Летающий стенд - испытание №1

___lin___ — 03.07.2015

32 июня 2 июля стартовал наш летающий стенд. В первом пуске мы испытывали прототип системы управления, которая полетит на космической ракете. Цель — проверить работоспособность датчиков при больших ускорениях ракетного полета и записать их показания. Решетчатые рули в этом полете были застопорены и поэтому выполняли только роль стабилизаторов.

Двигатель ракеты изготовлен российской фирмой Real Rockets. Он работает 2,5 секунды, выдавая тягу в среднем около 12 кг. Полный импульс двигателя — 300 Н∙с.



Система управления с помощью рулевых машинок должна управлять решетчатыми рулями, расположенными в хвостовой части ракеты.



Однако, как я уже говорил -  в первом полете рули были застопорены. В следующих пусках система управления будет реагировать на отклонения ракеты от вертикальной траектории и поворачивать рули так, чтобы снова лететь строго вверх. Впрочем, для начала мы проверим управление по крену.

Наша система управления построена на основе MEMS-гироскопов. В начале космической эры для того, чтобы определять угол отклонения ракеты от заданной траектории, на всех ракетах стояли традиционные механические гироскопы. Их недостатки известны — большая масса и габариты, чувствительность к резким толчкам и ударам. В современной ракетной технике постепенно отказывают от механических гироскопов, заменяя их волоконно-оптическими. Такие устройства обладают приемлемой для ракетостроения точностью измерения углов и очень компактны.

Система управления «Таймыра» будет использовать MEMS-гироскопы с емкостными датчиками. Они обладают меньшей точностью, чем лазерные гироскопы, зато гораздо дешевле (минимум в 3 раза). Но даже с MEMS-гироскопами можно обеспечить выведение в космос с приемлемой точностью, если использовать разные хитрости — например, коррекцию по солнечному (или даже лунному) датчику и специальную программную обработку сигнала. На летающем стенде был установлен ее прототип, в составе одного трехосного MEMS-акселерометра и трех MEMS-гироскопов (по одному на каждую ось).



Планировалось, что запись данных с гироскопов во время полета должна идти на внутреннюю память системы управления и дублироваться на карточку памяти формата SD. Устройство записи сделано на основе микроконтроллера и модуля связи для платформы Arduino.



Естественно, что в завершение полета ракета вместе со всей аппаратурой должна была мягко опуститься на землю на парашюте. За это ответственен полетный контроллер ComFly-030 производства компании Real Rockets. Контролер автономен и определяет старт ракеты как быстрый набор высоты свыше 12 метров по датчику атмосферного давления.
Как только ракета начинает снижаться и давление вырастает, контроллер выдает сигнал поджига на небольшой пороховой заряд, который вышибает парашют из специального отсека. Пару раз мы попробовали выстрелить парашютом в офисе (по таймеру) - было довольно много дыма.



Небольшое видео о полете:


Ракета взлетела на 180 метров. Это не высоко, но для проверки датчиков достаточно. 1/1000 космоса - первый шаг из тысячи, но «дорогу осилит идущий»!

Двигатель отработал нормально, но парашют не вышел. Маленький пороховой заряд, который должен был вытолкнуть парашют из-под обтекателя, не сработал. Возможных причин две. Первая — один из электрических разъемов отошел из-за перегрузок при старте, поэтому заряд не воспламенился. Вторая (более вероятная) — забыли подсоединить разъем перед стартом. Также не записались данные на дублирующее запоминающее устройство на базе Arduino. Возможные причины те же — отсоединение разъема или ошибка.

К счастью, ракета даже без парашюта относительно мягко приземлилась в лес, а данные записались в основную память системы управления. Информация об угловой скорости по крену записалась только за первую секунду полета (ракета летела 18 секунд - из них 9 до апогея). Вернее - после первой секунды ДУС крена ушел в зашкал - ракета слишком сильно вращалась. Результаты измерений — на графиках:


Параметры полета ракеты от времени
Ускорение (a), м/с2; угловые скорости по тангажу (x), рысканью (y) и крену (z), градусы/сек


Полетный профиль

Чтобы понимать, какие оси имеются в виду, смотрите следующую иллюстрацию.


Мы благодарим аэродром «Мельница» под Переславлем-Залесским и лично его начальника Александра Ивановича Воробьева за предоставленную площадку для пусков, небо над которой закрыто для других летательных аппаратов в соответствии с российским законодательством.












По результатам испытаний - список замечаний из 15 пунктов - будем дорабатывать летающий стенд (установим Wi-Fi модуль, GPS, добавим выброс парашюта по радиокоманде) и приступать к полетам с включенными рулями.

Следующие пуски - конец июля - август (если подготовка к МАКС-2015 нас не сильно отвлечет от работы). Начали разработку сверхзукового летающего стенда - до конца года хотели бы проверить СУ на сверхзвуке. Что касается ЖРД - мы заказали изготовление двух двигателей (тяга 100 кг). На МАКС надеемся их показать, в сентябре поставить на стенд. 400-ку и стенд под неё (это будет уже наш стенд, не МАИ-шный) проектируем - "нужно больше золота", а сколковский грант, видимо - не раньше августа. Заполнение документов на него - кромешный ад - два человека на полный рабочий день в течение двух месяцев - четырнадцать вариантов документов - правки-правки-правки (выкинули мою кофемашину - как же я теперь?).

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив