Многоразовая капсула без реактивной посадки

[Bell]

Да, спасибо, я как раз это имел в виду. Жаль не видно какая толщина сотов - 150 мм?

До 6 января не узнаем.

Главное, чтоб хотя бы этого года

[Сторонний]

Вернусь к начальной теме.

 Ещё раз подчеркну, что мне не нравится схема с некими "ногами" по той причине, что такого рода амортизаторы должны быть локально закреплены на капсуле и в случае наклона капсулы при снижении может возникнуть сильная ударная нагрузка через одну из опор.

При посадке на подготовленную поверхность и при большом ходе амортизатора такого не произойдет.

Подготовленная поверхность не очень поможет если учитывать то, что возможно раскачивание капсулы в момент приземления, - от того, что опоры будут широкие для предотвращения опрокидывания будет ещё хуже.

[Сторонний]

Получается, что у Зари теплозащитный щит одноразовый? У ПТК НП, кстати, тоже одноразовый, - одноразовый весь отсек двигателей приземления.

[Bell]

Нет никакого "отсека двигателей приземления".

[Сторонний]

У меня была примерно следующая концепция 'капсулы мечты' :

Одноразовый ПАО, движки ориентации капсулы на перекиси. По бокам капсулы - 6 штук длинных аэродинамических щитков, служащих для управления ориентацией капсулы при торможении - то есть управления траекторией торможения для обеспечения бокового маневра.

Щитки не нужны для бокового манёвра, да и для управления аппаратом скользящего спуска они тоже не особо нужны, управление и боковой манёвр обеспечиваются наклоном подъёмной силы, и больше, чем она обеспечит сноса вбок вы не получите.

 Щитки могут снять проблему балансировки аппарата, - положение относительное положение центра масс и центра давления будет регулируемым.

 Практически весь ПАО, как мы видели, можно поместить в саму капсулу.

После того, как капсула затормозилась до примерно 3М, щитки начинают открываться на большой угол - порядка 45-60 градусов от оси (для маневрирования они открываются градусов на 10-15). При этом скорость падает до 0.5М.

Зачем?

Далее. на высоте около 5 км ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО вводятся все три парашута. То есть первый - подождали торможения до установившейся скорости - второй - подождали - третий. При этом обеспечивается максимально 'быстрый' сценарий торможения, с максимальной средней скоростью снижения. При отказе одного парашута немедленно вводится резервный, а циклограмма посадки 'сдвигается'.

Опять же, зачем вы хотите начинать торможение на высоте 5 километров, если хотите уменьшить снос ветром?

На высоте около 500 метров срабатывают ПАДы, наддувающие воздушные мешки, дистанционирующие внешний сегмент теплового щита от корпуса капсулы примерно на метр. Одновременно с этим лопасти тормозных щитков откидываются на полный угол - около 110 градусов. В этом положении они становятся опорами, препятствующими опрокидыванию капсулы. Их 'лыжная' форма, с слегка закругленным концом, не дает им при этом упереться в грунт и обеспечить 'подскок' капсулы.

Это примерно то, что я предложил, только от опор в этом случае будет один вред.

 Если опора упирается в грунт и скольжение этой точки становится невозможным, капсула гарантированно перевернётся при боковой скорости 10-15 м/с.

 И мне непонятно как у вас тогда будут расположены щитки, я думал они будут создавать некий "хвост" в верхней части капсулы.

Аварийные сценарии :

- отказ привода одного из щитков - тот выводится из эксплуатации вместе с противолежащим, торможение идет на оставшихся 4-х, за счет их отклонения на бОльшие углы. Ну, или просто уменьшаются углы отклонения оставшихся.

Да не дают вам ничего щитки кроме балансировки, их можно один раз выставить перед сходом с орбиты и больше ничего не делать.

- отказ одного или двух парашутов - парашутная система троирована, при этом все 3 парашута обеспечивают скорость 10 м/с, два - 15 м/с, один - 25 м/с. Наддув аммортизаторов при этом осуществляется нужным давлением, обеспечивающим торможение до нуля с данной скорости снижения на данном отрезке торможения.
При полном отказе парашутной системы, все 6 тормозных щитков выводятся на максимальные углы отклонения в районе 80 градусов, аммортизатор наддувается на максимальное давление, это дает ОЧЕНЬ жесткую посадку, но все-таки лучше, чем падение капсулы вообще без торможения и аммортизации.

Зачем такая высокая скорость контакта? Для уменьшения сноса достаточно рифы позднее снять и всё.

