如何从太空降落航天飞机

一般来说,需要注意的一点是:表演仅需20分钟。

因此,我只有时间来给您大致了解着陆的安排方式。



如果您想乘坐真正的航天飞机,请确保已阅读使用说明。 此外,您将需要一台时光机,因为最后一班车是5年前登陆的。



现在他们住在博物馆里,无法起飞。 尽管如此,我和你们所有人一样,在过去五年中一直否认这一事实。 尤其是你,史蒂夫·费尔德曼。 因此,在我的世界中,航天飞机仍在飞行,我们将只使用礼物进行对话。



因此,让我们开始吧。 我们的目标是降落在佛罗里达州肯尼迪航天中心的跑道(以下简称跑道)上,但让我们假设我们现在以错误的方向以每小时27,700公里的速度在南美上空飞行。





好吧,我们不能只是转身。 改变轨道方向需要疯狂的能源成本。 那我们该怎么办?



好吧...

原则上没有。 事实证明,地球正在旋转,这意味着肯尼迪航天中心本身将来到我们身边,您只需要等待即可。

因此,在此转弯上,当我们飞往肯尼迪航天中心时,我们就停下来! 它总是这样做。



事实证明,我们仍然以超过27,700公里/小时的速度飞行。 为了让您可以想象它有多快,我们即将降落的跑道长4,500米。 这些大约是40-45个足球场,具体取决于您认为足球场是什么。



这是世界上最长的跑道之一,但以我们目前的速度,我们将在十分之六秒的时间内飞行其全长。 我们可以在12分钟内从纽约到达伦敦。 因此,我们需要放慢速度。 强烈地。

好吧,航天飞机有强大的发动机,并具有无数的力量,可以使我们减速。 因此,让我们再次运行它们! 哎呀……变得……有点尴尬。 您会发现,我们仍然没有燃料。 在我们的辩护中,可以说发射实际上是一项昂贵的工作。 从侧面看,这两个助推器在短短两分钟内燃烧了110万磅或五十万公斤的固体燃料,然后我们将它们扔掉了。





这个大型的橙色外箱还装有160万磅,即用于三台主要Shuttle发动机的液体燃料,共计27.25万公斤,但在八分钟的发射之后,它们也都空了。 因此,我们必须将它们丢弃。 再见!



剩下的就是这些微小的分流式轨道发动机,它们共同产生的推力不到主发动机的1%。 他们将无法以27,700 km / h的速度使我们减速,但是有一个窍门。



实际上,我们不需要放慢太多。 如果我们仅以360 km / h的速度减速,就足以开始掉入大气,空气阻力可以完成其余的工作。



因此,我们使用轨道调速发动机燃烧燃料离开轨道,这大约需要三分钟。 在那之后,我们要漂移大约半小时才能到达大气层。 但是我们不能倒退进入气氛!



首先,我们看起来很荒谬,但更重要的是,空气阻力太大,最终我们会融化。 然后,我们将迎角提高到40度。 这是您被速度吸引的方向和船首的方向之间的角度。



在这个角度下,我们可熔的铝制车身可以用20,000多个硅砖以及机翼前缘和机翼前缘上的增强碳碳板保护。



有趣的事实:被加热的轨道设备的表面都覆盖有这些散热板,以及覆盖了机翼和
货门。 所有这些看起来都不像一架普通飞机,但是好吧,回到后裔。





因此,如果一切顺利,我们必须与海拔122公里(距着陆点约8000公里)的第一层大气接触。



一切都很好,但是几分钟后出现了一些问题。 我们有翅膀! 机翼产生升力,当它们陷入更浓的空气中时,它们会产生很大的升力,以至于我们实际上开始上升并再次离开大气层。



这不是很好。 我们实际上需要继续下降。 好吧,我们可以将鼻子举得更高一些……这会增加阻力并降低升力,但是我们冒着过热,超负荷或仅仅失去对轨道飞行器的控制的风险。

因此,我们无法改变攻角,这意味着我们无法改变产生的升力。 但是,我们可以更改此力的方向。 它不必向上。



如果我们向右或向左倾斜,我们可以将举升力指向侧面而不是向上。 好吧,这实际上将使我们能够控制下降速度。 在较大的侧倾角下,我们将产生较小的向上指向的提升力,因此下降速度更快。 以同样的方式,稍微滚动一下,我们就会产生更大的上举,因此不会跌落得那么快。



但这提出了一个有趣的问题:我们要下降多快? 实际上,进入大气层是能量分配的大问题。 我们有很多的速度和很多的距离要克服。 目的是以克服期望距离的方式降低速度。

如果我们放慢速度太快,我们将无法到达着陆点;如果放慢速度太慢,我们将冲过肯尼迪航天中心,撞向大西洋,这也很糟糕。 因此,我们发现,为了控制下降,我们只需要改变后跟的角度即可。 但是我们如何控制刹车(我们减速多快)?

