9.3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ И УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ ПРИЗЕМЛЕНИЯ
Важными требованиями, определяющими нормальную работу системы приземления СА, являются выдерживание режимов полета к моменту ввода парашютной системы и обеспечение последовательности работы каждой ступени торможения.
Ввод парашютной системы начинается с отделения крышки парашютного контейнера и введения вытяжного парашюта. Конструкция крышки парашютного контейнера и система ее отделения зависят от формы и размеров контейнера, места его размещения в СА и направления отстрела крышки относительно набегающего потока. Введение вытяжных парашютов возможно как крышкой парашютного контейнера, так и с помощью метательных пиропушек, устанавливаемых в парашютном отсеке. Первый способ предпочтителен для относительно небольших парашютных систем с одним тормозным и одним основным куполами, второй- для многокупольных систем в целях повышения надежности введения нескольких парашютов одновременно.
Вытяжной парашют, используемый для извлечения (ввода) тормозных или основных парашютов, должен обеспечивать тягу от 20 до 200 кгс в широком диапазоне скоростей ввода. Обычно применяют вытяжной блок, состоящий из двух вытяжных парашютов меньшей и большей площади, из которых парашют меньшей площади работает при больших скоростях во время спуска с орбиты, а большей площади - при малых скоростях в случае работы системы аварийного спасения. Работе тормозного парашюта может предшествовать введение так называемогостабилизирующего парашюта, изменяющего динамические характеристики СА на малых сверхзвуковых и трансзвуковых скоростях полета. Стабилизирующий парашют при небольшой площади должен иметь высокие прочность, термостойкость и работоспособность на скоростях, соответствующих числам М≤2,5.
Тормозной парашют размещается в парашютном контейнере и связан своей камерой с вытяжным парашютом, а стропами - с узлом крепления СА и камерой основного парашюта; имеет площадь от 10 до 30 м2. С увеличением площади парашюта возрастают нагрузки в процессе торможения, которые могут быть снижены увеличением пути и времени торможения СА за счет ступенчатого раскрытия купола. Обычно применяются две ступени раскрытия: первая, когда входное отверстие парашюта стянуто кольцевым рифовочным шнуром по периметру полотнища и после наполнения купола торможение происходит па уменьшенной площади купола в плане, и вторая - полное раскрытие парашюта после рассечения на части рифовочного шнура специальными резаками, размещенными на силовом наборе купола.
Основные парашюты также работают со ступенчатым раскрытием купола, не отличающимся от применяемого в тормозных. Помимо снижения величины максимального нагружения во время наполнения на первой и второй ступенях рифование основного парашюта упорядочивает процесс наполнения парашюта большой площади.
В принципе как в тормозных, так и в основных парашютах в зависимости от начальных режимов ввода куполов может быть реализовано несколько ступеней торможения, каждой из которых будут соответствовать свои фаза наполнения и входной диаметр парашюта.
Основной парашют может быть введен в поток вытяжным парашютом, выбрасываемым из парашютного контейнера пиропушкой, после отстрела от СА тормозного парашюта или тормозным парашютом после его отделения от СА. На наполнившемся основном парашюте СА занимает устойчивое положение сообразно месту крепления к нему стропов основного парашюта и положению центра тяжести.
В процессе парашютирования угловое положение СА относительно направления вертикальной скорости может быть изменено перецепкой парашюта на узлы, разнесенные по поверхности СА. Конечная ориентация СА на парашюте перед посадкой определяется расположением тормозных двигателей на корпусе и выбором оптимального направления нагружения амортизации. В случае приводнения основной парашют должен быть полностью отделен от СА, а при посадке на сушу должна быть отделена, по крайней мере, половина стропов во избежание повторного наполнения парашюта под воздействием ветра.
Резервирование парашютной системы возможно установкой на СА запасной парашютной системы или применением резервирования тормозных и основных парашютов, т. е. использованием многокупольных систем, в которых отказ одного парашюта не приводит к отказу парашютной системы в целом. В этом случае амортизаторы или тормозные двигатели должны быть рассчитаны на снижение нагрузок во время посадки с повышенной скоростью.
Резервная парашютная система, дублирующая основную, функционально не связана с последней и позволяет дублировать как работу элементов ввода парашютов, так и работу самих парашютов основной системы. Наличие в СА амортизации и тормозных посадочных двигателей, рассчитанных на неблагоприятные условия посадки, позволяет, учитывая высокую надежность основной системы приземления, принять номинальную скорость парашютирования на запасном парашюте, соответствующую максимально допустимой вертикальной скорости основной системы. Другими словами, площадь основного парашюта резервной системы может быть примерно в два раза меньше площади основного парашюта основной системы. Уменьшение площади запасного парашюта в сочетании с его глубокой рифовкой в первой ступени наполнения и относительно небольшой скоростью и высотой в начале работы позволяет отказаться от тормозного парашюта и использовать в качестве первой ступени торможения запасной парашют в зарифованном состоянии.
Управление парашютными системами строится исходя из режимов полета СА к моменту их введения. Большое значение имеет выдерживание к началу введения расчетных значений скорости и высоты полета СА, что определяет величину скоростного напора, действующего на СА и вводимые парашюты. Если чувствительные элементы автоматики управления системой приземления выдадут команды па заданных значениях плотности воздуха или атмосферного давления, парашюты будут вводиться на заданной барометрической высоте в довольно узком диапазоне скоростных напоров. В отличие от барометрического определения высоты применение высотомеров, измеряющих фактическую высоту нахождения СА над поверхностью Земли, не позволяет отслеживать сезонные и суточные изменения плотности атмосферы по высоте, что расширяет диапазон возможных скоростных напоров и повышает требования к парашютной системе. Если же высота местности в районе посадки будет значительно выше уровня моря, для выдерживания допустимых условий нагружения парашютов при вводе необходимо учитывать и эту разницу в высотах.
С помощью барометрических датчиков могут быть получены команды для начальных операций ввода парашютной системы и включения программных устройств, вырабатывающих команды по заранее заданной программе на отстрел тормозного и ввод основного парашютов, отстрел отделяемых частей конструкции СА и автоматическое включение или выключение бортовых систем.
Дублирование основных команд управления средствами посадки может выполняться и членами экипажа с пультов вручную. С этой целью на СА должна быть специальная сигнализация и индикация, а экипаж должен ориентироватся в обстановке полета по времени и иметь возможность наблюдать за состоянием парашютов и других элементов средств посадки.
В управлении посадочными двигателями требуется высокая точность в определении высоты их включения из-за малого времени их работы. Поэтому команда на включение двигателей подается автоматически при достижении заданной высоты и определенном значении вертикальной скорости. В случае отклонения скорости парашютирования от номинальной автоматически может изменяться высота включения или выбираться количество включаемых двигателей.
Управление амортизацией состоит в заблаговременном приведении ее в исходное положение, если она находится не в рабочем состоянии. Внешняя амортизация СА (например, сотовая амортизация под теплозащитным экраном) может быть расправлена и подготовлена к посадке сразу после отделения теплозащиты.
В отличие от внешней внутренняя амортизация может находиться в рабочем состоянии с момента ее установки на борт. Для ее нормальной работы необходимо свободное пространство, поэтому для создания дополнительного свободного объема внутри СА кресла в процессе всего полета могут быть смещены вниз на величину хода амортизатора и устанавливаться в рабочее положение только на участке парашютирования с помощью пиротехнического или пневматического взведения.