- отказ надувного аммортизатора - ну, вообще-то он секционирован, но при полном отказе его роль играют деформируемые тормозные щитки, которые выводятся в то же самое штатное положение, но в этом случае принимают на себя основную энергию торможения.

Я бы хотел поподробнее о предотвращении опрокидывания.

[Сторонний]

Нет никакого "отсека двигателей приземления".

Ну как же, при отказе РДТТ приземления у ПТК НП двигательный отсек должен сбрасываться и должен вводиться запасной парашют.

 Или от этой схемы уже отказались?

[hcube]

Шитки расположены вдоль всей боковой поверхности капсулы. Ну, ессно, не закрывают всю поверхность - это просто характеристика длины :-) Каждый снабжен независимым электро или там гидроприовдом, внешняя поверхность покрыта ТЗП. Ну типа как лепестки у ромашки. Нормально они прижаты к корпусу. ПРи вооде открываются настолько, чтобы вывести концевую часть в ударную волну - балансировка меняется, капсула наклоняется и совершает боковой маневр.

Концевая часть щитка загнута на манер лыжи - то есть когда капсула приземляется с откинутыми на полную 6 щитками, она садится на кольцевой аммортизатор ПЛЮС 6 концевых закруглений на щитках, по кругу примерно в 3 диаметра собственно капсулы. Мне кажется, что при этом опрокидывание практически нереально - даже если щиток упрется концом - вертикальная составляющая 'скорости отражения' будет раза в 3 меньше, причем щитки просто не дадут капсуле опрокинуться набок. То есть она отскочит от препятствия (точнее, щиток, на который пришелся боковой удар, сомнется), и этим дело и кончится.

Щитки расположены попарно, с наклоном друг к другу - для обеспечения управления по... ммм.... ну, наверное это правильно назвать курсом :-). Парашутные контейнеры размещены МЕЖДУ щитками - это 3 интервала. Еще 3 - входной люк, пост обеспечения стыковки и... и еще не придумал :-) Наверное, антенны связи с Землей для лунного варианта.

Полное раскрытие щитков нужно для предварительного управляемого торможения капсулы, их площадь подобрана так, чтобы полностью открытые щитки затормозили капсулу до примерно 50 м/с. Дальше уже можно безопасно выпускать парашуты, не опасаясь, что их выдерет при торможении. Да и рывок при выходе парашута уменьшается. В общем, аналог тормозного щитка на истребителях.

Опять же, зачем вы хотите начинать торможение на высоте 5 километров, если хотите уменьшить снос ветром?

Потому что безопасность - первична. Типовой ветер на 5 км - это 30-40 м/с, то есть капсула на одном парашуте будет спускаться максимум под 60 градусов - снос 10 км. Если же заранее было осуществлено отклонение 'против ветра' - то снос при штатной отработке профиля спуска может быть вообще нулевым.

Так вот - есть определенный высотный профиль ввода парашутов. Если идти от конца - последний, третий парашут, должен быть введен тогда, чтобы он раскрылся и полностью погасил 'свою' компоненту скорости (при уже работающих двух других) к высоте 100 метров. Это дает какую-то высоту его ввода, скажем километр. К этой точке свою часть скорости должен погасить ВТОРОЙ парашут. А к его точке ввода - третий. Получаем равнозамеденное движение - там где ветер сильный, летим быстро, там где послабее - медленно. Я, кстати, не спорю, можно и рифы брать на парашуте. Но мне все-таки кажется, что безопаснее их просто вводить последовательно.

[Bell]

Нет никакого "отсека двигателей приземления".

Ну как же, при отказе РДТТ приземления у ПТК НП двигательный отсек должен сбрасываться и должен вводиться запасной парашют.

 Или от этой схемы уже отказались?

Даже до того, как отказались это был не "отсек двигателей приземления", а агрегатный отсек ВА и "весь одноразовый" он не был никогда.

[Сторонний]

Шитки расположены вдоль всей боковой поверхности капсулы. Ну, ессно, не закрывают всю поверхность - это просто характеристика длины :-) Каждый снабжен независимым электро или там гидроприовдом, внешняя поверхность покрыта ТЗП. Ну типа как лепестки у ромашки. Нормально они прижаты к корпусу.

Я понял что вы предлагаете, - некую конструкцию вроде цветка такого.

 Как опоры против опрокидывания это наверно подходит, но если это ещё и балансировочный щиток, то вам потребуется весь этот щиток покрывать теплозащитой, как на лобовом щите.

