В МАИ придумали комплекс для моделирования посадки первой ступени многоразовой ракеты

В МАИ придумали комплекс для моделирования посадки первой ступени многоразовой ракеты

Команда студентов Московского авиационного института разработала программно-аппаратный комплекс, который с высокой точностью моделирует управляемый спуск и посадку первой ступени многоразовой ракеты-носителя. С его помощью можно на Земле отрабатывать механику возвращения разгонных блоков. А значит космическим инженерам станет проще и дешевле создавать многоразовые ракеты. Курирует разработку старший преподаватель Военного учебного центра при МАИ, кандидат технических наук Валерий Спирягин.

— Двигатели первой ступени очень сложны и дороги в производстве, а при использовании возвращаемой первой ступени затраты можно минимизировать. Многоразовые разгонные блоки значительно ускорят и удешевят многие космические проекты, среди которых, например, создание низкоорбитальной группировки связи. Наша разработка поможет не просто просчитать поведение такого блока при посадке, но и смоделировать все физические процессы, включая снижение массы, изменение свойств атмосферы и даже инерцию от остаточного топлива в баках, — рассказал один из участников проекта, студент кафедры 610 «Управление эксплуатацией ракетно-космических систем» Ильяс Галеев.

Главная задача модели — учесть в реальном времени динамически меняющиеся условия полёта и определить, на какой миллисекунде должны включиться тяговые и рулевые двигатели, чтобы выровнять блок вертикально и снизить скорость его падения. Для этого комплекс имитирует работу ПИД-регулятора — особого устройства, которое отвечает за положение ракеты в пространстве с учётом постоянно меняющихся физических параметров.

Сейчас все параметры просчитывают отдельно, а общая картина становится понятна только во время экспериментальных пусков. Разработка маёвцев даёт более быстрый и дешёвый способ тестирования и отладки алгоритмов управления посадкой ракетных блоков уже на ранних стадиях проектирования.

Для отработки технологии за основу взяли высоту в 10 км, с которой система выстраивает маршрут движения падающей ступени с таким расчётом, чтобы к моменту посадки её скорость не превышала 5 м/с. Для просчёта движения реальных аппаратов параметры можно будет усложнить.

— Разработанный подход является фундаментальным для дальнейшего внедрения новых и совершенствования старых алгоритмов для поиска лучшего решения задачи оптимального построения траектории, — объясняет участник проекта, студент кафедры 601 «Космические системы и ракетостроение» Роман Голубцов.

Следующий этап — создание нейросетевой архитектуры, которая будет не просто помогать в расчётах, но и выстраивать в реальном времени оптимальный путь возвращения ракеты с учётом нестандартных аэродинамических воздействий и других физических законов. Это позволит быстро находить самый эффективный способ стабилизации падающей ступени и минимизировать расход топлива при посадке — то есть решит одну из главных экономических и технических задач в области многоразовых ракетных пусков.