Малый Лунный Катер (МЛК)
Краткое техническое описание
6. Система Аварийного Спасения (САС) 5
7. Система аэродинамического управления. 5
8. Система жизнеобеспечения. 5
Изделие предназначено для пассажирских (до трех человек) и грузовых (до 1000 кг) полетов на планетах и лунах с гравитацией от 0.1 до 0.4 земной и плотностью атмосферы до 0.3 кг/м3 (до 1.5 кг/м3 при использовании стабилизаторов). Допускается ограниченное использование для межорбитальных перелетов длительностью до трех суток.
Размеры
диаметр корпуса 5 м
высота корпуса 3.5 м
диаметр обитаемого отсека 4 м
высота обитаемого отсека 2.5 м
общий обитаемый объем 15 м3
Сухая масса 2000 кг
- двигательный отсек 1000 кг
корпус
двигатели 3х50 кг
баки (керосин)
баки (LO2)
баки (газ наддува)
основные аккумуляторы
посадочный баллон (НПБ)
- обитаемый отсек 1000 кг
корпус
двигатели СО
баки (топливо СО)
баки (сжатый воздух)
резервные аккумуляторы
система ж/о
двигатель торможения САС 50 кг
посадочный баллон САС
- посадочные опоры (ТПО) 3х35 кг
Расходные материалы
Топливо (керосин) 1000 кг
Окислитель (LО2) 2500 кг
топливо СО (гибрид) 100 кг
сжатый воздух и кислород 100 кг
газ наддува 25 кг
Масса при полной заправке
Тяга двигателей 3х2000 кгс
УИ двигателей 373 с
УИ двигателей (аварийный) 150 с
Тяга двигателей СО 100 кгс (каждый)
УИ двигателей СО 280 с
Тяга двигателей САС 16х400 кгс
УИ двигателей САС 200 с
Общий импульс САС 98100 кг*м/с
Номинальная ПН 500 кг
Максимальная ПН 1000 кг
Запас характеристич. скорости 3200 м/с
Давление наддува в баках
керосин
LO2
гибрид
Максимальный срок хранения
LO2
гибрид
Главная двигательная установка (ГДУ) состоит из трех одинаковых кислородно-керосиновых двигателей общей тягой 6.0 тонн. Удельный импульс двигателей ГДУ составляет 373 с (скорость истечения 3660 м/с).
В штатном режиме работы двигателей повороты и стабилизация аппарата по тангажу и рысканию обеспечиваются регулировкой тяги двигателей. Повороты по вращению обеспечиваются системой ориентации.
Сопла двигателей могут принимать два положения: основное и аварийное. В основном положении вектор тяги всех двигателей направлен параллельно вертикальной оси аппарата. В аварийное положение сопла переводятся при отказе одного или двух двигателей. В этом положении вектор тяги двигателя направлен (приблизительно) на центр масс корабля, что позволяет избежать закрутки катера. При этом дополнительная стабилизация обеспечивается двигателями ориентации. При аварийном положении сопла удельный импульс двигателя снижается до 150 с.
Система ориентации (СО) состоит из 4-x стандартно расположенных гибридных двигателей малой тяги, на каждом из которых установлены 4 сопла. Тяга каждого из двигателей составляет 100 кг, удельный импульс 280 с (скорость истечения 2750 м/с).
Двигатели системы ориентации также обеспечивают малые изменения линейной скорости корабля, что необходимо при стыковке и других точных маневрах.
Силовая установка МЛК состоит из основных и резервных аккумуляторов и генератора подзарядки. Вращение генератора подзарядки осуществляется через привод от турбины газогенератора одного из двигателей ГДУ.
Двигательный отсек
В двигательном отсеке МЛК расположены: 3 двигателя ГДУ, баки топлива и окислителя, баки газа наддува, основные аккумуляторы а также посадочный баллон НПБ. В нижней части отсека расположены узлы крепления и приводы посадочных опор (ТПО).
У МЛК предусмотрена возможность аварийного отстрела двигательного отсека. Аварийный отстрел ДУ производится в следующих ситуациях:
- неисправность двигателей ГДУ, создающая опасность взрыва
- повреждение баков, создающее неуправляемую тягу или вращающий момент
- повреждения корпуса или системы посадки, исключающие возможность штатной посадки
- выход из строя всех двигателей ГДУ при высокой скорости, не позволяющей осуществить посадку целого корабля средствами САС
Система слива топлива и окислителя служит для уменьшения массы аппарата в нештатных ситуациях. При номинальном давлении газа наддува гарантируется полное опорожнение баков в течении 45 секунд. Опорожнение происходит через симметрично расположенные отверстия в борту отсека, что позволяет минимизировать закрутку корабля.
