Решетка плавника

НПО «Вымпел» Р-77 — это ракета дальнего действия , использующая решетчатое оперение. Серая управляемая бомба КАБ-500 ОД на снимке слева имеет обычное «плоское» хвостовое оперение.

Решетчатые ребра (или решетчатые ребра ) представляют собой тип поверхности управления полетом, используемой на ракетах и бомбах , иногда вместо более традиционных рулей, таких как плоские ребра . х годах коллективом под руководством Сергея . Они были разработаны в 1950 - Белоцерковского ^[1] и использовался с 1970-х годов в различных советских проектах баллистических ракет , таких как SS-12 Scaleboard , SS-20 Sabre , SS-21 Scarab , SS-23 Spider и SS-25 Sickle , а также N-1 (предполагаемый ракета для советской лунной программы ). В России их часто называют решетчатыми плавниками Белоцерковского типа .

Решетчатые плавники также использовались на обычных ракетах и бомбах, таких как Р-77 «Вымпел» ракета класса «воздух-воздух» ( 3М-54 Клуб SS-N-27 Sizzler) ; семейство крылатых ракет ; и американская обычная бомба большой мощности Massive Ordnance Air Blast (MOAB), а также на специализированных устройствах, таких как система доставки Quick-MEDS и как часть системы аварийного покидания космического корабля «Союз» .

В 2014 году SpaceX испытала решетчатые стабилизаторы на первой ступени демонстрационной испытательной машины своей многоразовой ракеты Falcon 9 . ^[2] а 21 декабря 2015 года они использовались во время высокоскоростной атмосферной части входа в атмосферу, чтобы помочь направить первую ступень коммерческого Falcon 9 обратно на посадку для первой успешной посадки на орбиту ракеты-носителя в истории космических полетов .

частной китайской компании i-Space Первая ступень ракеты «Гипербола-1» появилась 25 июля 2019 года и будет оснащена управляемыми решетчатыми килями для ориентации.

25 июля 2019 года Китай запустил модифицированную версию Long March 2C , в которой на первой ступени были установлены решетчатые ребра для контролируемого входа отработавшей ступени ракеты вдали от людей в близлежащих городах и поселках. ^[3]

Конструктивные характеристики

Обычные плоские рули имеют форму миниатюрных крыльев . Напротив, решетчатые ребра представляют собой решетку из меньших аэродинамических поверхностей, расположенных внутри коробки. Их внешний вид иногда приводит к тому, что их сравнивают с толкилками для картофеля или вафельницами .

Решетчатые стабилизаторы можно складывать, наклонять вперед (или назад) к цилиндрическому корпусу ракеты более прямо и компактно, чем плоские стабилизаторы, что позволяет более компактно хранить оружие; это важно, когда оружие запускается из трубки или для самолетов, которые хранят оружие во внутренних отсеках, например, для самолетов-невидимок . Как правило, решетчатые стабилизаторы отклоняются вперед/назад от корпуса вскоре после того, как ракета покинула стреляющий корабль.

Решетчатые ребра имеют гораздо более короткую хорду (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 уменьшает крутящий момент, воздействующий на рулевой механизм из-за высокоскоростного воздушного потока, что позволяет использовать меньшие по размеру приводы килей и меньшее хвостовое оперение в целом.

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

Применение в многоразовых ракетах-носителях.

Решетчатые стабилизаторы используются на ракете Falcon 9 для повышения точности и аккуратности контроля места приземления многоразовых ракет-носителей . Таким образом, это помогает ракете приземлиться на посадочную площадку или на беспилотный корабль автономного космодрома более точно и с хорошей точностью. решетчатого оперения Разработка является частью программы разработки многоразовой системы запуска SpaceX , которая осуществляется с 2012 года. Первые гиперзвуковые летные испытания с решетчатыми килями прошли в феврале 2015 года, и впоследствии решетчатые оперения использовались на всех экспериментальных испытательных посадках многоразового Falcon 9. и, в конечном итоге, после декабря 2015 года, увеличение числа успешных приземлений и подъемов первой ступени.

Разработка конструкции решетчатых килей Falcon 9 продолжалась и в 2017 году. Генеральный директор SpaceX Илон Маск объявил в начале 2017 года, что новая версия решетчатых килей Falcon 9 улучшит возможность повторного использования транспортных средств компании. Falcon 9 Block 5 представляет новый состав и монтаж ^[4] титановой сетки ребра из . Маск отметил, что оригинальные решетчатые стабилизаторы Falcon 9 были сделаны из алюминия . Ребра испытывают температуры, близкие к максимальному пределу живучести во время входа в атмосферу и приземления, поэтому алюминиевые ребра были покрыты абляционной системой термозащиты. Некоторые алюминиевые ребра загорелись во время входа и приземления. Решетчатые ребра были заменены титановыми версиями, что обеспечило большую управляемость ракеты и увеличило возможности вывода полезной нагрузки на орбиту, позволив Falcon 9 летать под большим углом атаки . ^[5] Более крупные и прочные титановые ребра остались неокрашенными и впервые были испытаны в июне 2017 года. Они используются на всех многоразовых первых ступенях Block 5 Falcon 9 с конца 2017 года. ^[6]

Галерея

Решетчатые ребра (здесь они прижаты к обтекателю полезной нагрузки ) являются частью стартовой системы космического корабля «Союз» .
Складные решетчатые стабилизаторы на корабле Long March 2F предназначены для перевозки пилотируемых космических кораблей Шэньчжоу .
Решетчатые ребра уложены на основание SS-20. баллистической ракеты
Решетчатые плавники на ракете SpaceX Falcon 9. Они направляют первую ступень ракеты во время приземления.
Первое испытание решетчатых килей, проведенное SpaceX во время испытаний управляемого спуска Falcon 9 11 февраля 2015 года.
Решетчатые плавники развернуты сверхтяжелого ускорителя в секции SpaceX космического корабля