Техника - молодёжи 1987-03, страница 45

Гй1

НА КРЫЛЬЯХ НАД ПЛАНЕТАМИ

Консультант раздела Герой Советского Союза, летчик-космонавт СССР Ю. Н. ГЛАЗКОВ

Герои рассказа Сергея Павлова, с которыми мы познакомились на стр. 58, летят на крылатом аппарате — аэре. Что здесь необычного? Ведь любой из нас может пойти в кассу Аэрофлота, купить билет и проделать аналогичное путешествие на крылатом летательном аппарате (только называться он будет по-иному: самолет). Необычно то, что перелет совершается на другой планете, атмосфера которой гораздо разреженнее, нежели земная. И возникает законный вопрос: возможно ли такое хотя бы в принципе? Поднимутся ли когда-нибудь рукотворные птицы в небо красной планеты?

Плотность атмосферы у поверхности Марса примерно на два порядка меньше, чем плотность земного воздуха на уровне моря. Иными словами, условия, с которыми встретится будущая марсианская авиация, примерно таковы, как на Земле на высотах 30—35 км, давно освоенных реактивными самолетами. Так что можно смело утверждать: аэры будут! Уже сейчас имеются детально разработанные проекты крылатых машин (пока, правда, беспилотных), предназначенных для обследования Марса с птичьего полета.

Но самолетное перемещение на крыльях — далеко не самая важная атмосферная операция для аэрокосмических аппаратов, с которыми мы привыкли иметь дело в КЭИ. Вход в атмосферу, аэродинамическое торможение; планирование, посадка на подходящую ровную площадку — вот те задачи, которые предстоит решать в первую очередь. С ними вполне справлялась программа «Атмосфера-2» («ТМ» № 4 за 1986 г.). И те из наших читателей, кто пробовал, воспользовавшись этой программой, совершить посадку на Марс, наверняка заметили: на больших высотах его атмосфера даже плотнее земной. Это объясняется тем, что сила тяжести на Марсе гораздо меньше и плотность марсианского воздуха убывает с высотой не так стремительно,

как на нашей планете. Выражаясь языком специалистов, атмосфера Марса «мягче» земной.

Чтобы совершить посадку на Марс по программе «Атмосфера-2», нужно ввести в регистры 7 и 4 его радиус и гравитационную постоянную, увеличить раза в два с половиной — именно во столько тяжесть на Марсе меньше, чем у нас,— характерный масштаб атмосферы (примерно 45 ВП 3 ПЗ) и уменьшить на два порядка содержимое регистра 1 (в него входит в качестве полноправного сомножителя плотность воздуха на нулевой высоте). И разумеется, изменить скорость входа (первая космическая для Марса составляет приблизительно 3,5 км/с). Правда, успешно посадить аппарат типа «Кон-Тики» на Марс вряд ли удастся — посадочная скорость будет чересчур велика. Для успешного завершения операции потребуется существенно увеличить площадь несущих поверхностей (содержимое регистра 6).

Многие читатели высказывают пожелание, чтобы в «Атмосферу-2» был вставлен блок, рассчитывающий нагрев спускаемого аппарата или перегрузки, действующие на его экипаж (а эти величины непосредственно связаны — чем сильнее торможение, тем больше нагрев). Можно ли это сделать? Программа и без того перегружена...

Напомним: в «Атмосфере-2» использовалось управление по углу атаки. При его изменении менялось аэродинамическое качество аппарата (отношение подъемной силы к силе лобового сопротивления). У «Кон-Тики», кстати, максимум этой величины составлял примерно 2,5 (при угле атаки около 10°), приближаясь к аналогичной характеристике космических кораблей многократного использования.

К счастью, есть еще один, более простой способ управляемого спуска, широко используемый в практической космонавтике. Он основан на изменении угла крена аппарата с постоянным аэродинамическим качеством (см. рисунок). При наклоне аппарата составляющая подъемной силы, направленная вверх, уменьшается; при крене 90° она исчезает совсем. Возникает, правда, боковая сила, уводящая корабль в сторону от первоначальной траектории, но ее легко скомпенсировать, чередуя наклоны корабля

вправо и влево. Формулы, получающиеся при таком способе управления, гораздо компактнее, чем использованные в «Атмосфере-2»; это позволяет освободить место для расчета полного аэродинамического ускорения. Таким образом, приходим к программе «Атмосферы-3»:

ОО.С* 01.ипа 02.+ 05.ПА 04.ип7 05.- 06. Кх<о9 07.ипв0&/-/ оа 4-10. пг 11. ИП9 12. % 13. БП 14.5515. П8 16. Уп 17. П2 18.Fcos 19. ИПб 20.* 21. ИП1 22 ИП8 23 НПЗ 21.^ 25.F10* 26.-Н 27. ИПВ 28.Гх² 29. НПО 30.Fx' 51. + 52.Ff 33.x 34. П8 35. FBx 36.x 37. ИП6 3&Рх^г 39.1 40.+ 41.РГ 42. X 43. flfl 44. Щ 45. ИП 8 46.x 47. ИПО 48. Fx² 49 F-f 50.-*- 51. ИПА 52.F¹/x 53+ 54. П5 55. ИПО 56. ИП» 57. ИПВ 5Й.ИП5 59. х 60. + 61.x 62. ИП2 65.» 64.65. ПО 66. ПП 67. 91 68. ИПС 69. + 70. ПС 71. ИПО 72. Fx¹ 73. ИП5 74.x 75. ИПВ 76. ИП8 77. х. 78.- 79. ИП4 80. ИПА 81. Fx² 82. 4- 83. - 84.1 85. ИП2 86.x 87. ИПВ 88 + 89. ПВ 90. FBx 91+ 92. ИП2 93.x 94.2 95.4- 96.Vo

Как и ее предшественница, она предназначена для численного моделирования управляемого полета в атмосфере безмоторных летательных аппаратов. Исходные данные остаются практически прежними (начальное расстояние от центра планеты, м) ПА (начальная вертикальная скорость, м/с) ПВ (начальная горизонтальная скорость, м/с) ПО (начальное расстояние от какой-либо опорной точки, м) ПС (радиус планеты, м) П7 (характерный масштаб атмосферы, м) ПЗ (гравитационная постоянная планеты, м³/с ) П4. Напомним, что последняя величина равна произведению квадрата радиуса планеты на ускорение силы тяжести на ее поверхности. В регистр 6 вводится — аэродинамическое качество аппарата (для кораблей «Союз» и «Аполлон» примерно 0,3, для «Шаттлов» и «Кон-Тики» — 2,5—3, для будущих марсианских аэров — раза в 2— 3 больше). В регистр 1 — половина произведения коэффициента лобового сопротивления на площадь миделя аппарата (м²) и на плотность воздуха на нулевой высоте (кг/м³), разделенная на массу аппарата (кг). Наконец, в регистр 9 заносится сигнал о посадке: Е (1 К — ВП П9), или Е14 (114 ВП 99 ВП П9), или Е15 (115 ВП 99 ВП П9). Этот сигнал используется в качестве адреса условного перехода в команде, записанной по адресу 06. Перейти надо на адрес 15; Е и Е14 дают переход на адрес 14 (ОЕ), чис-