Обитаемый отсек
Основную часть обитаемого отсека занимает кабина экипажа. В ОО также расположены: система ориентации, система жизнеобеспечения, система управления, топливные баки СО, баки сжатого воздуха, резервные аккумуляторы а также двигатель САС и посадочный баллон САС.
Днище обитаемого отсека покрыто теплоизолирующим слоем. Это необходимо для термической защиты отсека как при штатной работе двигателя, так и в аварийных ситуациях.
Доступ в кабину осуществляется через прозрачный откидной колпак. Механизм открывания колпака сдублирован механическим приводом. В случае невозможности покидания кабины через колпак, в борту отсека предусмотрен аварийный люк.
В случае аварийного отстрела ДУ обитаемый отсек в состоянии продолжать полет автономно. При необходимости посадки, она осуществляется средствами САС.
Телескопические посадочные опоры (ТПО)
При использовании посадочных площадок, а также при посадке на твердый грунт рекомендуется использование телескопических посадочных опор (ТПО). ТПО обеспечивают мягкую (не более 3.5 g) посадку при вертикальной скорости не более 15 м/с и горизонтальной скорости не более 5 м/с.
В максимальном режиме обеспечивается неаварийная посадка при вертикальной скорости до 20 м/с и горизонтальной скорости до 7.5 м/с. Посадочная перегрузка при этом может достигать 7 g. После осуществления посадки в максимальном режиме рекомендуется замена ТПО.
Опора ТПО состоит из двух трубчатых сегментов, связанных шарнирным сочленением. Оба сегмента содержат телескопический амортизатор. Степень жесткости сочленений и амортизаторов задается системой управления. В номинальном режиме работы опора выдерживает нагрузку до пяти тонн. Превышение номинальной нагрузки приводит к необратимым деформациям сочленений, а при нагрузке выше семи тонн – к разрушению опоры.
Оптимальное посадочное положение ТПО, а также требуемая степень жесткости сочленений выбираются бортовым компьютером с учетом массы, скорости и посадочной ориентации аппарата.
При использовании исправных ТПО практически отсутствует опасность переворачивания. В случае неустранимой неисправности ТПО предусмотрена возможность их аварийного отстрела. В таком случае посадка осуществляется с помощью системы НПБ.
Надувной посадочный баллон (НПБ)
Все модели МЛК оснащены надувным посадочным баллоном (НПБ) тороидальной формы, который обеспечивает мягкую посадку при вертикальной скорости не более 8 м/с и горизонтальной скорости не более 1.5 м/с. В максимальном режиме обеспечивается неаварийная посадка при вертикальной скорости до 12 м/с и горизонтальной скорости до 2 м/с.
Использование НПБ рекомендуется при посадке на жидкий или вязкий грунт, а также в случае неисправности опор ТПО. При необходимости повторного взлета, баллон НПБ отстреливается.
Надув баллона осуществляется взрывным срабатыванием газовых патронов. Максимальное давление в баллоне не превышает 0.3 атм.
Система управляемых клапанов в верхней части баллона позволяет задавать программу давления в баллоне при посадке. Выбор программы давления минимизирует отскакивание и риск переворачивания. Оптимальная программа давления выбирается бортовым компьютером с учетом массы и скорости аппарата, а также свойств грунта.
Комбинированый режим посадки
В нештатных ситуациях возможно также совместное использование систем ТПО и НПБ. В этом режиме может быть осуществлена безаварийная посадка при вертикальной скорости до 30 м/с и перегрузке до 10 g.
Система аварийного спасения включает в себя тормозные двигатели САС и посадочный баллон НПБ. Система используется при отказе всех трех двигателей ГДУ и, возможно, двигателей СО.
Тормозной двигатель САС представляет из себя 16 твердотопливных патронов общей массой 65 кг. Двигатель имеет удельный импульс, равный 200 с. Полная тяга двигателя составляет 6.4 тонны. Длительность тормозного импульса 2 с.
Двигатели САС обеспечивают торможение катера в нештатной ситуации. При номинальной нагрузке и слитом топливе максимальное приращение скорости составляет 50 м/с. В случае отстрела двигательного отсека, максимальное приращение скорости достигает 90 м/с.
При отказе основной системы ориентации, двигатели САС могут использоваться для достижения требуемой ориентации корабля в момент тормозного имульса. Это достигается несинхронным воспламенением патронов. Оптимальная программа воспламенения патронов определяется бортовым компьютером.