Сетка плавник - Grid fin

НПО « Вымпел» Р-77 - это ракета вне зоны видимости , использующая решетчатые стабилизаторы. Серая управляемая бомба КАБ-500 ОД слева от нее имеет обычные «плоские» хвостовые оперения.
Крупный план решетчатых плавников MOAB

Решетчатые плавники (или решетчатые плавники ) - это тип поверхности управления полетом, используемый на ракетах и бомбах , иногда вместо более традиционных поверхностей управления, таких как плоские плавники . Они были разработаны в 1950-х годах группой под руководством Сергея Белоцерковского  [ ru ] и использовались с 1970-х годов в различных конструкциях советских баллистических ракет, таких как SS-12 Scaleboard , SS-20 Sabre , SS-21 Scarab , SS-23 Spider , и SS-25 Sickle , а также N-1 (предполагаемая ракета для советской лунной программы ). Поэтому в России их часто называют ребрами решетки Белоцерковского .

Решетчатые стабилизаторы также использовались на обычных ракетах и ​​бомбах, таких как ракета « Вымпел» класса «воздух-воздух» Р-77 ; 3М-54 Klub (SS-N-27 Sizzler) семейство крылатых ракет ; и американский Массивная Ordnance Air Blast (MOAB) большой выход обычная бомба, и на специализированных устройствах , таких как Quick-MEDS системы доставки и как часть системы запуска побега на космическом корабле Союз .

В 2014 году компания SpaceX провела испытания решетчатых ребер на демонстрационном испытательном транспортном средстве первой ступени своей многоразовой ракеты Falcon 9 , а 21 декабря 2015 года они использовались во время высокоскоростной атмосферной части входа в атмосферу для помощи в управлении первой ступенью коммерческого Falcon 9. обратно на землю для первой успешной посадки на орбите в истории космических полетов .

Первая ступень ракеты Hyperbola-1 частной китайской компании i-Space появилась 25 июля 2019 года и была оснащена управляемыми решетчатыми стабилизаторами для контроля ориентации.

25 июля 2019 года Китай запустил модифицированную версию Long March 2C, в которой на первой ступени были установлены решетчатые плавники для контролируемого повторного входа отработанной ступени ракеты вдали от людей в близлежащих городах.

Конструктивные характеристики

Обычные планарные стабилизаторы управления имеют форму миниатюрных крыльев . В отличие от этого решетчатые ребра представляют собой решетку из меньших аэродинамических поверхностей, расположенных внутри коробки. По внешнему виду их иногда сравнивают с машинами для картофеля или вафельницами .

Решетчатые стабилизаторы могут быть сложены, наклонены вперед (или назад) к цилиндрическому корпусу ракеты более прямо и компактно, чем плоские стабилизаторы, что обеспечивает более компактное хранение оружия; это важно, когда оружие запускается из трубы или для кораблей, которые хранят оружие во внутренних отсеках, таких как самолеты-невидимки . Как правило, ребра решетки отклоняются вперед / назад от корпуса вскоре после того, как ракета покинула стреляющий корабль.

Ребра решетки имеют гораздо более короткий хорд (расстояние между передней и задней кромкой поверхности), чем плоские ребра, поскольку они фактически представляют собой группу коротких ребер, установленных параллельно друг другу. Их уменьшенная хорда снижает величину крутящего момента, прилагаемого к рулевому механизму за счет высокоскоростного воздушного потока, что позволяет использовать меньшие приводы плавников и меньшее хвостовое оперение в целом.

Решетчатые плавники очень хорошо работают на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях, но плохо работают на околозвуковых скоростях; поток вызывает формирование нормальной ударной волны внутри решетки, в результате чего большая часть воздушного потока проходит полностью вокруг ребра, а не через него, и создает значительное волновое сопротивление . При высоких числах Маха решетчатые ребра движутся полностью сверхзвуковыми и могут обеспечивать меньшее сопротивление и большую маневренность, чем плоские ребра.

Применение в многоразовых ракетах-носителях

Алюминиевые решетчатые ребра первоначальной конструкции на ракете-носителе Falcon 9 , неразвернутые. Февраль 2015 г.

Решетчатые плавники используются на ракете Falcon 9 для повышения точности и точности управления местом приземления для многоразовых ракет-носителей . Таким образом, он помогает ракете приземлиться на посадочную площадку или беспилотный корабль автономного космодрома более точно с хорошей точностью. Усилия по разработке стабилизаторов сетки являются частью программы разработки многоразовой пусковой системы SpaceX , которая осуществляется с 2012 года. Первое испытание в гиперзвуковом полете с решетчатыми стабилизаторами было проведено в феврале 2015 года, и впоследствии решетчатые стабилизаторы использовались во всех экспериментальных посадках многоразового использования Falcon 9. и, в конечном итоге, после декабря 2015 г. - рост числа успешных посадок и восстановлений на первом этапе.

Изменения в конструкции решетчатых плавников Falcon 9 продолжались и в 2017 году. В начале 2017 года генеральный директор SpaceX Илон Маск объявил, что новая версия решетчатых плавников Falcon 9 улучшит возможность повторного использования транспортных средств компании. Falcon 9 Block 5 представляет новые литые и вырезанные титановые решетчатые плавники. Маск отметил, что оригинальные решетчатые плавники Falcon 9 были сделаны из алюминия . Во время входа и посадки плавники испытывают температуры, близкие к максимальным пределам живучести , поэтому алюминиевые плавники были покрыты системой абляционной термозащиты. Фактически, некоторые ребра с алюминиевой решеткой действительно загорелись во время посадки и посадки. Новые ребра с титановой решеткой должны повысить управляемость ракеты и увеличить полезную нагрузку на орбиту, позволяя Falcon 9 летать под большим углом атаки .

Более крупные и прочные ребра из титановой сетки оставлены неокрашенными и впервые были протестированы в июне 2017 года. Они используются на всех первых ступенях многоразового использования Block 5 Falcon 9 с конца 2017 года.

Галерея

использованная литература

внешние ссылки