ЛОБОВОЙ ЭКРАН ДЛЯ СПУСКАЕМОГО АППАРАТА С АЭРОУПРУГИМ ТОРМОЗНЫМ УСТРОЙСТВОМ

Полезная модель относится к космическому машиностроению, а именно к системам для торможения в атмосфере земли космического летательного аппарата.
Известны варианты конструкций спускаемых аппаратов, представляющих собой жесткий корпус с уложенным вокруг него в компактный объем гибким надувным тормозным устройством. Перед началом спуска в атмосферу планеты, основное тормозное устройство надувается, формируя вокруг аппарата упругую поверхностную оболочку из теплозащитного покрытия (Спускаемый аппарат для доставки грузов с пилотируемой орбитальной станции на поверхность Земли. Патент RU 82679).
Для повышения жесткости конструкции и придания формы гибкой теплозащите в аппарате применяется жесткая носовая часть - небольшой лобовой экран, размером, сопоставимым с продольным сечением жесткого корпуса аппарата. Лобовой экран задает аэродинамическую форму носовой части гибкой теплозащиты, которая ложится на него или является его продолжением и передает давление от набегающего потока атмосферы на корпус. Лобовой экран представляет собой жесткую конструкцию, по форме близкую к эллиптическому телу вращения.
У представленного лобового экрана имеется существенный недостаток, гибкое теплозащитное покрытие из-за своей формы и толщины не может полностью заполнить собой внутреннее пространство за лобовым экраном, т.к. на покрытии появляются трещины от перегибов. Из-за этого носовая часть аппарата облегчается и ухудшает центровку по массе, что, в свою очередь, ухудшает аэродинамическую устойчивость аппарата.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является значительное улучшение аэродинамической устойчивости, а так же улучшается массовая центровка аппарата за счет массы конструкции и содержимого, располагаемого в носовой части аппарата. В результате размещения в неиспользуемом при укладке гибкой теплозащиты пространстве баллона для запаса сжатого газа, используемого для наддува аэроупругих тормозных устройств и работы других пневматических систем аппарата в корпусе спускаемого аппарата высвобождается место, занимаемое классическим баком - он перемещается в свободное от укладки теплозащиты пространство носовой части аппарата. В дополнение к этому улучшается массовая характеристика самого баллона, т.к. частью его корпуса является материал лобового экрана, а так же обеспечивается повышение давления оставшегося запаса газа в баке при нагреве во время спуска для более эффективного наддутия дополнительного тормозного устройства вблизи поверхности планеты.
Заявленный технический результат достигается тем, что лобовой экран для спускаемого аппарата с аэроупругим тормозным устройством, выполненный в форме части поверхности эллиптического тела вращения, дополненный до образования замкнутой емкости, при этом, образованная емкость предназначена для хранения запаса сжатого газа.
С точки зрения конструкции, для реализации данной полезной модели, классический лобовой экран дополняется конструктивными элементами до состояния закрытой емкости (баллона), см. фиг. 1 и фиг. 4.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид установки классического лобового экрана.
На фиг. 2 показана схема с вариантом классического лобового экрана и уложенной теплозащитой вокруг него.
1 - сложенное гибкое надувное тормозное устройство; 2 - место теоретического изгиба теплозащиты, которое нельзя реализовать на практике, что бы заполнить все свободное пространство за лобовым экраном; 3 - классический лобовой экран.
На фиг. 3 показана схема с вариантом усовершенствованного лобового экрана и уложенной теплозащитой вокруг него.
4 - лобовой экран; 5 - дополнительное тормозное устройство.
На фиг. 4 изображен вариант предлагаемой конструкции лобового экрана.
На фиг. 5 изображен внешний вид спускаемого аппарата с развернутыми из компактного объема основным и дополнительным тормозными устройствами, а так же демонстрируется их форма.
В транспортном положении необходимо сложить тормозное устройство 1 с гибкой теплозащитой максимально компактно, т.к. объем выделяемого под это пространства ограничен, если зона укладки расположена вплотную к кромке лобового экрана 3 - появятся сильные перегибы на укладываемом изделии и на поверхности его теплозащитного покрытия могут появиться трещины(см. фиг. 2, поз 2). Если же зона укладки немного отодвинута от кромки экрана, то пропадают и места перегибов теплозащиты в районе кромки экрана (фиг. 3).
С точки зрения конструкции, для реализации данной полезной модели, классический лобовой экран 3 дополняется конструктивными элементами до состояния закрытой емкости (баллона) (см. фиг. 3, лобовой экран 4).
Предлагаемая конструкция лобового экрана 4 выполняет функции хранения сжатого газа, и передачи давления от набегающего потока атмосферы непосредственно на корпус аппарата во время спуска. Вектора сил, создаваемых избыточным давлением и набегающим потоком, приложены к одной и той же тонкостенной оболочке, но противоположны по направлению, что позволяет создать наиболее оптимальную по массе конструкцию, за счет того, что нагрузки от двух этих факторов на рабочем этапе спуска частично компенсируются друг-другом, тем самым, ослабляя действие результирующей расчетной нагрузки.