ПРи вооде открываются настолько, чтобы вывести концевую часть в ударную волну - балансировка меняется, капсула наклоняется и совершает боковой маневр.

Мне кажется, что вы путаете балансировку и управление по крену для обеспечения бокового манёвра.

 Для сноса вбок капсулу просто достаточно повернуть с помощью реактивной системы управления, причём она потребуется и в вашем случае, если вы захотите менять направление подъёмной силы щитками, - после изменения балансировки начнётся движение по крену, которое надо будет гасить.

Концевая часть щитка загнута на манер лыжи - то есть когда капсула приземляется с откинутыми на полную 6 щитками, она садится на кольцевой аммортизатор ПЛЮС 6 концевых закруглений на щитках, по кругу примерно в 3 диаметра собственно капсулы. Мне кажется, что при этом опрокидывание практически нереально - даже если щиток упрется концом - вертикальная составляющая 'скорости отражения' будет раза в 3 меньше, причем щитки просто не дадут капсуле опрокинуться набок. То есть она отскочит от препятствия (точнее, щиток, на который пришелся боковой удар, сомнется), и этим дело и кончится.

Я представлял себе подобную конструкцию, но требуется подкрепление этих лепестков, - какие-то раздвижные опоры, которые будут иметь локальное крепление к корпусу.
 Это мне не нравится.

Щитки расположены попарно, с наклоном друг к другу - для обеспечения управления по... ммм.... ну, наверное это правильно назвать курсом :-). Парашутные контейнеры размещены МЕЖДУ щитками - это 3 интервала. Еще 3 - входной люк, пост обеспечения стыковки и... и еще не придумал :-) Наверное, антенны связи с Землей для лунного варианта.

Это понятно, кроме крепления опор схема вполне пристойная.

Полное раскрытие щитков нужно для предварительного управляемого торможения капсулы, их площадь подобрана так, чтобы полностью открытые щитки затормозили капсулу до примерно 50 м/с. Дальше уже можно безопасно выпускать парашуты, не опасаясь, что их выдерет при торможении. Да и рывок при выходе парашута уменьшается. В общем, аналог тормозного щитка на истребителях.

Я бы не стал с этим связываться, сброс скорости вполне нормально решается тормозным парашютом.

Опять же, зачем вы хотите начинать торможение на высоте 5 километров, если хотите уменьшить снос ветром?

Потому что безопасность - первична. Типовой ветер на 5 км - это 30-40 м/с, то есть капсула на одном парашуте будет спускаться максимум под 60 градусов - снос 10 км. Если же заранее было осуществлено отклонение 'против ветра' - то снос при штатной отработке профиля спуска может быть вообще нулевым.

В принципе согласен, логично, если скорость снижения будет меньше, есть время для парирования возможных сбоев системы управления хоть бы и вручную.

Так вот - есть определенный высотный профиль ввода парашутов. Если идти от конца - последний, третий парашут, должен быть введен тогда, чтобы он раскрылся и полностью погасил 'свою' компоненту скорости (при уже работающих двух других) к высоте 100 метров. Это дает какую-то высоту его ввода, скажем километр. К этой точке свою часть скорости должен погасить ВТОРОЙ парашут. А к его точке ввода - третий. Получаем равнозамеденное движение - там где ветер сильный, летим быстро, там где послабее - медленно. Я, кстати, не спорю, можно и рифы брать на парашуте. Но мне все-таки кажется, что безопаснее их просто вводить последовательно.

Мне тоже пришла в голову идея ввести дополнительные парашюты внизу, но мне кажется, что они могут перепутаться с теми, что уже введены и все погасятся.
 Рифы имеются и сейчас, потому мне это представляется более безопасным.

[Сторонний]

Даже до того, как отказались это был не "отсек двигателей приземления", а агрегатный отсек ВА и "весь одноразовый" он не был никогда.

Эта штуковина с управляемыми РДТТ должна была быть многоразовой? - Однако.

[hcube]

Мне кажется, что вы путаете балансировку и управление по крену для обеспечения бокового манёвра.

Ничего я не путаю. 6 щитков позволят в каждый момент времени обеспечить такую балансировку, которая соответствует нужному режиму торможения. То есть сыграть ту же роль, которую у шаттла выполняют балансировочные щитки и элероны. Можно конечно для этого использовать двигатели системы ориентации... но мне все-таки нравится концепт, в котором оно реализуется чисто аэродинамическими методами. Хотя наверное для управления по курсу понадобится, да - щитки на 'закрутку' неэффективно работают, их для этого надо по другому в поток выставлять.

