Вейцель В.А. Радиосистемы управления (2005) (1151989), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Основ- гл от химических, с Олнечных или ядерных источников. Ос ными характер нстиками системы электроснабжении являются и объем, приходшцнесн на единицу полезнои мощ НОС ее масса и м, прих и именжотся хи- ти. П и кратковременном действии системы пр ти. Ри и .льном — солнечные мические источники энергии. а при длнтв ерные.
В настоящее время наибслее распространены солнечные батареи. В ззвиснмости от раамеров их и щн лебл ятков Ватт до нескольких киловатт. Фотозлеко и- менты батареи м ба " алой мощности размещаются прямо на р у- се КА, а для болье мощных делаются специальные панели, ориентиру емые на Солнце во время полета КА. Система термоя емого регулщювавия предназначена для обеспечения гребу атурного режима КА. Для бортовой аппаратуры нор- температурного 40' С, а я ялкзне- мальными счнтакттся температуры от О ло ', дл ентельностн экипажа — от 15 до 2б" С.
дея'хе В бортовой комплекс управления входят три основные сис- темы: система управления бортовой аппаратурой, системы ориентации и упра е равления движением и система обмена инфор- мацией с наземным комплексом управления. Современные бортовые комплексы управления строятгл на основе вычнслн- ~х комплексов, иногда образующих распр, е числительную сеть из встроенных в указавные системы микропроцессоров. Основными Функциями системы управления бортовой аппаратурой являются бтормирование управляющих воздействий, синхронизация н диагностика работы бортовой аппаратуры. Для пилотируемых КА в состав этой системы вводится подсистема ручного управления КА.
Система упрзвленнн движением обеспечивает ориентаплю и стабнлнмщию КА, утцзавлевие движением центра масс при маневре, коррекции, спуске. В ее состав могут входить подсистемы автономной навигации, подсистемы сближения и стыковки, а для пилотируемых КА — еще и подсистема ручного управления движением центРа масс и вокруг центра масс. Вся бортовая аппаратура КА должна надежно работать в течение длительного времени в условиях космоса — при повьппенной радиации и в состоянии невесомости. а также выдерживать большие перегруаки при выведении КА на орбиту и его торможении при посадке. 2.2. Траектории движения космических аппаратов 2.2.1.
Системы координат Траектории полета КА имеют активные участки, на ноторых работают двигатели, и пассивные, на которых двигатели не работают. Прн полете КА активные и пассивные участки могут чередоваться. Точки траекторкн. в которых выключаются двигатели, вавываютса зраквчкымк. Вывод КА на орбиту, переход с одной орбиты на другую, сближение и стыковка нескольких КА. снижение и посадка на поверхность происходят на активных участках полета.
Снижение и посадка на поверхность Земли и других планет, имеощих плотную атмосферу. возможны также при неработающих двигателях аа счет аэродинамических свойств КА и применения специальной парашютной снстмзы. Формы траектории н продолжительности зктквных участков различны в зависимости от решаемых КА задач. ОснОвную Отсть Времени пслятв КА нахОдится ва пассиВных участках траектории. При движении по нни действующие на КА сялы известны с относительно высокой точностью.
Поэтому в первом приблнженнп можно считать, что траектории пассивного полета являются детерминированными и определяютгл начальнымп параметрами движения КА в граничных точках. Для описания движения КА обычно используют иверциальную систему координат с началом, расположенным в центре осэ. ттс влзллль Ггввккчеккв кезкгккк Тачка Кеееквею За вколекктккк Рва. 2.2.
Геоцентрическая арбвтзльвзя авоюмз каордввет Рве. 2.1. Геапиг~рнчкскзв экваторизльвел система ююрдвват Р"г- 2 4 ИзмеРительная (тааацевтрвческзк) снегемз каардвнат Рис. 2.3. Геадезвческвв сястема коардннзт 37 новнога паля тяготения, в котором происходит полет КА. При рассмотрении движения КА в пределах земного тяготения используется геоцентрическая система, при полете вокруг Луны, планет или Солнца — селено-, планета- или гелиоцевтри геская снстгыа, На рис. 2.1 приведена геоцентрическая экваториальная система координат О хуг.
Начало координат — центр Земли, опорная плоскость — плоскость вкватора. Ось х направлена в точку весеннеш равноденствия 'у, ось г проходит через Северный полюс, а ось у направлена так, чтобы система координат была правой. Точка весеннего равноденствия находится на линни пересечении зклиптикн (плоскости орбиты Земли) с плоскостью зкватора Земли. Через зту точку центр Солнца 21 марта переходит из южной половины небесной сферы в северную. Геацентричеекой вкваториальной декартовой системе координат соответствует сферическая екваториальная системе, в которой положение точки определяется радиусом-вектором р и углами: б — склонения и а — прямого восхождения. Декартовы координаты связаны са сферическими соотношениями х рсоебсовп, у=р сааба(па, г=рюпб.
