Вертолетная посадка из космоса

[A. Petrov]

http://avia.ru/press/10948/

Сегодня для посадки космических аппаратов на Землю или планеты, имеющие атмосферу, применяются либо парашютные системы, либо жесткофиксированное, как у американских шаттлов, крыло. Ни первый, ни второй варианты не имеют достаточной надежности. Однако существует способ достаточно безопасной посадки как пилотируемой техники, так и отработанных ступеней ракет-носителей - 'вертолетный'. Разработкой таких систем занимаются сейчас российские ученые.

РИА "Новости", 15 октября 2007 года

Еще в Советском Союзе при запусках геофизических ракет попытки спасения контейнеров с научной аппаратурой и животными с помощью парашютных систем далеко не всегда были успешными. Не в полной мере обеспечивала безаварийную посадку спускаемого аппарата и парашютная система, принятая на пилотируемых кораблях "Восток". Во многом этим объясняется и особая озабоченность Сергея  Королева, настаивавшего на катапультировании космонавтов перед приземлением из посадочного аппарата. Космонавт Владимир Комаров погиб именно из-за отказа парашютной системы корабля "Союз".
К недостаткам парашютных систем можно отнести и большие перегрузки при введении их в действие, раскачку в воздухе при снижении, ветровой снос, отсутствие маневра во время спуска, большие посадочные скорости и т.д.

Не оправдала себя и "крылатая схема": полеты американских "Челенджера" и "Колумбии" закончились катастрофой, а советский "Буран" стартовал только один раз, после чего программа вскоре была закрыта. Пока "в подвешенном состоянии" и проект российского крылатого "Клипера".

В наибольшей степени требованиям, предъявляемым к спускаемым космическим аппаратам, удовлетворяет роторная (вертолетная) система приземления. Удобство ее в том, что начальное торможение и стабилизация космического аппарата, регулирование сопротивлением и подъемной силой на всей траектории спуска, а также конечное торможение, то есть, обеспечение мягкой посадки, создаются единой системой.

Идею использования винта в качестве несущей системы для подъема груза, его перемещения на какое-то расстояние, а затем мягкого приземления связывают с именем Леонардо да Винчи. Предложение XV века было реализовано лишь спустя пять столетий. Раньше считалось, что для "полета на крыле" нужно обеспечивать ему машущие, как  у птицы, движения. Расчеты  основоположника современной аэромеханики русского ученого Николая Жуковского показали, что при определенной форме сечения крыла набегающий поток воздуха создает ему подъемную силу, как в парящем  полете птицы. Если несколько таких "крыльев" соединить в виде винта и придать ему вращательное движение, то каждое из них будет обдуваться потоком воздуха, пропорциональным скорости вращения винта. При этом появится подъемная сила, обеспечивающая взлет, горизонтальный полет и посадку летательного аппарата.

Работы по роторным системам, для использования их в качестве тормозного устройства при приземлении космических аппаратов проводились в Советском Союзе еще в 1950-е годы. Было показано, что в массовом (весовом) отношении роторная система может конкурировать с парашютной. Она позволяет осуществлять приземление спускаемого аппарата практически с нулевой скоростью; обеспечивает его маневр в пределах нескольких десятков километров, а при наличии  двигателей - и сотен километров; значительно снижает перегрузки. По экспертным оценкам, надежность роторной системы приземления могла быть не хуже, чем у серийных вертолетов.

К использованию несущих винтов склонялся и Королев. Он даже добился привлечения вертолетного КБ Миля к работам по роторным системам посадки космических аппаратов. Однако по тем временам система оказалась достаточно трудно реализуемой. Не было еще необходимых технологий, обеспечивающих высокую надежность большого числа ее звеньев - вращающихся элементов несущего винта, гидравлических приводов управления, автоматических  систем стабилизации и посадки и др. Тем более что речь шла о создании гиперзвуковой роторной системы.

