Нариманов Г.С. Основы теории полета космических аппаратов (1972) (1246632), страница 128
Текст из файла (страница 128)
Несколько другой подход к решению задачи применяется нри полете по «коротким» траекториям («затягиваиие» второго участка, определенные условия выбора К), Изложенный метод может быть использован для построения СУС аппаратов, входящих в атмосферу Земли с любыми гиперболическими скоростями 17.7.9. Особенности работы системы управления спуском При построении алгоритма управления требуется решать три системы уравнений [3). Первая система описывает реальное движение СА. С ее помощью получают ускорения от аэродинамических сил При этом используется угол крена у(/), который формируется в результате работы СУС с учетом динамики движения СА около центра масс. Полученные при решении первой системы значения перегрузок используются во второй си.
стеме, которая предназначена для определения текущего фазового вектора СА. При этом также учитываются ошибки в начальных данных и погрешности, возникающие при бортовых вычислениях и исполнении. Значение угла крена, удовлетворяющее текущим условиям (например, вывод СЛ в область допустимых максимальных перегрузок), определвется при решении третьей системы. При этом используется «прогноз» текущего значения качества и величины йо . Осуществляется это следующим образом.
В некоторый момент (, ~ находятся текущее (по данным акселерометров) и расчетное (из решения третьей системы) значения суммарной перегрузки Считается, что их отношение $=п««д/лр««отличается от единицы только в результате возникновения ошибки при определении плотности атмосферы и ошибки в значении и« „„,. При решении третьей системы используется значение ««9 =..
«х «чяо«т,. « Прогнозируемое качества определяется по величине отношения перегрузок К„=п«/и«, которое рассчитывается в момент каждой коррекции. Полученное значение качества К, используется при решении третьей системы. В качестве примера рассматривается работа свете»азы управления спуском аппарата, управляемого по углу крена, входящего в атмосферу Земли со скоростью 15 км/с и обладающего величиной располагаемого качества, равной 0,5 (о„=0,0002 м'/Н). Первый участок На рис.
17. 28 для указанного примера приведена зависимость требуемых значений номинального качества на перво»« участке спуска от высоты условного перицентра пря различных режимах сннжспкя СЛ. Кривая аЬ соответствует режимам спуска пря минимально возможных максимальных перегрузках (и «) ы,»достигаемых СА в конце первого участка снижения. Величина перегрузок (пм„) м„указывается на рис. 17. 28. Как следует из рис.
17. 28, перегрузка (пм„) ш слабо зависит ат высоты условного перицентра, поэтому с некоторым запасом можно принять (пм»«)«о =5,1 Следует отметить, что при достижении значения перегрузки (пм«,) „, в конце первого участка требуется мгновенный переход на минимальное значение качества (при у= 180') для обеспечения дальнейшего полета (в частности, по изоперегрузочной траектории) /(вижение аппарата левее кривой аЬ невозможно при использовании рассматриваемого номинального управления, так как СА не будет захвачен атмосферой. Кривая а/ ограничивает область максимально возможных перегрузок, которые могут быть достигнуты СА, т, е при полете ниже кривой а/ и номинальном управлении максимальные перегрузки достигают зиаченнй, недопустимых для человеческогс организма.
Кривые бс, ед и /й отражают зависимость К~=/(//«), на которой обеспечивается достижеяпе в конце первого участка соответствующих значений перегрузок (я„««) „„, 535 Наконец, прямая ЬЬ соответствует режиму полета СА на первом участке с максимальным значением располагаемого качества.
Итак, зона аЬса! является номинальной рабочей зоной. Верхняя граница коридора входа соответствует высоте условного перицентра Н„в =70,6 км, а нижняя («поминаль. (в) ная») — высоте Нпп =47 км. Величина коридора входа составляет АН, «вм =23 6 км. Из рис. 17.28 следует: чем ниже по высоте условного перицентра (в пределах допустимой зоны) входит СА в атмосферу, тем шире зона по Нп, в которой возможно движение с постоянным значением качества Кв, без какой-либо коррекции на пе во.
