«Энергия» - «Буран»

     Проект роторной системы торможения и посадки, предназначенной для первой ступени ракеты-носителя "Био-Стрик", был разработан французской фирмой "Жиравьон-Доран". Первая ступень этой ракеты отделяется на высоте примерно 80 км, достигнув скорости М=15. По расчетам требуется двухлопастной ротор диаметром 24,4 м, лопасти которого (хорда 1 м) выполнены из жаропрочных сплавов. При пуске ракеты лопасти складываются параллельно поверхности корпуса ступени. Раскрытие ротора происходит перед входом в атмосферу, причем на начальном этапе спуска, когда скорость изменяется мало, почти полностью раскрытые лопасти ротора служат средством стабилизации. Продолжительность полета летательного аппарата на гиперзвуковом участке траектории составляет 60-70 с. При этом, скорость уменьшается до 720 м/с на высоте 36 км. Основные параметры достигают своих максимальных значений на высоте порядка 47 км. К этому моменту угол конусности лопастей уменьшается так, что ротор полностью попадает под ударную волну, отходящую от корпуса спускаемого аппарата. После выхода на околозвуковые скорости начинается снижение на режиме "ветрячка", который переходит в режим установившейся авторотации. По мере спуска летательного аппарата меняется ориентация корпуса ракеты по отношению к набегающему потоку - двигателями вперед, что гарантирует ей большую устойчивость. Посадка ступени может быть осуществлена (автоматически или при управлении с Земли) непосредственно на специальный транспортировщик. Увеличение веса ступени за счет роторной системы составляет 7-8 %.

     Режим входа в атмосферу характеризуется необходимостью поглощения большой кинетической энергии за счет аэродинамического торможения. Этот режим практически ничем не отличается от режима работы блока с крыльевой системой возврата. Осуществляется цепочка процессов ориентирования блока перед входом в атмосферу, ориентация при полете в атмосфере с торможением за счет аэродинамической поверхности блока. Полет в нижних слоях атмосферы начинается от точки, где температурное воздействие набегающего потока перестает играть существенную роль. После предварительной стабилизации из корпуса выпускаются в поток концевые стабилизаторы с нулевыми относительно продольной оси ракеты углами установки. При этом ступень приобретает дополнительную устойчивость движения в осевом потоке. Далее происходит симметричное отклонение стабилизаторов до расчетных углов установки. Набегающий поток раскручивает ротор до расчетных скоростей вращения. При достижении угловой скорости вращения, обеспечивающей устойчивую работу лопасти, происходит плавный выпуск лопастей в поток. На этом этапе осуществляется перестройка ротора на режим установившегося вращения и переход ступени на планирующий полет.

     При околозвуковом режиме полета спускаемого аппарата ротор работает как тормоз, сохраняя большую скорость вращения. Режим установившегося самовращения - авторотации начинается при достижении спускаемым аппаратом скорости 25-30 м/с. Особенностью этого режима являются постоянные скорость вращения и тяга ротора. Этот режим наиболее благоприятен для управляемого полета. Изменяя циклический шаг несущего винта, можно изменять направление полета и обеспечить вывод летательного аппарата в заданный район.

     В режиме приземления возможны два варианта уменьшения вертикальной скорости. При резком увеличении углов установки лопасти можно увеличить тягу ротора в 2-2,5 раза за счет использования собственной кинетической энергии вращения. Эффект называется "подрыв" винта. Этот способ не требует дополнительных источников энергии, но уступает двигательному способу по точности приземления и качеству посадки. Следовательно, он выдвигает дополнительные требования к системам фиксирования ступени в вертикальном положении. Возможен режим двигательной посадки, который начинается после вывода летательного аппарата в заданный район выключением двигательных установок. Особенностью этого способа является широкий диапазон изменения скорости посадки как по величине, так и по направлению, вплоть до зависания над посадочной площадкой.

     Лопасть роторной системы посадки с концевыми стабилизаторами и двигателями имеет прямоугольную к плане форму, постоянную хорду и толщину; она достаточно гибкая для сворачивания на барабан. Жесткость лопасти в потоке обеспечивается наличием на конце сосредоточенной массы в виде жесткого стабилизатора или концевых двигателей, предназначенных для использования на этапе приземления или доведения до точки посадки. Все шесть лопастей последовательно наматываются на барабан, совмещенной с осью вращения. Этот вариант компоновки представляется наиболее рациональным и позволяет компактно разместить роторную систему в головном отсеке спускаемого аппарата.

     В систему роторной посадки входят устройства выпуска лопастей в поток, механизм отвода обтекателя, системы управления ротором, циклическим шагом, общим шагом и двигательными установками.