Спуск с орбиты: крылья без управления

[Игорь Суслов]

Еще возникает вопрос - на каком этапе происходит отказ СУ - до или после выдачи тормозного импульса?
Если до, можно покорректировать вектор тормозного импульса и решать более простую (относительно, конечно) задачу.

[Андрей Суворов]

Еще возникает вопрос - на каком этапе происходит отказ СУ - до или после выдачи тормозного импульса?
Если до, можно покорректировать вектор тормозного импульса и решать более простую (относительно, конечно) задачу.

До.

[Игорь Суслов]

До.

Хм... Тогда, под СУ, очевидно, следует понимать только аэродинамическую СУ, ибо поломка РСУ ("наглухо") означает и невозможность ориентации и выдачи тормозного импульса...

P.S.: впрочем, все это, конечно оффтоп по отношению к сабжу...

[hcube]

Дело вот в чем - допустим, у нас есть некий 'гиперзвуковой планер', который при качестве на свехзвуке в районе 5 может самоориентироваться в потоке. Т.е. если его бросить в горизонталь или около того на 80 км и 10М, то он будет планировать пока не упадет (с).
Внимание , вопрос. Что будет, если этот планер забурится в атмосферу 'кверху брюхом'? ХО - он, при своем хорошем качестве, приобретет приличную вертикальную скорость, и влетит на ней в плотные слои - этак на 15-20 км - еще не затормозившись. После чего перегреется и сгорит.

Возможен компромисный вариант - осесимметричное устойчивое в полете тело с раскладным крылом. Т.е. до 10М оно летит по баллистике, а дальше открывает крыло и дальше уже летит не по баллистике.

[Сверхновый]

А вот и нет. На СА гравитация не действует - пока он не сбросит скорость в достаточной степени чтобы появилась подьемная сила. До того момента обтекание будет сугубо симметричным.

Зато действует ускорение при торможении об атмосферу. При этом челнок будет лететь тяжелым брюхом вперед, а по мере сброса скорости вектор ускорения от аэродинамического торможения  ослабнет, зато усилится гравитационная составляющая и челнок полетит планируя брюхом вниз.

[avmich]

Нет, насколько я понимаю. Вопрос Avmich-а был не об этом. Вопрос - можно ли спустить неосесимметричное тело, обладающее большим, чем фара, гиперзвуковым АК, с орбиты, до, возможно, ввода парашютов, без активного управления с момента выдачи тормозного импульса, как при баллистическом спуске "Союза".

Слова avmich'а:
"...при правильном подборе масс и геометрии возможно [ли] сделать такой аппарат, который с момента выдачи тормозного импульса до остановки на земле всю траекторию проходит пассивно устойчиво... [?]"

Это, конечно, задача-максимум... Практический интерес имеет как полностью пассивный спуск с орбиты, от 1-й космической до нуля с ограниченными, включая посадку, перегрузками, так и полностью пассивное торможение до дозвуковой скорости, с тем, чтобы тогда уже открыть парашюты и садиться более привычно...

Неосесимметричность тут - средство, а не цель. Интересны оба варианта торможения - как до дозвука, так и до нуля (видимо, это на практике - посадка на воду; ограничения по скорости приведут к тому, что первая задача практически будет интересной...)

Предполагается, что выдать тормозной импульс можно - тем или иным способом, вручную ли, отбрасываемым агрегатным отсеком или буксиром... На самом деле, думаю, относительно несложно будет обобщить задачу на вход со 2-й космической, когда аппарат "пассивно падает" от Луны.

[Дмитрий Виницкий]

Я никак не могу найти в инете ссылки на гипрезвуковые парашюты, именнно, для ориентации КА на этапе торможения. Когда-то попадались заголовки pdf, а теперь не могу найти...

[avmich]

А вот и нет. На СА гравитация не действует - пока он не сбросит скорость в достаточной степени чтобы появилась подьемная сила. До того момента обтекание будет сугубо симметричным. Как вариант, можно наверное входить 'с отскока' - т.е. отскочить от атмосферы, потеряв на этом скорость, а потом войдти уже под углом. Но в целом - ХО - на начальном этапе невозможна пассивная самоориентация СА. Точка.

