avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2025-9-1-101-112SRXHZCavroen-40Research ArticleАВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКАAVIATION AND ROCKET-SPACE ENGINEERINGCовершенствование инерционных разделяющихся пенетраторов путем учета особенностей их ударного внедрения в исследуемые небесные телаImproving inertial separating penetrators considering the features of their impact penetration into the studied celestial bodiesЛеунЕ. В.LeunE. V.

ЛЕУН Евгений Владимирович, кандидат техниче­ских наук, ведущий инженер

141402, Московская область, г. Химки, ул. Ленинградская, 24

AuthorID (РИНЦ): 367560

AuthorID (SCOPUS): 57200722184

LEUN Evgeny Vladimirovich, Candidate of Technical Sciences, Lead Engineer

Moscow region, Khimki, Leningradskaya St., 24, 141402

AuthorID (RSCI): 367560

AuthorID (SCOPUS): 57200722184

stankin1999@mail.ruЧаловС. А.ChalovS. A.

ЧАЛОВ Сергей Александрович, ведущий инженер

141402, Московская область, г. Химки, ул. Ленинградская, 24

CHALOV Sergey Alexandrovich, Lead Engineer

Moscow region, Khimki, Leningradskaya St., 24, 141402

chalovs@mail.ruАО «НПО Лавочкина»РоссияLavochkin AssociationRussian Federation20253003202591101112Copyright © Леун Е.В., Чалов С.А., 20252025Леун Е.В., Чалов С.А.Leun E.V., Chalov S.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/40

В статье рассматриваются факторы, способные негативно повлиять на создание надежной радио­связи инерционного разделяющегося пенетратора после его ударного внедрения в грунт ис­следуемого небесного тела с орбитальным аппаратом. Проведен расчет и анализ перегрузок, действующих на носовую головную и антенную части и показано, что перегрузка на вторую мо­жет быть в десятки раз больше, чем на первую. Проведен расчет и анализ входных диаметров воронок, образующихся от ударного внедрения пенетратора в разные грунты исследуемого не­бесного тела. Рассмотрены возможности совершенствования пенетраторов за счет использова­ния сегментированных, телескопических и гибридных наконечников, а также обратного отстрела антенны, позволяющие снизить скорость удара и перегрузки при ударном внедрении пенетрато­ра в грунт исследуемого небесного тела.

The article considers factors that can negatively affect the creation of reliable radio communication between an inertial separating penetrator after its impact penetration into the soil of the studied celestial body and an orbital vehicle. The authors conduct the calculation and analysis of overloads acting to the forward head and antenna parts. Moreover, the research demonstrates that the overload on the antenna part can be dozens of times greater than on the forward head. The authors also present the calculation and analysis of the input diameters of the funnels formed from the impact penetration of the penetrator into different soils of the studied celestial body. The research considers possibilities of improving penetrators by using segmented, telescopic and hybrid tips, as well as reverse shooting of the antenna, which allow reducing the impact speed and overloads during impact penetration of the penetrator into the soil of the studied celestial body.

космические исследованиянебесное телореголитпенетраторударное вне­дрениесегментированный наконечниктелескопический наконечникгибридный наконечник.space researchcelestial bodyregolithpenetratorimpact penetrationsegmented tiptelescopic tiphybrid tip.ReferencesЛеун Е. В., Нестерин И. М., Пичхадзе К. М., Поляков А. А. [и др.]. Обзор схем пенетраторов для контактных исследований космических объектов // Космическая техника и технологии. 2022. № 2. С. 103–117. EDN: AMJBCU.Leun E. V., Nesterin I. M., Pichkhadze K. M., Polyakov A. A. [et al.]. Obzor skhem penetratorov dlya kontaktnykh issledovaniy kosmicheskikh ob′′yektov [Review of penetrator designs for contact studies of space objects]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii. Space Technique and Technologies. 2022. No. 2. P. 103–117. EDN: AMJBCU. (In Russ.).Леун Е. В., Добрица Д. Б., Поляков А. А. [и др.]. К во­ просу выбора конструкционных материалов для создания многофункциональных инерционных пенетраторов // Вест­ник НПО им. С. А. Лавочкина. 2023. № 4 (62). С. 80–86. DOI: 10.26162/LS.2023.62.4.011. EDN: WGHDNK.Leun E. V., Dobritsa D. B., Polyakov A. A. [et al.]. K voprosu vybora konstruktsionnykh materialov dlya sozdaniya mnogofunktsional’nykh inertsionnykh penetratorov [On the question of the choice of structural materials for the creation of multifunctional inertial penetrators]. Vestnik NPO im. S. A. Lavochkina. 2023. Vol. 4 (62). P. 80–86. DOI: 10.26162/LS.2023.62.4.011. EDN: WGHDNK. (In Russ.).Писецкий В. В. Высокоскоростное проникание пене­тратора в различных режимах его деформирования в песча­ный грунт: дис. … канд. техн. наук. Саров, 2021. 132 с.Pisetsky V. V. Vysokoskorostnoye proniknoveniye penetratora v razlichnykh rezhimakh yego deformatsii v peschanyy grunt [High-speed penetration in various modes of its deformation into sandy soil]. Sarov, 2021. 132 p. (In Russ.).Герасимов С. И., Травов Ю. Ф., Иоилев А. Г. [и др.]. Экс­периментальное и теоретическое исследование высокоско­ростного проникания длинных стержневых ударников в песок // Журнал технической физики. 2022. Т. 92, № 3. С. 392–404. DOI: 10.21883/JTF.2022.03.52134.275-21. EDN: CBCTJR.Gerasimov S. I., Zubankov A. V., Kalmykov A. P. [et al.]. Eksperimental′noye issledovaniye dvizheniya udarnika v solenom l′du [Experimental and theoretical study of highvelocity penetration of long rod projectiles into sand]. Zhurnal tekhnicheskoy fiziki. Technical Physics. 2022. Vol. 92, no. 3. P. 392–404. DOI: 10.21883/JTF.2022.03.52134.275-21. EDN: CBCTJR. (In Russ.).Герасимов С. И., Зубанков А. В., Калмыков А. П. [и др.]. Экспериментальное исследование движения удар­ника в соленом льду // Прикладная механика и техниче­ская физика. 2020. Т. 61, № 4 (362). С. 54–58. DOI: 10.15372/ PMTF20200407. EDN: FECVWQ.Gerasimov S. I., Zubankov A. V., Kalmykov A. P. [et al.]. Eksperimental′noye issledovaniye dvizheniya udarnika v solenom l′du [Experimental study of impactor motion in salt ice]. Prikladnaya mekhanika i tekhnicheskaya fizika. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2020. Vol. 61, no. 4 (362). P. 54–58. (In Russ.).Petorvic J. J. Review Mechanical properties of ice and snow // January Journal of Materials Science. 2003. Vol. 38. P. 1–6. DOI: 10.1023/A:1021134128038.Petorvic J. J. Review Mechanical properties of ice and snow. January Journal of Materials Science. 2003. Vol. 38. P. 1–6. DOI: 10.1023/A:1021134128038. (In Engl.).Slyuta E. N. Physical and mechanical properties of the lunar soil (a review) // Solar System Research. 2014. Vol. 48, no. 5. P. 330–353. DOI: 10.1134/S0038094614050050. EDN: SENWRV.Slyuta E. N. Physical and mechanical properties of the lunar soil (a review). Solar System Research. 2014. Vol. 48, no. 5. P. 330–353. DOI: 10.1134/S0038094614050050. EDN: SENWRV. (In Engl.).А. с. 1649218 СССР, МПК F 25 C 1/00, С 09 К 3/24. Способ получения искусственного льда / Рогожин С. В., Чеверев В. Г., Вайнерман Е. С. [и др.]. № 4694538; заявл. 23.05.1889; опубл. 15.05.1991. EDN: BMVUOZ.SU 1649218 SSSR, IPN F 25 C 1/00, S 09 K 3/24. Sposob polucheniya iskusstvennogo l’da [Method of producing artificial ice] / Rogozhin S. V., Cheverev V. G., Vaynerman E. S. [et al.]. No. 4694538/13. (In Russ.).Керкхоф Ф., Гольке В., Гольдсмит В. [и др.]. Физика быстропротекающих процессов: пер. / под ред. Н. А. Златина. Москва: Мир, 1971. 352 с.Kerckhoff F., Gohlke W., Goldsmith W. [et al.]. Fizika bystroprotekayushchikh protsessov [Physics of Fast Processes] / Ed. by N. A. Zlatin. Moscow, 1971. 352 p. (In Russ.).Марахтанов М. К., Велданов В. А., Духопельников Д. В. [и др.]. Моделирование механизма разрушения кос­мических аппаратов в результате инерциального взрыва их металлических узлов при столкновении // Вестник Москов­ского авиационного института. 2017. Т. 24, № 1. С. 17–25. EDN: YGSBOV.Marakhtanov M. K., Veldanov V. A., Dukhopel’nikov D. V. [et al.]. Modelirovaniye mekhanizma razrusheniya kosmicheskikh apparatov v rezul’tate inertsial’nogo vzryva ik hmetallicheskikh uzlov pri stolknovenii [Modeling a spacecraft fracture mechanism occurring as a result of its metal components inertial explosion at collision] // Vestnik Moskovskogo aviatsionnogo institute. Aerospace MAI Journal. 2017. Vol. 24, no. 1. P. 17–25. EDN: YGSBOV. (In Russ.).Леун Е. В., Добрица Д. Б., Поляков А. А., Сысоев В. К. Анализ особенностей возникновения инерциального взрывав задачах высокоскоростных ударов металлических пенетра­торов в исследуемое небесное тело и метеорно-техногенных частиц в элементы космических аппаратов // Омский науч­ный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое ма­шиностроение. 2022. Т. 6, № 2. С. 99–110. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-99-110. EDN: GOWALR.Leun E. V., Dobriza D. B., Polyakov A. A., Sysoev V. K. Analiz osobennostey vozniknoveniya inertsial′nogo vzryva v zadachakh vysokoskorostnykh udarov metallicheskikh penetratorov v issleduyemoye nebesnoye telo i meteornotekhnogennykh chastits v elementy kosmicheskikh apparatov [The analysis of features of occurrence of inertial explosion in problems of high-speed impact of metal penetrators into the studied celestial body and meteor-technogenic particles into elements of spacecraft]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2022. Vol. 6, no. 2. P. 99–110. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-99-110. EDN: GOWALR. (In Russ.).Велданов В. А., Смирнов В. Е., Хаврошкин О. Б. Лун­ный пенетратор: снижение перегрузок, управление проника­нием // Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы. 1999. Т. 33, № 5. С. 490.Veldanov V. A., Smirnov V. E., Khavroshkin O. B. Lunnyy penetrator: snizheniye peregruzok, upravleniye pronikaniyem [Lunar penetrator: reducing overload, controlling penetration]. Astronomicheskiy Vestnik. Issledovaniye Solnechnoy Sistemy. 1999. Vol. 33, no. 5. P. 490. (In Russ.).Аппроксимация функции одной переменной. URL: https://planetcalc.ru/5992/ (дата обращения: 10.02.2025).Approksimatsiya funktsii odnoy peremennoy [Approximation of one variable function]. URL: https://planetcalc.ru/5992/ (accessed: 10.02.2025). (In Russ.).Глазырин В. П. Деформирование и разрушение не­однородных материалов и конструкций при ударе и взрыве: дис. … д-ра физ.-мат. наук. Томск, 2008. 249 с.Glazyrin V. P. Deformatsiya i razrusheniye neodnorodnykh materialov i konstruktsiy pri udare i vzryve [Deformation and destruction of heterogeneous materials and structures under impact and explosion]. Tomsk, 2008. 249 р. (In Russ.).Федоров С. В., Велданов В. А., Гладков Н. А., Смир­нов В. Е. Численный анализ проникания в стальную преграду сегментированных и телескопических ударников из высоко­плотного сплава // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия Маши­ностроение. 2016. № 3 (108). С. 100–117. EDN: WBKDOT.Fedorov S. V., Veldanov V. A., Gladkov N. A., Smirnov V. E. Chislennyy analiz proniknoveniya v stal'nuyu pregradu segmentirovannykh i teleskopicheskikh udarnikov iz vysokoplotnogo splava [Numerical analysis of penetration of segmented and telescoic projectiles of high density alloy into the steel target]. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. N. E. Baumana. Seriya Mashinostroyeniye. Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Mechanical Engineering. 2016. No. 3 (108). P. 100–117. EDN: WBKDOT. (In Russ.).Федоров С. В. Высокоскоростное проникание в грун­тово-скальные преграды удлиненных и сегментированных ударников // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. 2011. № 4-4. С. 1819–1821. EDN: TBGQHP.Fedorov S. V. Vysokoskorostnoye proniknoveniye v gruntovo-skal'nyye pregrady protyazhennykh i segmentirovannykh udarnikov [High-velocity penetration of elongated and segmented projectiles into soil-rock targets]. Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. N. I. Lobachevskogo. Vestnik of Lobachevsky University of Nizhni Novgorod. 2011. No. 4-4. P. 1819–1821. EDN: TBGQHP. (In Russ.).Орлова Ю. Н. Комплексное теоретико-эксперимен­тальное исследование поведения льда при ударных и взрыв­ных нагрузках: дисс. ... канд. физ.-мат. наук. Томск, 2014. 189 с.Orlova Yu. N. Kompleksnoye teoretiko-eksperimental′noye issledovaniye povedeniya l′da pri udarnykh i vzryvnykh nagruzkakh [Complex theoretical and experimental study of ice under impact and explosive loads]. Tomsk, 2014. 189 p. (In Russ.).Папченко Б. П., Хегай Д. К., Сысоев В. К., Юдин А. Д. [и др.]. Трансформируемая мачта солнечного паруса на основе приводов из материалов с эффектом памяти формы // Из­вестия высших учебных заведений. Приборостроение. 2021. Т. 64, № 1. С. 71–76. DOI: 10.17586/0021-3454-2021-64-1-71-76. EDN: PCSIRH.Papchenko B. P., Khegay D. K., Sysoev V. K., Yudin A. D. [et al.]. Transformiruyemaya machta ul'trafioletovogo parusa na osnove privodov iz materialov s effektom pamyati formy [Transformable solar sail mast based on drives made of shape memory materials]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Priborostroyeniye. Journal of Instrument Engineering. 2021. Vol. 64, no. 1. P. 71–76. DOI: 10.17586/0021-3454-2021-64-1-71-76. EDN: PCSIRH. (In Russ.).Финченко В. С., Пичхадзе К. М., Ефанов В. В. Наду­вные элементы в конструкциях космических аппаратов — прорывная технология в ракетно-космической технике: мо­ногр. Химки: Научно-производственное объединение им. С. А. Лавочкина, 2019. C. 488. EDN: KKDBIZ.Finchenko V. S., Pichkhadze K. M., Efanov V. V. Naduvnyye elementy v konstruktsiyakh oblachnykh apparatov — proryvnaya tekhnologiya v raketno-kosmicheskoy tekhnike [Inflatable elements in spacecraft structures — breakthrough technology in rocket and space sphere]. Khimki, 2019. 488 p. EDN: KKDBIZ. (In Russ.).Ляшук А. Н., Завьялов С. А., Лепетаев А. Н. Проекти­рование высокочастотного автогенератора для ударостойких применений // Динамика систем, механизмов и машин. 2014. № 4. С. 43–46. EDN: SYOTQN.Lyashuk A. N., Zavyalov S. A., Lepetaev A. N. Proyektirovaniye vysokochastotnogo avtogeneratora dlya udarostoykikh primeneniy [Design of high frequency oscillator for high shock applications]. Dinamika sistem, mekhanizmov i mashin. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2014. No. 4. P. 43–46. EDN: SYOTQN. (In Russ.).Брагин И. В., Моисеев М. В., Истяков И. В. [и др.]. Си­стема глобального телеметрического контроля изделий ракет­но-космической техники на основе бортовых фазированных антенных решеток или многолучевых коммутируемых антен­ных систем // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2013. № 1. С. 60–69. EDN: QCICJH.Bragin I. V., Moiseev M. V., Istyakov I. V. [et al.]. Sistema global'nogo telemetricheskogo kontrolya izdeliy raketnokosmicheskoy tekhniki na osnove bortovykh fazirovannykh antennykh reshetok ili mnogoluchevykh kommutiruyemykh antennykh system [Global system of telemetric control products rocket and space technology on the basis of airborne phased antenna arrays or multibeam switched antenna systems]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy Rossii. Radioelektronika. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2013. No. 1. Р. 60–69. EDN: QCICJH. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.