По поводу ТЗП - вы не забывайте, ЗА щитком ничего нету такого, что нужно защищать. Сделать его из жаропрочной стали с тонким слоем кварцевой плитки - и все, пусть греется хоть до красного каления. Причем высовывается-то он за ударную волну по минимуму, только чтобы развернуть капсулу нужным образом, а подъемную силу создает основной щит ТЗП - просто развернутый к потоку нужным образом.

[Bell]

Даже до того, как отказались это был не "отсек двигателей приземления", а агрегатный отсек ВА и "весь одноразовый" он не был никогда.

Эта штуковина с управляемыми РДТТ должна была быть многоразовой? - Однако.

ВА весь многоразовый. В нем есть элементы однократного применения, в частности газогенераторы в агрегатном отсеке, сминаемые амортизаторы опор, тепловой щит на днище и т.п.

[Сторонний]

Мне кажется, что вы путаете балансировку и управление по крену для обеспечения бокового манёвра.

Ничего я не путаю. 6 щитков позволят в каждый момент времени обеспечить такую балансировку, которая соответствует нужному режиму торможения. То есть сыграть ту же роль, которую у шаттла выполняют балансировочные щитки и элероны. Можно конечно для этого использовать двигатели системы ориентации... но мне все-таки нравится концепт, в котором оно реализуется чисто аэродинамическими методами. Хотя наверное для управления по курсу понадобится, да - щитки на 'закрутку' неэффективно работают, их для этого надо по другому в поток выставлять.

Да я понял, вы вознамерились щитками смещать центр давления вбок, - можете объяснить зачем? :smile:

 А я вам объясню почему этого делать не надо, - если вы просто поворачиваете аппарат относительно набегающего потока, то вы можете использовать конфигурацию теплозащиты для одного положения балансировки, а если вы будете это балансировочное положение поворачивать, то вам нужно предусматривать теплозащиту для движения во всех вариантах.
 Кроме того, РСУ вам понадобится по той причине, о которой я сказал выше, - гасить движение по крену при смене балансировки, демпфирование по крену крайне неэффективно даже если вы предусмотрите какие-то кили для этого.

По поводу ТЗП - вы не забывайте, ЗА щитком ничего нету такого, что нужно защищать. Сделать его из жаропрочной стали с тонким слоем кварцевой плитки - и все, пусть греется хоть до красного каления. Причем высовывается-то он за ударную волну по минимуму, только чтобы развернуть капсулу нужным образом, а подъемную силу создает основной щит ТЗП - просто развернутый к потоку нужным образом.

Кварцевая плитка расплавится, а жаропрочка может нагреться до температур когда приобретёт пластичность, ещё надо будет лепить теплозащиту под щиток на аппарат потому, что щиток будет излучать на аппарат.

 Но это даже не главное, - привод надо будет защищать, вы уверены, что обтекание не станет таким, что высокотемпературная зона не залезет под щиток?

 В общем я бы не стал связываться с большими щитками, только если использовать небольшие щитки в верхней части капсулы для выставления нужной балансировки.

[hcube]

В верхней части они как раз неэффективны - она находится глубоко внутри ударной волны. Надо именно за ударную волну выдвигать. Причем именно большие - мелкие просто 'сфокусируют' на себе нагрев и сгорят. Привода... ну, они все-таки в тени находятся, да и зубчатой штанге нагрев не сильно-то и повредит :-). Это же не рулевая гидравлика.

Изначально, я 'лепестки' предполагал как механизм закрытия хвостовой части / балансировки при входе для орбитера HZ. Но можно и на капсуле использовать :-)

Я вообще предполагал полноценное управление - то есть крен и тангаж. Это требует трех лепестков - балансировочный и 'элероны'. С другой стороны, если развивать идею дальше, то получится 'лапоть' :-). Капсулу же лучше сделать так, чтобы она была со всех сторон симметрична - то есть могла отклоняться в любую сторону.  Учитывая, что угол конуса у ПТК или Дракона побольше, чем у Союзовской 'фары', 'вписанной' в ударную волну, на них можно отклонять балансировку градусов на 10-20, при этом все еще не выходя корпусом за пределы безопасной зоны. Чего вполне достаточно для создания боковой силы и маневра аппаратом в пределах окна посадки.