Гравитация, конечно, действует всегда, даже на орбите. Соотношения сил нужно каждый раз рассматривать; в безвоздушном пространстве, например, аэродинамические силы - нулевые, а гравитационные вполне "весомы". Перегрузки при торможении в основном определяются аэродинамическими силами; вроде бы перегрузок при посадке больше 20 "же" не бывает, то есть, аэродинамические силы превышают гравитацию не более, чем примерно в 20 раз. Подъёмная сила тоже может быть даже в верхних слоях атмосферы, за счёт большой скорости она может быть вполне ощутима ("двойной вход" Зондов).

[serb]

Гравитация, конечно, действует всегда, даже на орбите. Соотношения сил нужно каждый раз рассматривать; в безвоздушном пространстве, например, аэродинамические силы - нулевые, а гравитационные вполне "весомы". Перегрузки при торможении в основном определяются аэродинамическими силами; вроде бы перегрузок при посадке больше 20 "же" не бывает, то есть, аэродинамические силы превышают гравитацию не более, чем примерно в 20 раз. Подъёмная сила тоже может быть даже в верхних слоях атмосферы, за счёт большой скорости она может быть вполне ощутима ("двойной вход" Зондов).

Еще раз. Для ориентации важно не абсолютное значение силы, а градиент. Грубо говоря - как СА "узнает", где верх (или хотя бы где линия "верх-низ"), чтобы скользить по атмосфере, а не зарываться в нее. Для маятника все просто - где верх, ему говорит точка подвеса. У СА такой точки нет.

[avmich]

Гравитация, конечно, действует всегда, даже на орбите. Соотношения сил нужно каждый раз рассматривать; в безвоздушном пространстве, например, аэродинамические силы - нулевые, а гравитационные вполне "весомы". Перегрузки при торможении в основном определяются аэродинамическими силами; вроде бы перегрузок при посадке больше 20 "же" не бывает, то есть, аэродинамические силы превышают гравитацию не более, чем примерно в 20 раз. Подъёмная сила тоже может быть даже в верхних слоях атмосферы, за счёт большой скорости она может быть вполне ощутима ("двойной вход" Зондов).

Еще раз. Для ориентации важно не абсолютное значение силы, а градиент. Грубо говоря - как СА "узнает", где верх (или хотя бы где линия "верх-низ"), чтобы скользить по атмосфере, а не зарываться в нее. Для маятника все просто - где верх, ему говорит точка подвеса. У СА такой точки нет.

Не совсем так. Парашютист, например, вполне может в полёте раскачиваться относительно "точки подвеса".

Можно говорить в терминах центра масс и центра давления. Но и там не всё просто.

[serb]

Можно говорить в терминах центра масс и центра давления. Но и там не всё просто.

Центр масс и центр давления дают стабилизацию только по одной оси. А тебе важна другая.

[Reader]

А вы по ободу линзы - засыпьте железной дроби и электромагнитов поставьте...

[hcube]

Еще раз. Вот СА летит по орбите, постепенно зарываясь в атмосферу. Градиент давления атмосферы пренебрежимо мал. Таким образом, ориентация СА вокруг вектора скорости НИКАК не задается - т.е. СА МОЖЕТ ориентироваться 'брюхом вниз' относительно потока. Как Демонстратор, например. Но он НИКАКИМ пассивным образом не может определить, правильно ли он ориентировался относительно вертикали - спасибо старику Энштейну, равенство инертной и гравитационной масс - пока он находится в свободном падении, гравитация считай отсутствует.
Вот ПОСЛЕ того как он затормозится - ну, не до 10М, а хотя бы до 15, вот тогда у него появится вектор силы тяжести и станет возможной аэродинамическая стабилизация. Но тогда будет уже поздно - если он на начальном этапе вошел неправильно, то забурится в атмосферу и его порвет как тузик грелку. Два способа этого избежать - или активное удержание ориентации по крену, или сначала баллистический спуск, а затем изменение формы СА чтобы получить аэродинамическую самоориентацию.

Собственно, я могу себе представить скажем авторотирующую конструкцию. Но это просто будет один из вариантов парашута. К тому же с ней тоже не все так просто.

[ronatu]

Еще раз. Вот СА летит по орбите, постепенно зарываясь в атмосферу. Градиент давления атмосферы пренебрежимо мал. Таким образом, ориентация СА вокруг вектора скорости НИКАК не задается - т.е. СА МОЖЕТ ориентироваться 'брюхом вниз' относительно потока. Как Демонстратор, например. Но он НИКАКИМ пассивным образом не может определить, правильно ли он ориентировался относительно вертикали - спасибо старику Энштейну, равенство инертной и гравитационной масс - пока он находится в свободном падении, гравитация считай отсутствует.
Вот ПОСЛЕ того как он затормозится - ну, не до 10М, а хотя бы до 15, вот тогда у него появится вектор силы тяжести и станет возможной аэродинамическая стабилизация. Но тогда будет уже поздно - если он на начальном этапе вошел неправильно, то забурится в атмосферу и его порвет как тузик грелку. Два способа этого избежать - или активное удержание ориентации по крену, или сначала баллистический спуск, а затем изменение формы СА чтобы получить аэродинамическую самоориентацию.

