2020-05-11
120
Особый класс ДА в экспедициях по исследованию планет автоматическими средствами составляют возвращаемые аппараты (ВА), которые должны обеспечить выполнение ответственной задачи доставки, например образцов грунта с другого небесного тела. Впервые в мире, как известно, успешная доставка грунта была осуществлена в 1970 г. ВА советского космическим аппарата «Луна–16». Для спуска в атмосфере Земли была использована ПС. Известен, однако, и другой пример – неудачное возвращение образцов грунта с кометы КА «Deep Space», когда использовался баллистический спуск без задействования каких-либо дополнительных средств, и ВА разбился при ударе о поверхность земли.
Основными требованиями, предъявляемыми к ВА, являются обеспечение сохранности капсулы с грунтом при возможных аварийных ситуациях и надежное обнаружение ее после посадки средствами поисково-спасательного комплекса. Эти требования существенно влияют на выбор схемы спуска и на выбор состава тормозных устройств.
Для повышения надежности и, соответственно, увеличения вероятности успешной посадки целесообразно, чтобы форма ВА допускала неориентированный ход в атмосферу планеты.
Наиболее изучены аппараты сферической формы. Для них существуют отработанные методики расчета обтекания, хорошо согласующиеся с экспериментальными данными. Полезный объем сферической формы ВА при постоянном баллистическом параметре является наибольшим. Сфера обеспечивает при любых начальных углах атаки балансировку около 
и обладает постоянным лобовым сопротивлением при всех углах атаки.
В связи с требованием обеспечения малого веса форма ВА должна иметь возможно меньший объем при достаточно высоком лобовом сопротивлении.
Этому требованию удовлетворяют формы сверхмалого удлинения (
). Но для них характерно наличие, кроме основного балансировочного угла атаки 
, также дополнительной балансировки при 
. Щитковая система стабилизации обеспечивает поворот ВА в положении под нулевым углом атаки.
К настоящему времени проведен большой объем исследований по определению рациональных геометрических параметров таких форм ВА и их аэродинамических характеристик.
В связи с необходимостью сохранения капсулы с грунтом при посадке и увеличения времени снижения ВА для надежного обнаружения с помощью поисковых средств желательно обеспечить снижение ВА с достаточно малой скоростью с высот порядка 10–20 км.
На рис. 13 показано несколько вариантов схемно-технических решений возвращаемых аппаратов различных конструктивно-компоновочных схем:
· ВА баллистического спуска типа «Диск»;
· ВА, использующий для спуска парашютную систему;
· ВА с надувным тормозным устройством;
· ВА с роторным тормозным устройством;
· ВА с аэростатной системой на конечном этапе.
Для каждого из вариантов была проведена оценка проектных параметров и разработана циклограмма осуществления операций по схеме спуска.
Оригинальным схемным решением является использование дополнительного аэродинамического торможения с помощью роторного устройства.
Форма ВА с роторным тормозным устройством (РТУ) выбирается из условия обеспечения:
1) стабилизированного движения при гиперзвуковых скоростях полета, когда лопасть ротора должна находиться в хвосте ВА и выполнять роль стабилизатора;
2) входа в авторотацию при достижении чисел 
и последующего торможения в режиме авторотации.
В настоящее время не возможно обсуждать форму РТУ в деталях. Схематично же ВА представляется в виде «кленового семечка». Схема в рассматриваемом простейшем варианте однолопастного РТУ лишена недостатков, связанных с применением автоматики, но в остальном она остается практически неизученной и требует тщательных теоретических и экспериментальных исследований.
