Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. Бортовые системы управления космическими аппаратами (2010), страница 3

1.2 показаны схема выведения и циклограмма включениямаршевого двигателя при выведении на геостационарную орбиту. Приэтом отмечен момент сброса дополнительных топливных баков (ДТБ).Отделение КА осуществляется либо непосредственно после последнего выключения МД (в ориентации, полученной на моментРис. 1.2 Схема выведения и циклограмма включения маршевого двигателяпри выведении на геостационарную орбитуПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯБОРТОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИвыключения МД), либо после выполнения специальных маневров,обеспечивающих приведение РБ в заданную ориентацию, а также закрутку КА (по требованию заказчика).После отделения КА на участке автономного полета по целевойорбите РБ проводятся сеансы радиоконтроля целевой орбиты, уводРБ, радиоконтроль орбиты увода и заключительные операции по приведению блока в безопасное состояние (сброс давления из баков,баллонов и магистралей РБ). Космический аппарат начинает самостоятельный полет.1.2.

Функции и состав бортовой системы управленияБольшинство требований к БСУ не зависит от назначения КА. Однако есть и специфика. В частности для КА ДЗЗ, как правило, требуется высокая точность стабилизации (10-4-10-5 град/сек), а такжевысокая точность определения ориентации (порядка 1 угл.мин).

Водних случаях (КА «Монитор-Э ») съемки местности проводятся сеансно, в том числе с переориентациями КА, допускаются угловые маневры на нерабочей части витка для проведения операций калибровкиинформационных датчиков (командных приборов). В других случаях(КА «Канопус-Вулкан») требуется постоянная ориентация в орбитальной системе координат (ОСК) (см. приложение I), угловые маневры для калибровки не допускаются. Кроме того, могутпредусматриваться специальные ориентации для союстировки целевой аппаратуры и астроприборов БСУ (КА «Электро-Л»). Также могутвыдвигаться специальные требования по обеспечению солнечной ориентации в интересах тепловых режимов целевой аппаратуры.В соответствии с типовыми требованиями БСУ выполняет следующие основные функции:– управление движением КА вокруг центра масс с использованием входящего в его состав комплекса электромеханических исполнительных органов;– отработка заданной программной ориентации КА в базовойсистеме координат в соответствии с полетным заданием или с1516БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИиспользованием командной информации от бортового комплекса верхнего уровня;– определение параметров движения КА вокруг центра масс вбазовой системе координат и осуществление стабилизации КА в заданной ориентации с требуемой точностью;– определение текущих параметров траекторного движения КАс использованием информации, поступающей от аппаратуры спутниковой навигации – АСН (низкие орбиты) или бортового баллистического прогноза с периодической коррекцией из НКУ (высокие орбиты);– демпфирование остаточной угловой скорости КА после отделения от разгонного блока (РБ) с использованием комплекса управляющих двигателей-маховиков (КУДМ) или газовых двигателей;– автономное (без участия НКУ) обеспечение приведения КА взаданную ориентацию после завершения демпфирования;– выполнение «разгрузки» КУДМ (уменьшение накопленногокинетического момента) с использованием магнитных исполнительных органов (низкие орбиты) или двигательной установки;– включение и выключение двигателей на интервалах коррекции орбиты КА при заданной ориентации вектора тяги – по команднопрограммной информации из НКУ;– управление работой двигателей;– управление ориентацией солнечных батарей с использованиемаппаратуры из состава системы энергоснабжения;– управление работой пиросредств КА и электрочек;– формирование команд управления целевой аппаратурой, системой электроснабжения (СЭС);– управление режимами работы системы телеметрических измерений (СТИ) на основании управляющей информации, поступающей из НКУ;– управление работой средств обеспечения теплового режима;– контроль правильности работы приборов БСУ и процессовуправления движением вокруг центра масс КА;ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯБОРТОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ– автоматическое парирование последствий отказов или отклонений в управлении при функционировании БСУ, выявленных в результате контроля;– формирование телеметрической информации о состоянии аппаратуры БСУ, процессах управления и характеристиках движения КАвокруг центра масс и траекторного движения для передачи ее в СТИ;– формирование текущей информации о параметрах движенияКА, параметрах состояния БСУ для передачи в целевую аппаратуру ипоследующей трансляции в НКУ;– ведение бортовой шкалы времени с заданной точностью относительно шкалы системы единого времени (СЕВ), в том числе с выдачей потребителю секундной метки.Необходимыми составными частями БСУ (рис.

1.3) являются:– бортовая цифровая вычислительная система (БЦВС), решающая основные задачи системы управления и обеспечивающая информационное взаимодействие с другими подсистемами;– блоки силовой автоматики (БСА), обеспечивающие коммутацию электропитания и электрическое взаимодействие со смежнымисистемами, имеющими аналоговый вход (выход);– информационно-измерительная система (ИИС); ее состав и характеристики определяются условиями функционирования КА, решаемыми задачами и предъявляемыми точностными требованиями;– исполнительные органы (ИО); их состав и характеристикиопределяются инерционно-массовыми характеристиками КА и заданными требованиями по динамике и точности стабилизации.Связь БЦВС с перечисленными блоками и системами, а также сцелевой аппаратурой (ЦА) и СТИ осуществляется в соответствии сГОСТ Р 52070-2003 [8] по мультиплексному каналу обмена (МКО-1).По второму, отдельному, каналу обмена (МКО-2) бортовая аппаратуракомандно-измерительной системы (БАКИС), обеспечивающая приемданных от НКУ, связана с БЦВС и ЦА.

