Аннотация:
Инженеры НАСА недавно провели испытания в Лаборатории реактивного движения в Южной Калифорнии, США, и успешно позволили кончику ротора марсианского вертолета нового поколения ненадолго превысить скорость звука. Испытания проводились на «25-футовом космическом симуляторе», который может имитировать тонкую, холодную углекислую атмосферу Марса, всего было выполнено 137 испытаний.
Плотность марсианской атмосферы составляет около 1% от земной, что затрудняет получение достаточной подъемной силы вертолетами. Чтобы улучшить летные характеристики, инженерам приходится вращать несущие винты на чрезвычайно высоких скоростях. Ранее, когда марсианский вертолет НАСА «Ingenuity» выполнял свою миссию, скорость ротора была ограничена до менее 2700 об/мин, чтобы избежать сложных аэродинамических эффектов, которые могут возникнуть после приближения к звуковому барьеру, а также для предотвращения внезапных потоков воздуха, таких как пылевые дьяволы, которые толкают кончик ротора в сверхзвуковое состояние.
В этом испытании использовался трехлопастной ротор, разработанный Американской авиационной экологической корпорацией. Инженеры сначала извлекли воздух из моделируемой кабины, затем ввели углекислый газ с давлением, близким к марсианской среде, и постепенно увеличили скорость воздушного потока и частоту вращения ротора. Когда скорость вращения достигает 3750 об/мин, скорость вершины несущего винта достигает примерно 0,98 Маха. Впоследствии команда продолжила увеличивать наветренный поток воздуха и, наконец, довела скорость кончика несущего винта до 1,08 Маха.
Результаты показывают, что сверхзвуковое вращение увеличивает подъемную силу самолета примерно на 30%. Это означает, что будущие марсианские вертолеты, как ожидается, будут нести более тяжелые научные инструменты, более совершенные датчики и батареи большей емкости, что позволит им выполнять более длительные исследовательские миссии на малой высоте, охватывающие более широкий диапазон.
Исследовательская группа также протестировала двухлопастной ротор, разработанный для концепции миссии SkyFall. Поскольку его лопасти немного длиннее, аналогичную, почти сверхзвуковую, скорость вращения можно получить, когда скорость вращения достигает примерно 3570 об/мин.
Аэродинамик Шанна Уитероу-Мейзер из Исследовательского центра Эймса НАСА рассказала, что первоначально команда ожидала, что скорость ротора достигнет 1,05 Маха, что было бы идеально, но финальное испытание достигло 1,08 Маха. Инженеры все еще анализируют данные и, возможно, найдут больше возможностей для улучшения тяги в будущем.
Соответствующие результаты испытаний были включены в требования к проектированию миссии «SkyFall». Миссия планирует использовать технический опыт «Ingenuity» и доставить на Марс три марсианских вертолета нового поколения уже в декабре 2028 года. Испытательная кампания финансируется проектом НАСА по исследованию Марса и направлена на улучшение грузоподъемности и летных характеристик будущих марсианских самолетов.
Комментарии