Что происходит с ракетой во время полета?

Какие тепловые нагрузки будет испытывать будущая ракета SLS, предназначенная для пилотируемых полетов в глубокий космос, при старте и прохождении плотных слоев атмосферы Земли? Ответ на этот вопрос инженеры ищут в специально разработанной аэродинамической трубе.

Итак, инженеры НАСА совместно с учеными из центра CUBRC (Calspan-University at Buffalo Research Center) создали 2,9-метровую модель SLS в своей начальной конфигурации, которая будет использоваться при непилотируемом полете космического корабля “Орион” в 2018 году, в ходе миссии EM-1 (Exploration Mission-1). Эта модель используется на первом этапе аэродинамических тепловых испытаний в установке LENS-II (Large Energy National Shock Tunnel).

Аэродинамический нагрев вызван тем, что налетающие на ракету молекулы воздуха тормозятся вблизи ее корпуса. При этом происходит переход кинетической энергии относительного движения частиц воздуха в тепловую. Для системы SLS аэродинамический нагрев будет являться наиболее значимым во время второй минуты полета, когда ракета увеличит свою скорость от 1 до 4.5 Маха (скоростей звука). В трубе создается воздушный поток, чтобы сымитировать сверхзвуковые и гиперзвуковые режимы полета.

Тесты, продолжительностью около 40 миллисекунд каждый, имитируют движение ракеты со скоростями в 3,5-5 Маха. Замеры параметров (давление, температура) производятся тремя различными способами. Во-первых, на модели в 200 местах установлены датчики. Во-вторых, для визуализации сверхзвуковых потоков воздуха, обтекающих модель, применяется Шлирен-метод (2 и 3 фото). И, наконец, на определенные места на модели, которые особенно важны для инженеров, наносится чувствительная к температуре краска, чтобы обеспечить дополнительное понимание распределения тепловых нагрузок.

Модель с боковыми укорителями проверяется при углах атаки (угол между моделью и набегающим воздушным потоком) в 0 и 5 градусов. Затем ускорители удаляются, и идет работа при больших углах атаки в 15-20 градусов – таким образом моделируются стадии полета после отделения ускорителей.

Всего в сентябре провели 21 тест в рамках первой части испытаний. Вторая серия тестов начнется в конце осени, для нее будет использоваться 3.2-метровая модель следующей конфигурации SLS. При этом будут моделироваться не только штатные этапы полета, но и нештатные ситуации. Полученные данные по пилотируемой и грузовой версиям ракет будут ценным вкладом в подготовку успешных полетов.

Начальная конфигурация SLS будет иметь два отделяемых твердотопливных ускорителя и четыре двигателя RS-25 и минимальную подъёмную способность на 77 тонн. Следующая версия системы уже сможет выводить в космос груз до 115 тонн.

Оригинал на английском: www.nasa.gov/ex…


Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *