Новые вертолёты NASA для Марса превысили звуковой барьер на испытаниях

Инженеры NASA провели успешные испытания роторов для будущих марсианских вертолетов. В условиях, приближенных к атмосфере Марса, кончики лопастей разогнали до скорости 1,08 числа Маха, сообщает New-Science.ru.

Эти проверки стали важным этапом в разработке аппаратов нового поколения по проекту SkyFall. Ожидается, что такие вертолеты смогут заметно превзойти возможности Ingenuity — первого летательного аппарата, совершившего управляемый полет на другой планете.

При приближении лопастей к скорости звука возникают серьезные аэродинамические проблемы. Уже примерно при 0,8 числа Маха появляются ударные волны, растет сопротивление воздуха, усиливаются нестабильные потоки и турбулентность. Все это повышает нагрузку на конструкцию.

Рекомендуем также:

1. Обычный яблочный пирог уже никто не хочет: этот десерт с малиной и кремовой текстурой сводит с ума
2. Эта копеечная жидкость творит чудеса с растениями: как правильно применять перекись водорода для подкормки

На Земле подобные сложности решают с помощью сложных испытаний и инженерных доработок. Для Марса задача труднее, поскольку его атмосфера значительно отличается от земной и имеет намного меньшую плотность.

Вертолет Ingenuity, который прибыл на Марс вместе с марсоходом Perseverance в январе 2021 года, летал только в дозвуковом режиме. Скорость концов его лопастей составляла не более 0,7 числа Маха. Такой предел выбрали специально, чтобы снизить риск неожиданных аэродинамических эффектов во время первых полетов.

Новые аппараты SkyFall должны работать в более сложных режимах. Для проверки инженеры NASA использовали специальную камеру, где давление воздуха уменьшили до уровня, соответствующего марсианским условиям. В такой среде роторы удалось разогнать до 1,08 числа Маха.

Аэродинамик NASA Шанна Уитроу-Мейзер из Исследовательского центра Эймса отметила, что испытания подтвердили возможность работы в более экстремальных условиях. По ее словам, команда рассчитывала выйти примерно на 1,05 числа Маха, но итоговый результат оказался выше ожиданий. Сейчас специалисты продолжают изучать собранные данные и допускают, что конструкция способна дать еще большую тягу.

Атмосфера Марса имеет плотность всего около 1–2% от земной. Из-за этого полеты на Красной планете требуют особых решений. Ingenuity должен был не только доказать возможность винтового полета в такой среде, но и собрать сведения для создания новых летательных аппаратов.

Первоначально Ingenuity планировали использовать всего для пяти полетов. Однако аппарат в итоге выполнил 72 вылета и завершил работу после аварии в 2024 году. Причиной стала не поломка летной системы, а ошибка при определении расстояния до поверхности во время посадки.

Инженер Лаборатории реактивного движения NASA Яакко Каррас пояснял, что скорость вращения роторов Ingenuity намеренно ограничивали. Это делали для того, чтобы даже при встречном марсианском ветре кончики лопастей не переходили в сверхзвуковой режим.

Для вертолетов нового поколения требуются более высокие характеристики. Поэтому специалистам было необходимо проверить, могут ли роторы безопасно работать на существенно больших скоростях.

Скорость звука на Марсе ниже, чем на Земле, из-за разреженной атмосферы. Она составляет около 869 километров в час, тогда как у поверхности Земли этот показатель равен примерно 1225 километрам в час. Поэтому первое число Маха на Марсе достигается при меньшей абсолютной скорости движения лопастей.

Во время испытаний инженеры проверили две схемы роторов: с тремя и двумя лопастями. Трехлопастная конструкция достигала 3750 оборотов в минуту, при которых кончики лопастей разгонялись до 0,98 числа Маха. Двухлопастный вариант с более длинными лопастями показывал тот же результат уже при 3570 оборотах в минуту. Для сравнения, роторы Ingenuity не вращались быстрее 2700 оборотов в минуту.

Затем в камере включили мощный вентилятор, создававший встречный поток воздуха. Именно при таких условиях скорость концов лопастей довели до 1,08 числа Маха.

По данным NASA, переход к таким скоростям может увеличить подъемную силу примерно на 30%. Это позволит будущим марсианским вертолетам брать на борт более тяжелые научные приборы, чем мог нести Ingenuity.

Если проект будет реализован по плану, запуск миссии SkyFall состоится в конце 2028 года. NASA намерено отправить к Марсу три вертолета нового поколения. Их задачами станут разведка районов возможной высадки людей и поиск подповерхностных залежей водяного льда.

Рекомендуем также:

1. Беляши отдыхают в сторонке: заливной пирог на кефире с сочным фаршем исчезает со стола моментально
2. Пырей исчезает без следа за считаные дни: смесь соли, уксуса и мыла очищает грядки лучше дорогой химии
3. Этот торт затмил даже легендарный «Наполеон»: сметана, вишня и сгущёнка творят настоящую магию без коржей