродинамического торможения и плотной компоновки аппарата.

Безусловно, тормозные свойства самой атмосферы более всего значат для принятия решения при выборе формы. Так, для разреженной атмосферы Марса была выбрана сегментально-коническая форма лобового аэродинамического экрана с большим коэффициентом сопротивления. А для плотной венерианской атмосферы – сферическая форма СА, обеспечивающая наиболее плотную компоновку доставляемого оборудования, средств торможения и пр. Не останавливаясь подробно на перечисленных выше факторах, принимаем их в предлагаемой работе как исходные данные. Заметим, что опыт первых разработок имеет большое значение для проведения оценки технической осуществимости новых экспериментов, в частности, для формирования предварительных схем функционирования в атмосфере перспективных аппаратов. Конструктивно-компоновочные схемы первых марсианских и венерианских СА стали «базовыми» для последующих и могут рассматриваться как базовые для перспективных аппаратов. (в определенной степени базовые схемы можно рассматривать и как традиционные для национальных проектов в то время как в зарубежных проектах, например, прорабатываемый в настоящее время зонд для Венеры имеет сегментально-коническую форму).

Одним из существенных недостатков конструктивной схемы базового аппарата «Венера–4, –8» было то, что теплозащитная оболочка (ТЗО), выполнившая свое назначение после участка аэродинамического торможения, не сбрасывалась. Это делало очень трудным или даже невозможным решение задачи создания ДА нового поколения, обладающего качественно новыми техническими характеристиками. Так, например, возникли сложности при установке остронаправленной антенны для увеличения информативности бортового радиокомплекса посадочного устройства, для уменьшения перегрузок при посадке и обеспечения ориентированного положения ДА на поверхности, что необходимо для проведения съемки панорамы поверхности и так далее.

Использование для этого раскрываемых или выносных элементов связано с большими техническими трудностями и малой их надежностью в связи с необходимостью их работы в крайне агрессивных условиях в атмосфере Венеры.

Кроме того, необходимость посадки на поверхность Венеры теплозащитной оболочки существенно увеличивало вес ПС.

Сброс теплозащитной оболочки ДА после выполнения ею своего назначения позволял полностью устранить указанные выше недостатки и создать принципиально новый ДА, обладающий качественно новыми техническими характеристиками.

С помощью этого аппарата впервые были получены изображения поверхности Венеры и проведен ряд новых научных экспериментов как при спуске, так и на поверхности Венеры.

Применение сбрасываемой ТЗО, а также использование верхней части теплозащитной оболочки для ввода тормозного парашюта позволили уменьшить относительный вес ПС ДА.

Заложенное в основу конструкции ДА такое схемно-техническое решение позволило решить широкий класс задач по исследованию атмосферы и поверхности Венеры, а также использовать его и в перспективных разработках, в частности, при создании плавающей в атмосфере Венеры станции проекта «Вега».