С накоплением опыта парашютного приземления космических аппаратов и, в особенности, с освоением мягкой посадки кораблей "Восход" интерес к роторным системам значительно ослаб, и возобновился только в последние годы. Причем связано это не только с появлением новых конструкционных материалов, но и с необходимостью создания удобного в эксплуатации спускаемого аппарата многоразового действия с обеспечением достаточно удобной его посадки в заданном районе. Однозначно требовали разработки возвращаемых ракетно-транспортных систем и новые отношения к экологии Земли и околоземного космического пространства.
В настоящее время под падение отработавших ступеней ракет-носителей, запускаемых с Байконура, выделена территория общей площадью 95 тыс. кв. км. В том числе в России - 23 района падения площадью 49 тыс. кв. м. Местоположение этих районов зависит от трассы выведения, которая, в свою очередь,  определяется требованиями к орбите космического аппарата и энергетическими характеристиками  конкретной ракеты-носителя.

Идеальный вариант - когда космическая транспортная система полностью многоразовая. Помимо свободного выбора траектории запуска носителя, она позволяет сохранять дорогостоящие конструкции из уникальных материалов, электронику, двигательные установки. И, конечно, исключается выпадение на головы людей "атмосферных осадков" в виде металлолома, причем даже в случае аварийного запуска. Как один из вариантов решения этих проблем - использование роторных систем со складывающимися лопастями, так называемых ротошютов.

Они привлекательны, прежде всего, своей компактностью. Оригинальная конструкция такой системы разработана специалистами Казанского технического университета им. Туполева. В убранном положении лопасти располагаются внутри дискового крыла, которое обеспечивает управляемый спуск в режиме планирования. При приложении к крылу некоторого разгоняющего момента лопасти выходят из него под действием центробежных сил, и начинают авторотировать. После приземления барабану намотки сообщается момент торможения. За счет накопленной кинетической энергии вращения, тросы, к которым прикреплены лопасти, наматываются на барабан и втягивают их обратно внутрь дискового крыла. Система компактна, легка, так как не имеет редукторов и трансмиссий, удобно объединяет винт с крылом.

По мнению экспертов, использование подобных технологий обеспечивает экономически эффективное спасение и повторное использование отработавших ступеней ракет-носителей и имеет хорошие перспективы в обеспечении точного и безопасного приземления посадочных модулей космических аппаратов.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции

Юрий Зайцев

[ratte07]

Вертолет - самый опасный вид транспорта.

[ratte07]

Roton - forever!

[sychbird]

А можно и не на авторотации. Привод лопастей от микрореактиных двигателей на концах  в авиации уже отрабатывается в натуре.

[Lev]

Не было еще необходимых технологий, обеспечивающих высокую надежность большого числа ее звеньев - вращающихся элементов несущего винта, гидравлических приводов управления, автоматических систем стабилизации и посадки и др.

Система компактна, легка

Как это?

[ratte07]

Не было еще необходимых технологий, обеспечивающих высокую надежность большого числа ее звеньев - вращающихся элементов несущего винта, гидравлических приводов управления, автоматических систем стабилизации и посадки и др.

Система компактна, легка

Как это?

Видимо она не имеет гидравлических приводов управления, автоматических систем стабилизации и посадки и др

[ronatu]

А что если на дирижабле из космоса??? :shock:
Погасил 1ю космическую и надул этого дирижабля.
Удобно - лети куда хочу...
Ни тебе аэродромы ни моря и океаны - ничего не надо ничего не страшно...
Это я сам придумал...

[Salo]

И главное можно использовать невыработанные остатки водорода! :lol:

[Salo]

Вертолет - самый опасный вид транспорта.

После ракеты!

[sychbird]

Дерижопль, дерижопль! Ты свези меня в Крыжопль!  

[Старый]

А что если на дирижабле из космоса??? :shock:
Погасил 1ю космическую и надул этого дирижабля.
Удобно - лети куда хочу...
Ни тебе аэродромы ни моря и океаны - ничего не надо ничего не страшно...
Это я сам придумал...

Гениально! Я - за!

[avmich]

[Yuriy]

Не исключено использование дирижабля, точнее гибрида парашюта и дирижабля:



"NASA финансирует разработку надувной защиты для спуска с орбиты
19 октября 2006 г.

