Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Венера считается планетой земной группы. Принято считать, что в далеком прошлом (около 4 миллиардов лет назад) атмосфера Венеры напоминала земную, но затем в ее атмосфере начали происходить изменения, и возникший парниковый эффект, который изменил атмосферу до текущего состояния [1]. Предполагается, что изучение второй от Солнца планеты поможет предсказать похожие изменения и на Земле.
В качестве технического средства (ТС) исследования атмосферы Венеры используется мультироторный летательный аппарат (МРЛА). Предполагается, что аппарат размещен в конструкции спускаемого аппарата типа «Вега» [2].
МРЛА принадлежит к типу летательных аппаратов (ЛА) вертикального взлета и посадки, сконструирован по схеме мультикоптера, несущие винты установлены по вертолетной схеме и жестко закреплены на балке [2].
К основным подсистемам МРЛА относятся:
1) cистема отделения.
2) cиловая установка с винтомоторной группой (ВМГ). ВМГ — устройство, которое создает тягу и состоит из двигателя, воздушного винта и некоторых дополнительных узлов, систем и агрегатов;
3) cистема управления (СУ) электродвигателями;
4) cистема накопления энергии;
5) cистема обеспечения функционирования аппаратуры [3].
Как для любого технического средства в целом, так и для его подсистем, находящегося в атмосфере Венеры, крайне непросто обеспечить стабильное функционирование. Основной проблемой для любого технического средства, попавшего на Венеру, считается влияние на него коррозии, возникающей из-за дождей, которые состоят из серной кислоты. Эта же проблема распространяется и на МРЛА.
Венера считается планетой с крайне высокой активностью вулканов. Из-за частых и многочисленных извержений вулканов происходит колоссальное высвобождение серы. Происходят химические реакции: сера взаимодействует с избыточным количеством углекислого газа в атмосфере Венеры, вместе с влиянием высоких температур, присутствием испарений водяного пара и солнечными лучами образуется серная кислота. Поэтому атмосферу Венеры принято называть сернокислотной [4].
В силу неизбежного влияния сернокислотной среды атмосферы на ТС, в нашем случае, на МРЛА, рассмотрены последствия этого влияния на подсистемы аппарата, а также даны рекомендации по предотвращению последствий такого влияния:
1. Система отделения. При сильном окислении механизмов отделения данной подсистемы возможна задержка по времени при отделении МРЛА от спускаемого аппарата (СА), что может привести к неудовлетворительному результату миссии по исследованию атмосферы Венеры. Также, попадание серной кислоты в виде капельной конденсации на элементы системы отделения приводит к преждевременному срабатыванию системы (или и вовсе к разрушению системы аэростатного зонда, на которой закреплены МРЛА), что повлечет за собой:
2. Силовая установка c ВМГ. В конструкции винта присутствуют подшипники. При попадании в них влаги, в частности, капельного конденсата сернокислотной среды атмосферы Венеры, появляется коррозия. Во избежание этого следует надлежащим образом обеспечить необходимую защиту подшипника, выбрав качественное, износостойкое уплотнение.
В случае же попадания конденсата в подшипник и дальнейшего воздействия сернокислотной среды атмосферы Венеры, сборочный узел может стереться, так как происходит окисление его поверхности. Зачастую, такая ситуация возникает из-за:
В результате увеличения шероховатости, как следствие, увеличивается и трение, а это, в свою очередь, вызовет процесс износа материалов с последующим полным отказом функционирования всей ВМГ, что повлияет на стабильность функционирование всего МРЛА;
3. СУ электродвигателями, система накопления энергии и система обеспечения функционирования аппаратуры. Эти три подсистемы относятся к блоку электроники. Из-за неспособности винтов, находящихся под воздействием влияния на них коррозии, вращаться должным образом, система управления электродвигателями либо произведет экстренное отключение ВМГ, либо электроника начнет перегреваться и плавиться. Так или иначе, оба вышеописанных варианта приведут к выведению МРЛА из строя и завершению миссии по исследованию Венеры.
Коррозию, которая может возникнуть на самих электрических платах, принято называть электрохимической коррозией. Ее влияние негативно сказывается на таких важных компонентах, как:
Негативное воздействие кислотных дождей в виде испарений серной кислоты на электрические компоненты МРЛА приведет к неспособности аппарата справляться с поставленными задачами.
Электрохимическая коррозия является результатом химической реакции, в которой после разрыва металлических связей атомы металла и атомы, входящие в состав окислителя, образуют химическую связь. Для защиты от электрохимической коррозии используется метод, заключающийся в активной защите металлов от коррозии, при котором постоянный ток подается на защищаемое электрооборудование таким образом, что оборудование становится катодом или анодом. При достижении желаемого защитного потенциала ток коррозии становится ниже, чем при других потенциалах. В случае же применения метода внешнего тока постоянный ток подается через выпрямитель, управляемый потенциалом [5]. Вместе с вышеописанными методами защиты электроники немаловажным будет ее качественная изоляция от окружающей среды, не пропускающая капельный конденсат внутрь.
4. Конструкция МРЛА. Корпус ТС также проходит «испытание на прочность» атмосферой Венеры. Образование коррозийных элементов на конструкции способно:
Таким образом, в представленной работе мультироторный летательный аппарат рассмотрен как техническое средство, функционирующее в непростых и агрессивных венерианских условиях, в частности, в сернокислотной среде атмосферы планеты. В ходе исследования проведен анализ влияния капельной конденсации серной кислоты на пять основных подсистем аппарата, а также даны рекомендации по устранению проблем, появление которых возможно во время нахождения такого аппарата в атмосфере Венеры.