БЦВС является контроллеромшины (КШ) по отношению ко всем устройствам, кроме БАКИС, поотношению к которой БЦВС является оконечным устройством (ОУ).17ШРис. 1.3 Структурная схема бортовой системы управленияШ2(канал верхнего уровня)-1(канал нижнего уровня)18БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯБОРТОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИИИС формирует вектор параметров состояния R космического аппарата, который поступает в БЦВС, где используется в вычислительных алгоритмах.

В результате формируется вектор управления ,который передается на исполнительные органы. БСА получают отсмежных систем вектор сигналов S и передают на смежные системывектор команд К. Командно-программная информация поступает изНКУ через телекомандную систему в БСУ, а аналоговая и цифроваятелеметрическая информация – в обратном порядке.

ЦА также обменивается с БСУ командно-программной информацией. На рис. 1.3 –1.8 пунктирными линиями обозначены смежные системы.Структура первой из разработанных в МОКБ «Марс» системуправления КА «Монитор - Э » представлена на рис. 1.4. Типовыечерты этой структуры четко прослеживаются и в последующих разработках для КА «KазСат» (рис. 1.5), «Экспресс-МД1» (рис.

1.6),«Электро-Л» (рис. 1.7), «Спектр-Р» (рис. 1.8). На рис. 1.4–1.8 принятыследующие обозначения:АД – астродатчик;АОСБ – аппаратура ориентации солнечных батарей;АПУ ДУ – аппаратура преобразования и управления двигательной установкой;АРК СЭС – аппаратура регулирования и контроля системы электроснабжения;АСН – аппаратура спутниковой навигации;АТМИ – аналоговая телеметрическая информация;АФС – антенно-фидерная система;БАКИС – бортовая аппаратура командно-измерительной системы;БПК – блок подачи ксенона;БРТК – бортовой радиотрансляционный комплекс;БССД – бортовая система сбора данных;БСУ – бортовая система управления;БУ – блок управления;1920БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИБУ СНИПИ – блок управления системы накопления и преобразования информации;БУВ ПК – блок управления вентиляторами приборного контейнера космического радиотелескопа;БУВ ФК – блок управления вентиляторами фокального контейнера космического радиотелескопа;БУК – блок управления и контроля;БХК – блок хранения ксенона;БЦВС – бортовая цифровая вычислительная система;БШВ – бортовая шкала времени;ВИРК – высокоинформативный радиокомплекс;ГГАК – гелиогеофизический аппаратурный комплекс;ГД – газовые двигатели;ГИВУС – гироскопический измеритель вектора угловой скорости;ДМ – двигатель-маховик;ДСР – датчик стопорного режима;ДУ – двигательная установка;КПИ – командно-программная информация;КПУ – коммутационно-преобразующее устройство;КРТ – космический радиотелескоп;КУДМ – комплекс управляющих двигателей-маховиков;КШ – контроллер шины;МД – маршевый двигатель;МКО – мультиплексный канал обмена;МСУ-ГС – многоспектральное сканирующее устройство гидрометеорологического обеспечения;МУБС – механическое устройство солнечной батареи;НГ ДУ – нагреватели двигательной установки;НКПА – наземная контрольно-проверочная аппаратура;ОУ – оконечное устройство;ПК – пироклапан;ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯБОРТОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИПКТР – подсистема контроля температурного режима;ПОЗ – прибор ориентации на Землю;ППРВЭ – пиропатроны раскрытия внешних элементов;ПСА – панхроматическая съемочная аппаратура;ПТ – пиротехника;ПЭ – пироэлементы;РБ – разгонный блок;РДСА – распределенного доступа съемочная аппаратура;РК – разовая команда;РКН – разовая команда непосредственного исполнения;РКУ – релейная команда управления;СБ – солнечная батарея;СДП – солнечный датчик положения;СКЭ – система контроля электризации;СМК – силовой магнитный комплекс;СНИПИ – система накопления и преобразования информации;СОСБ – система ориентации солнечных батарей;СОТР – система обеспечения теплового режима;ССНИ – система сбора научной информации;СТИ – система телеметрических измерений;СУ ОНА – система управления остронаправленной антены;СЭС – система электроснабжения;ТД СОС – термодинамическая система ориентации спутника;ТКС – телекомандная система;ТМС-Б – блок телеметрической системы;У16 – устройство-привод АОСБ;ЦА – целевая аппаратура;ЭК ДУ – электроклапаны двигательной установки;ЭП – электронный прибор.21Рис.