В недалёком будущем в качестве защиты при спуске космических аппаратов с орбиты на поверхность Земли, возможно, будут применяться устройства, представляющие собой гибрид парашюта и надувного шара.
 
Такая тепловая защита будут легче твердых теплоизоляционных материалов, применяемых в настоящее время, что позволит снабжать аппараты большей полезной нагрузкой. Для надувания устройства должен будет использоваться сжатый газ, а получившаяся в результате оболочка будет иметь достаточную площадь поверхности, чтобы замедлить движение космического аппарата.

Для разработки эффективного образца такого устройства NASA выделило 600000 долларов США компании Andrews Space. В разработке этой компании выходящий из надувной оболочки газ будет дополнительно охлаждать спускаемый аппарат, что позволит использовать более тонкий слой материала и облегчить, таким образом, всю конструкцию.

По замыслу конструкторов из Andrews Space, оболочка будет надуваться вокруг нижней части и боковых сторон спускаемого аппарата еще до входа в атмосферу. При движении в атмосфере полимерный материал оболочки будет нагреваться и выпускать газ через поры. Устройство будет состоять из нескольких слоёв, каждый из которых будет наполненных газом. Таким образом будет достигаться равномерное снятие тепла.

В настоящее время Andrews Space испытывает четыре разных материала для надувной оболочки. Сымитировать высокие температуры планируется с помощью гигантского факела или электрической дуги. В 2005 году компания пыталась провести лётные испытания своей разработки, однако пуск ракеты прошел неудачно. Тем не менее, в ближайшие месяцы попытка может быть повторена, сообщает New Scientist."

Текст: Николай Карташев

Источник: КомпьюЛента

[Старый]

Не исключено использование дирижабля, точнее гибрида парашюта и дирижабля:

Надо ещё до кучи вертолёт.

[mihalchuk]

А что если на дирижабле из космоса??? :shock:
Погасил 1ю космическую и надул этого дирижабля.
Удобно - лети куда хочу...
Ни тебе аэродромы ни моря и океаны - ничего не надо ничего не страшно...
Это я сам придумал...

Нормальная идея, между прочим. Конечно, без расчётов не сказать, что будет по массам и прочностям, но температура поверхности и нагрузки будут гораздо меньше, чем у обычных аппаратов.

[Eraser]

Не исключено использование дирижабля, точнее гибрида парашюта и дирижабля:

Надо ещё до кучи вертолёт.

Лопасти надутые водородом.  

[Saul]

Цитата с ветки "вздушный старт":
 "Сквозной воздушный старт" подразумевает цилиндрический КА. На приземление неплохо бы реанимировать  "папелац" (оснастить винтами противоположного вращения). Торможение компрессионное, как автомобиль на горном спуске и на "балластные резисторы", как у троллейбуса на крыше (описание на сайте http://inventions.at.ua/). Это конечно конкурент "биконическому" Клиперу.

[Saul]

Кому интересно, краткое описание, чтоб не мучались с украинским (как нам приходится).
Заявка в Укрпатент № 200602996 - «Способ привода соосных винтов вертолёта воздушно-реактивными двигателями размещенными на концах лопастей, который отличается от существующих тем, что воздух к двигателям подаётся СКВОЗЬ ЛОПАСТИ от компрессоров расположенных у центральных валов винтов, привод компрессоров низкого давления - через редуктор от центральных валов, привод компрессоров высокого давления - электродвигателями". Возможно применить для цилиндрического спускаемого космического аппарата, так как соосные винты противоположного вращения (конструкции Камова) взаимно компенсируют вращающий момент. Лопасти сделать складными (можно в два , три раза) и располагать вокруг аппарата.
 Конечно идея вертолётной посадки не нова, есть варианты со скручивающимися в рулон лопастями, но идеи проверяются практикой. На соседней ветке "Авторотация" было бурное обсуждение, а сейчас тихо.

[yos]

чтоб не мучались с украинским (как нам приходится).

Ну святой мученик, прямо! ,,Хочете двомовності — вчіть українську!".

[Saul]

"Трах тибидох", ёпрст. Халявщики ЁМАЁ. "Жрецы науки", больше без комментариев...