(2.1) Уравнения орбитального движения КА унрощзются при переходе к орбитальной системе координат, т. е. при опнсзннн движения в плоскости. Геоцентрическая орбитальная система О х„у г„изображена на рис. 2.2. Начало координат — центр Земли, опорная плоскость — плоскость орбиты КА. Ось у„на- правлена в точкУ пеРигеЯ (пеРигеем называе бмй центру Земли точка оРбиты); ось хв располагаетси в плоскости орбиты и направлена в сторону движения в пернгее; ось г„дополняет систему да правой. Положение втой системы координат относительно геоцентрнческой системы Озхуг определяетгл тремя углами".
наклонением орбиты б аргументом перигея ю и долготой вссходягцега узла П (Π— нисходящий узел). Положение КА в плоскости орбиты описывается радиусом-вектором р и углом б, отсчитываемым от направления на перигей. Местоположение наземных пунктов удобно определять в жестко связанной с Землей геодезической системе координат , Озх'у'г' (рис. 2.3). Начало геодезической системы — центр Земли, опорная плоскость — плоскость экватора. Ось х' обравуегся пересечением плоскости Гринвнчского меридиана с плоскостью зкватора, ась г' проходит через Северный полюс, а ось у' направлена так, чтобы система координат была правой. Геодезической декартовой системе координат соответствует сферическая система, в которой положение точки определяется модулем радиуса-вектора г .
широтой в и долготой 1. Для перехода от декартовых координат к сферическим геодезическим нужно воспользоваться соотношениями (2.1], заменив РздиУс-вектоР Р на гз, склонение б шиРотой Р, а пРЯъюе восхождение и долготой Х. При наблюдении за КА нспальз)чат измерительную (тапоцентри гескую] систему координат О,х„ур, (рис. 2.4).
Ке центр совмещается с точкой аемной поверхности, в которой находит- ся ивмерительный пункт. Ось л, лежит в плоскости местного горизонта и направляетея на север, ос р„падает ь сов с местяой вертикалью, а ось з, выбирается так, чтобы система координат б ой. Топоцентрической декартовой системе соответст- ыла щюв вует сферическая система, в которой положение КА эвдаетс я ой да В, у и у м аб. ра~ Все точки земной поверхности, оставаясь неподвиж ными в геодишчеекой системе, перемещаются в центр гео нческай системе координат с яат с запада на восток соответственно суточному вращению Земли вокруг оси з = з' с угловой скоростью Й = 15 град/ч.
Линейнал скорость (и/с) нх движения составляет р = гэОэсоз гр = 465сое~р, (2.2) ро где гз — расстояние от центра Земли до рассматриваемой точки, т. е. радиус Земли, среднее значение которого приближенно разно 6311 км; в — широта рассматриваемой точки. 2.2.2. Вй))ы 1))36дп)))йй Рассмотрим движение КА при запуске с поверхности Земли (рис. 2.5).
Вывод КА на заданную орбиту производится на активном участке АВ. Все КА стартуют вертикально вверх, чтобы по кратчайшему пути преодолеть плотные слои атмос- эта пса Граэичзэз Пери р Рэс. 2Л. граекторэв КА эрн старте с псверхвостн Земли а з аиз Х„ аэз аПе где Х„, Х'„, Х, — проекции возмущающих снл на координатные оси. (2Л) ферм- За'-чм автономная инерциальная система управлен изменяя угол тангажа, выводит КА на прямолинейный участок, на котором происходит выключение двигатели.
В граничной точке В управление заканчивается. Дальше КА совершает пассивный полег. Нз рис. 2,5 изображены три варианта траектории пассивного полета КА: БР. ИСЗ и межпланетного КА. Уравнение траектории полета КА определяется вторым законом Ньютона. Рассматривая КА в качестве матчрнэльной д =Р/т. (2.3) Здесь Р— результирующий вектор действующих на КА сил; Ю вЂ” вектор ускорения; т — месса КА. При пассивном полете КА силу Р удобно представить суммой Р=Р ЬК=тй+К, (2.4) где Р— сила гравитационного притяжения КА центральным полем Земли (Р— тй); 6 — ускорение свободного падения; К вЂ” сумма возмущающих сил, вызванных отличием формы Земли от сферы, сощютивлением атмосферы, влиянием Солнца, Луны и другими причинами.
Потенциал гравитационного полн Пе = «э/Р* (2.5) где «з 3,936 . 10з кмз/сз — гравитационный параметр Земли (произведение гравитационной постоянной иа массу Земли); р — модуль радиуса-вектора точки в геопвнтрической экваторизльной системе координат. Ускорение свободного падения, являясь напряженностью гравитационного поля. в геоцентрической декартовой системе координат находится как 3 = -бгздПе = -( у-1+ -у — ) + -д--)г), (2 6) где й й )г — единичные векторы координатной системы.
С учетом (2.4) — (2.6) выражение (2.3) в проекциях на оси геоцентрической декартовой системы коордияат можно представить в виде Для решения системы из трех дифференциальных уравнений второго порядка прн известных значениях Км К и К, достаточно шести начальных условий. Такими условиями могут быль трн координаты граничной точки хе, рэ, зэ и три составляющих вектора скорости в этой точке хе, у„, зэ. Прн учете всех возмущаюгцих факторов интегрирование дифференциальных уравнений (2.7) возможно только числеинымн методами и производится на ЭВМ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