Собственно, я могу себе представить скажем авторотирующую конструкцию. Но это просто будет один из вариантов парашута. К тому же с ней тоже не все так просто.

A ec/\u Te/\o g/\uHHoe (no4Tu gBou'Hoe) - oHo pa3BepHeTcR B Hy>KHyi0 cTopoHy npu nepBbIx npu3Hakax ra3oBoro Hanopa...? :wink:

[hcube]

Ничего не понимаю (с) Колобки. По русски можно написать? Или хотя бы по английски?

[Dude]

Да, тоже не понял о чем речь, об пассивной аэродинамической стабилизации у слендера? Так слендеру просто надо хвостовое сопротивление поднять и он всегда будет правильно ориентирован в потоке.

ИМХО, проблема правильной ориентации теплозащиты при выходе из строя СУ на ЦВМ и неуправляемом спуске корабля с большим АК, решается не магической формой крыла, а дублированием работы ЭВМ. Независимой, распределенной и максимально тепло защищенной, и возможно аналоговой,  СУ механизации крылышек и хвоста, с термодатчиками внедренными «в» или «под» ТЗП по всему корпусу. Такая СУ просто будет стараться поворачиваться к самой горячей зоне корпуса - самым защищенным\холодным боком или пытаться соответсвовать известной ей "эталонной картинке" показаний датчиков. Т.е. когда ЭВМ работает, то она подавляет эту СУ до какого-то "красного" предела, а когда "критический" предел температуры пройден, уже  крылышки и хвост сами борются за жизнь корабля, игнорируя голову, которая их завела в такое положение. Типа как работает спиной мозг и рефлексы у животных. Когда мозги не пашут, выживаем на простых рефлексах. Предсказать,  когда тепловые градиенты опасно растут, выводя корабль в "красную зону" и автомномной системе нужно срочно вмешаться довольно просто, если есть эталонные кривые для всех датчиков, снятые при управляемом спуске.

[Дмитрий В.]

Но он НИКАКИМ пассивным образом не может определить, правильно ли он ориентировался относительно вертикали - спасибо старику Энштейну, равенство инертной и гравитационной масс - пока он находится в свободном падении, гравитация считай отсутствует.

Ух, ты! Сильное утверждение :shock:  Гравитация отсутствует? Бедный Ньютон, как он ошибался!!! :cry:

[WkWk]

Создание такого СА вполне возможно, хотя бы для гиперзвукового участка.
 hcube ошибается с зарыванием. Начнется торможение - аппарат и сориентируется по всем осям, а до этого никакой подьемной силы не будет.
 Проблемма в том что данный аппарат будет очень чуствителен к балансировке, т.е расположение ЦМ.
 И если он не твердотельный - его перед посадкой придеться балансировать, т.е. крутить по трем осям, что подразумевает наличие системы ориентации - а это обесценивает всю идею.

[mihalchuk]

Вот ПОСЛЕ того как он затормозится - ну, не до 10М, а хотя бы до 15, вот тогда у него появится вектор силы тяжести и станет возможной аэродинамическая стабилизация. Но тогда будет уже поздно - если он на начальном этапе вошел неправильно, то забурится в атмосферу и его порвет как тузик грелку.

Не на 10-15М, а гораздо раньше. Ничего не будет поздно, если спроектировать аппарат специально для такого случая. Значительная доля энергии торможения (3-5% минимум может быть направлена на разворот аппарата. Посчитайте рассеиваемую энергию при торможении на 1М. Её вполне хватит. и вспомните случай с Волыновым. Вхождение в атмосферу люком вперёд, пока ПАО не взорвался.

[ronatu]

Ничего не понимаю (с) Колобки. По русски можно написать? Или хотя бы по английски?

Let's assume we have a two masses link to each other with ... trusts/ropes/cables... First one is our havy "capsula" and another one is bigger in midel but lighter...
Is it not enough for stabilization during re-entry? :roll: