Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Системы управления движением центра масс КА



 

3.3.1. Системы управления манёвром КА

Виды манёвров. Программы управления. Программные уставки

Манёвром – называют управляемое движение центра масс КА, в процессе которого целенаправленно изменяются параметры орбиты КА, т.е. выполняется переход КА с одной орбиты на другую или осуществляется поддержание параметров орбиты близкими к заданным. Необходимость манёвров определяется назначением КА. Так, например, для связных КА требуется поддержание периода обращения и наклонения орбиты, для КА наблюдения – уменьшение высоты полёта над представляющим интерес районом с последующим возвратом на исходную орбиту, для возвращаемых КА – сход с орбиты с целью снижения и посадки, и т.д.

Для выполнения манёвра к КА необходимо приложить силу, создать которую в условиях космического полёта можно только с помощью двигательной установки (ДУ). В зависимости от характера приложения этой силы различают манёвры, выполняемые:

– кратковременным включением достаточно мощной ДУ (т.н. импульсные манёвры),

– длительным действием ДУ малой тяги (т.н. непрерывные манёвры).

Импульсные манёвры проще в реализации и потому находят преимущественное применение. Остановимся на их рассмотрении.

Различают одноимпульсные и многоимпульсные манёвры. Характерным для одноимпульсных манёвров является наличие общей точки у начальной и конечной орбит, каковой является точка приложения импульса тяги. Это обстоятельство ограничивает область их применения, которая, тем не менее, достаточно обширна (поворот плоскости орбиты, коррекция периода обращения, коррекция межпланетной траектории, сход с орбиты для снижения и посадки или, наоборот, для перехода на межпланетную траекторию и т.д.). Для перехода КА на орбиту, не имеющую общих точек с исходной, требуется создание не менее двух импульсов тяги.

В любом случае для выполнения манёвра должна быть рассчитана программа управления. Её содержанием для импульсных манёвров является величина и направление требуемого приращения скорости и момент его создания t0. Расчёт программ управления, состоящий в решении краевой задачи, как правило, оптимизационной, весьма сложен. Он облегчается использованием т.н. импульсного подхода, в соответствии с которым тяга ДУ принимается бесконечно большой, а продолжительность его работы, следовательно, – бесконечно малой. Это позволяет считать, что изменение скорости происходит мгновенно при неизменных координатах центра масс КА. В этом случае программный вектор и момент приложения импульса t0 могут быть определены с помощью соотношений кеплеровской теории в аналитическом виде, либо в результате несложного итерационного процесса. В качестве критерия оптимальности при расчёте программ обычно принимается , а параметрами оптимизации являются момент t0 и направление Δ .



Известны расчётные формулы для целого ряда одноимпульсных манёвров (изменения высот апогея НА и перигея Нп, аргумента перигея ωп, периода обращения Т, поворота плоскости орбиты и др.), а также для некоторых двух- и трёхимпульсных манёвров (например, для хомановского перехода между компланарными круговыми орбитами).

Программы управления задаются на борту в виде уставок. При известных и t0 программные уставки могут быть приближённо определены следующим образом.

Если ориентацию вектора тяги ДУ, направленного вдоль продольной оси КА, принять совпадающей с направлением вектора , то вектор направляющих косинусов положения продольной оси КА находится как . Отсюда нетрудно определить программные углы , требуемой ориентации продольной оси КА в инерциальной или какой-либо иной системе координат.

Программная продолжительность АУП Тп = tвык.п - tвкл.п определяется из условия

.

При величина этого интеграла определяется по формуле Циолковского:

,

где mн – масса КА в начале манёвра.

Отсюда находим .

Время начала АУП (момент включения ДУ) tвкл.п рассчитывается из условия:

,

которое определяет момент tвкл.п так., чтобы приращение скорости от работающего двигателя до момента t0 („ “) было равно приращению скорости после этого момента («+ », см. рис. 3.28).

Выключение ДУ можно было бы производить по времени его работы в момент tвык.п = tвкл.п +Тп, однако такое управление привело бы к значительным ошибкам из-за разброса тяги ДУ. Поэтому момент выключения tвык определяют как момент набора необходимой величины решением уравнения:



.

Итак, программа манёвра задаётся следующими уставками:

tвкл.п – время включения ДУ;

– углы ориентации вектора тяги;

– приращение кажущейся скорости.

 

Для многоимпульсных манёвров такой набор уставок рассчитывается для каждого импульса. В большинстве практических случаев программные уставки рассчитываются на земле, в НКУ, и затем передаются по командной радиолинии на борт КА. С появлением БЦВМ открылась возможность решать эту задачу на борту, что, безусловно, делает управление КА более оперативным и гибким.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!