28. Проектування системи аварійного порятунку (сап)
Безпека космічного польоту є одною з головних проблем при розробці пілотованих КК. Проблема безпеки пов’язана з аналізом можливих аварійних ситуацій і розробки засобів їх попередження. Аварійна ситуація виникає при досягненні одного або кількох параметрів РН гранично допустимого значення, що є параметром аварійності. Параметрами аварійності РН є: втрати стійкості і керованості руху на АУТ (досягнення критичних значень кутів тангажу, рискання і крену), передчасне відокремлення РБ першої ступені, падіння тиску в камерах згорання двигунів, критичне зниження осьового навантаження при роботі двигуна.
Аварійні режими
можуть виникнути на атмосферному участку
польоту (
).
Особливо небезпечна ситуація на орбіті
або одразу після старту, коли висота
польоту для САП мала. На позаатмосферному
участку польоту складність аварійного
порятунку пов’язана із значними
перевантаженнями на ділянці спуску САП
з КК.
Умова миттєвості спрацювання САП обмежує перелік двигунів для зміни параметрів руху. В якості двигунів САП в більшості випадків застосовують твердопаливні.
Двигун САП складається з основного двигуна уводу САП в штатній ситуації чи відокремлення апарату спуску від головного блоку в аварійній ситуації і двигунів формування заданої траєкторії руху відокремленого головного блоку (ВГБ).
Основні вимоги до ВГБ, як до автономного ЛА: аеродинамічна стійкість, малі значення Сх для зменшення енергетичних витрат і збереження аеродинамічних характеристик РН (після компоновки ВГБ), близьких до оптимальних.
Зважаючи на те, що для РН значення Сх обумовлено ободом аеродинамічного обтікача, контури ВГБ можуть обиратись незалежно від вимог до РН.
В складі ВГБ застосовують решітчасті стабілізатори, що при розкритті (після відокремлення) забезпечують необхідне зміщення центру тиску при незначному збільшенні сили лобового опору. Застосування балансировочного вантажу в передній частині ВГБ САП дозволяє регулювати положення центру мас.
Сумарний імпульс тяги основного двигуна визначається параметрами траєкторії уводу ВГБ, а закон зміни тяги основного двигуна САП – умовами порятунку в випадку максимального швидкісного напору. При допустимих перевантаженнях для членів екіпажу (чи корисного вантажу КА) [nx] сила тяги двигунів САП не повинна перевищувати:
,
де
в залежності від об’єкту порятунку.
Якщо [nx]=3, то при t = 5сек швидкість руху ВГБ складе майже 150 м/с.
В цьому випадку максимальна висота польоту складе близько 1200м при дальності польоту до 1000–1200м. Значення висоти підйому визначається швидкістю застосування парашутної системи для посадки.
Рис. 28.1 САП КК “СОЮЗ”:
1 – РДТП відокремлення
2 – двигун керування польотом
3 – основний двигун САП