请记住,首先,我们放慢脚步,因为我们面对空气。 如果我们想更慢地减速,我们所需要的只是更多的空气。 还有更多的空气呢? 当然,大气层较低-下降时会变得更密。



因此,我们已经找到了控制减速的正确工具,因为如我们所知,如果我们增加储备,我们的下跌速度会更快。 然后,我们将更可能到达密集的空气,而密集的空气将帮助我们更慢地减速。



相反,要减小滚动速度,我们将不会很快下降,因此在稀薄的空气中我们会更长,这意味着制动会更慢。

因此,只有一个问题:我们开始部署。 滚动角对我们最初希望的没有帮助。 因此,NASA求助于其工程师。 “这是一个非常严重的问题! 我们不能在巴拿马起降!”



工程师回答:“好吧,那就换个方向。 这不是火箭科学,为什么你要浪费我们的时间,史蒂夫?”



因此,我们得到了这样的S形下降曲线,但是它起作用。 因此,在继续之前,让我们看看我们学到了什么。 我们从持续约三分钟的离轨机动开始。 然后我们漂移到大气层,在此过程中,我们将迎角设置为40度,以便隔热罩可以保护我们。 一旦进入大气层,一切都将由侧倾角控制。 如果看起来我们会飞过地带,则增加侧倾速度,并减慢速度。 而且,如果我们面临短缺,那么我们可以减少滚动,并且不会这么快就出现减速。 即使我们偏离目标太多,我们也只需要朝相反的方向转弯,即所谓的“平衡转弯”。 因此,它们在NASA中被称为。



这是STS-135任务期间最后一班车的返回照片。 进入时有关此光晕的一些有趣信息:从技术上讲,虽然非常相似,但这并不是火灾。 实际上,这是一种热气体,其温度如此之高,以至于电子从其原子和分子中脱离出来,并开始发出这种柔和的橙色。 这是另一种称为等离子体的物质状态,即使您从未听说过,也能以霓虹灯,闪电和最重要的形式不断看到它,最重要的是-太阳是一个大型的等离子体发光球。



现在,虽然我们放慢了速度,但得到的等离子体却更少,发热量也更少,因此,我们对熔化的担心也减少了。 但是,我们越来越专注于跌倒。 我们真的正在从一艘太空船变成一架飞机。

以每小时13,000公里的速度,我们开始降低机鼻,降低迎角。 然后,以2750 km / h的速度,我们切换到完全不同的控制模式,即终端区或TAEM中的能源管理。



现在我们像飞机一样飞翔。 飞机很差。 我们没有引擎,但功能大致像一架飞机。 我们抬起鼻子来控制下降速度。

我们转身转弯,我们仍然有可以降速的东西,可以打开和关闭以帮助我们控制飞行速度。



同样,直到那一刻,我们飞到自动驾驶仪上。 自动驾驶仪由这些备份计算机中的五台控制,每台备份计算机具有整个兆字节的内存。 您甚至无法在手机上放一张照片,但他很好地管理了Shuttle。



但是在接近跑道时,指挥官控制了这种模式,称为CSS,即 杠杆转向控制(不层叠样式表)。 但是,Shuttle是由计算机控制的,实际上这意味着计算机可以控制所有操作而不会停止。 即使在CSS期间,计算机也只是假装让人们飞行,就像在例行程序中一样。



注意:航天飞机飞行员不希望被称为副驾驶员。 这简直是​​令人反感。 通常,在左座我们有一个指挥官来控制飞行。 在正确的位置,我们有一名飞行员。 而且不会飞。



我不太确定NASA不会这样做来混淆媒体,因为它运作得很好。

但是回到TAEM。 TAEM带领我们经过跑道的中心线,然后沿着称为“路线对齐圆锥”的虚构螺旋线前进。 如果一切顺利,我们将与跑道保持一致,并从3000米的高度进行规划。



当然,如果我们乘坐的是常规客机,“计划”将意味着以大约255 km / h的速度,以大约每分钟230米的速度下降的三度下降路径。 但这对我们不起作用。 航天飞机的机翼短,鼻子大而粗。