[Сторонний]

В верхней части они как раз неэффективны - она находится глубоко внутри ударной волны. Надо именно за ударную волну выдвигать. Причем именно большие - мелкие просто 'сфокусируют' на себе нагрев и сгорят. Привода... ну, они все-таки в тени находятся, да и зубчатой штанге нагрев не сильно-то и повредит :-). Это же не рулевая гидравлика.

Так и хорошо, что глубоко внутри ударной волны, - нам не нужен какой-то мощнейший восстанавливающий момент, нам нужна только балансировка и всё.
 У капсул она "на соплях", центр масс и центр давления близко, так что даже небольшой щиток сверху позволит достигнуть нужного эффекта.

 Должен оговориться, что я рассматриваю не "блин", а "бочку" вроде СА Союза, где боковая стенка лежит близко к направлению набегающего потока. У "блина" полезный объём мал при том же угле атаки.

Изначально, я 'лепестки' предполагал как механизм закрытия хвостовой части / балансировки при входе для орбитера HZ. Но можно и на капсуле использовать :-)

Нет, это совсем другой вариант, в таком случае без щитков, возможно, просто нельзя обойтись.

Я вообще предполагал полноценное управление - то есть крен и тангаж. Это требует трех лепестков - балансировочный и 'элероны'. С другой стороны, если развивать идею дальше, то получится 'лапоть' :-). Капсулу же лучше сделать так, чтобы она была со всех сторон симметрична - то есть могла отклоняться в любую сторону.  Учитывая, что угол конуса у ПТК или Дракона побольше, чем у Союзовской 'фары', 'вписанной' в ударную волну, на них можно отклонять балансировку градусов на 10-20, при этом все еще не выходя корпусом за пределы безопасной зоны. Чего вполне достаточно для создания боковой силы и маневра аппаратом в пределах окна посадки.

Так реально всё делается значительно проще, делается обычный S-образный разворот с поворотом подъёмной силы вбок, точка перекладки по крену определяет боковой снос, а наклоном регулируется дальность.

 Эта схема настолько проста и хороша, что я не вижу зачем управлять ещё и абсолютным значением подъёмной силы.

[kopiev]

.... Должен оговориться, что я рассматриваю не "блин", а "бочку" вроде СА Союза, где боковая стенка лежит близко к направлению набегающего потока. У "блина" полезный объём мал при том же угле атаки. ....

Интересно почему же тогда полезный объем СА Аполлона и Ориона больше, чем у Союза? Скорее всего данная точка зрения постоянно подкидывется исходя из математики, а не физики (нет учета перегрузок и нагрева). Здесь уже несколько раз обсуждалось, что форма бочки (фары) выигрывает только с точки зрения безопасности - капсула всегда приземлится даже при баллистическом спуске.

[Петр Зайцев]

Патрику Бану явно не хватило фантазии, когда он разрабатывал Michelle-B. Щитки у него раскрывались симметрично, никакого управления по крену не было. Ну и вообще... :-)

[Сторонний]

.... Должен оговориться, что я рассматриваю не "блин", а "бочку" вроде СА Союза, где боковая стенка лежит близко к направлению набегающего потока. У "блина" полезный объём мал при том же угле атаки. ....

Интересно почему же тогда полезный объем СА Аполлона и Ориона больше, чем у Союза? Скорее всего данная точка зрения постоянно подкидывется исходя из математики, а не физики (нет учета перегрузок и нагрева). Здесь уже несколько раз обсуждалось, что форма бочки (фары) выигрывает только с точки зрения безопасности - капсула всегда приземлится даже при баллистическом спуске.

Командный отсек корабля Аполлон почти в два раза больше по диаметру и в полтора раза больше в высоту, чем спускаемый аппарат корабля Союз.
 Орион ещё больше.

 Баллистический спуск возможен и для Аполлона, но при возвращении с Луны перегрузка будет 20 и экипаж может погибнуть.

[Сторонний]

Патрику Бану явно не хватило фантазии, когда он разрабатывал Michelle-B. Щитки у него раскрывались симметрично, никакого управления по крену не было. Ну и вообще... :-)

Щитками управлять можно, но не нужно, - Шаттл тоже управляет дальностью и боковым отклонением по крену.

[hcube]

Щитками управлять можно, но не нужно, - Шаттл тоже управляет дальностью и боковым отклонением по крену.

Это так, но шаттл несимметричен аэродинамически - то есть четко держит курс. А капсула, если попробовать ей дать крен, склонна к закрутке. Так что IMHO щитки лишними не будут. Особенно если у них есть попутные функции.