它被亲切地称为飞砖。



NASA的宇航员正在训练改进的Gulf Stream II飞机,该飞机可以模拟起落架的非空气动力学特性,并带有起落架和反推发动机。





因此,我们需要一种下降的装置,它更适合于倾斜角度为20度,速度为555 km / h,下降速度为每分钟3050米以上的砖块。



为了给您提供背景信息,每分钟3050米的下降速度有多高,大约为190 km / h。 这是自由落体跳伞运动员的关键速度。





显然,我们不会像这样着陆,因此在600米的高度,我们开始抬高机头到一种称为着陆前机动的状态。 我们以飞行速度的形式浪费了能量,以换取降低我们疯狂的下降速度。 底盘位于91米处。



我们要等到最后一分钟,因为底盘会产生强烈的阻力,并且在飞行中释放后,它们再也无法举升。 我们越过跑道只有8米,飞行速度像疯了似的下降。 触摸以410 km / h的速度发生,展开降落伞,鼻子逐渐下降。



在我们对地球的背面进行制动操作后的一个小时零五分钟,我们降落了航天飞机。

...来自太空!



自然地。 您还将在哪里种植它?

我将从飞行员的角度向您展示它的外观,因为作为飞行员,我认为这在原则上是最酷的事情。



当然,我向其展示过这些的人都没有同意这是历史上最酷的事情,但我希望史蒂夫也同意。

这是STS-115的夜间降落。 我们现在正在绕行路线调整锥。 我们通过飞行员的视觉显示进行观察。 这些都是闪烁的绿色数字。 飞行速度显示在左侧。 我们大约有260-270个节点。 右边是高度。 现在我们走到8500米以下。 从上方很快,您将看到佛罗里达东海岸的景象。



这些是肯尼迪航天中心以南的灯光。

在屏幕中央有一个正方形,正方形上散发出一种模糊的钻石。 这颗钻石显示了我们的前进方向。 总的来说,事实上,指挥官现在正试图将这个盒子带到钻石上,这将使航天飞机沿着航向对准锥保持在正确的下降路径上。 顺便说一句,此框将在一段时间后变成一个圆圈...这不是很重要。 嗯,那很重要,但我不想解释如何。 在下部已经消失了的下部,因为控件是打开的,显然这是在这里,它说:CSS和HDG写在上面,即 当然。 这是“路线对齐圆锥”,在右侧有一条水平线,上面有一对三角形。 上方的三角形表示空气制动器的位置。 它的打开率大约为百分之七十,下面的三角形显示了计算机要将其放置在何处,当前情况相同。 您将看到他在移动时如何进行调整,并且将在900米(即将降落之前)进行较大的调整。

在这里,跑道出现在3000米之外。 我只是让宇航员自己说话,因为我认为这要有趣得多。 您将听到的主要声音是飞行员在着陆期间与指挥官讲话。



飞行员(PMT):“正确”。
任务专员2:“襟翼足迹”。
PLT:“现在是9000。”
PLT:“再多两个,看起来合适。”
司令(CRA):“我同意。”
PLT:“ 8000”。
KDR:“甲板上的逆风微弱。”
PLT:“ 7000”。
PLT:“你过得很好。”
KDR:“我同意。”
PLT:“ 6000”。
PLT:“好吧,5000。我的雷达很好,你的雷达也很好。”
KDR:“我同意。”
PLT:“我将看一下图像拾取设备,然后
我们走3 ...大约3000。
KDR:“ 3000。 空气制动器。”
PLT:“似乎空气制动器大约在27转左右。”
KDR:“好。”
PLT:“好,2000年。 机箱准备就绪。”
KDR:“我了解您,登机前。”
PLT:“我在种植前看到你。 我看到你有点落后。 看起来合适。 1000。最大速度为313。400。”



KDR:“机箱已发布。”
PLT:“这是机箱。 底盘正在移动。 我看到你掉在球杆上。 如果尚未添加接口,则可以添加。 表示有点高。”
KDR:“我同意。”
PLT:“高,有一百英尺。 255.精力充沛。 校正效果非常好。 有50个。我看到鼻子抬起。 30,230。嗯,不是太高,还没有时间。 来了 有22、10。您可以开始降低它。 因此,这里是7、6、5、4、3。触摸。 有一个降落伞。”



KDR:“我正在熄灭轮换。”
PLT:“我看到你跌了一个半。 下降了一半。 下降了一半。 感觉很好。”



主持人:所以,请记住:引擎不可用,因此这是降落的唯一机会。 我还想指出,这段视频大约是三分钟半前在11公里处开始的。 对于客机来说,这是相当典型的飞行高度。 因此,请想象一下您的飞机机长说:“女士们,先生们,我们正开始向费城(或其他地方)下降。 我们即将在地球上。”

“接近时间”是指三分半钟。 但是航天飞机是那样飞的,就是这样。

谢谢啦



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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN472212/


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