у стке. Действительно, в диапазоне высот Н =58-:-47 км для обеспечения условий ча в конце первого участка СА должен двигаться с К,=0,5, которому соответствует велиш 0,08 чина Н«=52,5 км и допустим разброс АН = ш5,5 км. При изменении К иа величину соответствующий диапазон значений Н» изменяется на шЗ км, Предполагается, — ! что непосредственно перед входом в плотные ело~ атмосферы высота перицентра пол. летной траектории известна с точностью до шЗ км (линия а!«(! на рис. 17. 28). Тогда л, 05 л! 0,5 0,75 -0,75 0,5 4 (лшцх)м! 70 05 00 55 50 45 40 Нп,км 5 Рис. !7.
28. Зависимость качества К! от высоты Н, условного перицентра при полете иа первом участке траектории снижения (до максимальной перегрузки; (и вх) мв, — минимально возможная перегрузка; (пм, ) д, максимально допустимая перегрузка снижение СА в зоне а!Ьс0! отвечает наиболее благоприятным условиям для построения СУС, так как в этом случае иа первом участке не требуется специального закона вправления. Указанная зона по высотам условного перицентра соответствует коридору входа АН» = 18 км (от 46 до 64 км) Как следует из рис. !7. 28, запас по высоте условного перицентра составляет 6,6 км. Вход иа меньших высотах (Н <47 км) приводит к незначительному увеличению максимальных перегрузок.
Так, при Н, =-42 км величина и ,х = 10 В результате можно определить величину прицельной высоты перицентра траек. торин возвращения Для СА с Крввп=0 5 получим Нвв»"" =56 км при значениях К!=0 3 и и »«=66 (1'вх=16 км/с). Линия р0 на рис. 17 28 отражает зависимость необходимого номинального значения качества К! на первом участке от конкретной величины условного перицеитра Н,.
В этом случае обеспечивается равный запас по управлению как на меньших, так и па больших высотах условного перицентра. При Н, > 60,5 км (точка д) начальное значение К! равно — 0,5. При последующем снижении К! должно корректироваться в соответствии с текущими и прогнозируемыми условиями спуска. Итак, на первом участке движения СУС должна обеспечить выведение СА в зону действия максимальных перегрузок пм,»=66 (для рассматриваемого примера), что соответствует среднему уровню перегрузок из всех максимально и минимально возможных.
При этом допустим разброс указанного значения и „. на величину порядка пвм Ам= ш 1,6, т, е (п>пвх)ппв <и < (ппввх )двп. Перед входом в плотные слои атмосферы СА разворачивается иа угол крена у, соответствующий требуемому значению качества, в зависимости от величины Н,. С этим значением угла крена СА снижается до момента времени (т.
Можно считать, что К= =30 с. С момента 1= 1, при необходимости проводятся коррекции качества (угла крепа) с частотой А1», необходимой для выведения СА в область заданных максимальных перегрузок им в х = 6 6. Поиск абсолютно точного максимума перегрузки пм„не обязателен: на первом участке спуска перегрузка согласно условию должна монотонно возрастать до своего максимума. При выполнении условия п,<п! ! решение третьей системы (см. предыду. ший раздел) прекращается, а значение и,, принимается за максимальное, Чтобы избе 536 жать больших ошибок при определении пы«», целесообразно использовать переменный шаг интегрирования третьей системы; до момента п<3 шаг интегрирования АГгы=3 с, а при п)3 величина А(гтг=! с.
Для решения краевой задачи можно применять любые, даже самые простые способы Действительно, прк быстродействии бортовой машины порядка 10000 простьы операций в секунду один просчет третьей системы от (т до пм««(при суммарном вре. мени не более 100 с) занимает менее 0,6 с, т. е за время А!к«=6 с число итераций практически неограничено. Второй участок После достижения максимума перегрузок, определяемого указанным выше способом, дается сигнал на увеличение текущего угла крена (на уменьшение эффективного качества) для сохранения достигнутой перегрузки пм«» и для осуществления перехода на полет по изоперегрузочной траектории.
Решение краевой задачи проводится за неко. торый интервал времени, т. е. в момент П ~ ищется значение угла крена у,р,«(требуемое для момента 0), которое обеспечит выход в область и,„» в момент А+~=!~+А(кгги (н(10, АГ«ы=2 с). Колебания величины перегрузки в пределах от (пт«) 1» до (и,» )д»«на данном участке не мешают выполнению основной задачи — гашению избытка скорости. Поэтому при решении краевой задачи выполняется единственное условие обеспечения выхода СА в область с Ап»«х= — '1, При текущей скорости У(10,5 км/с на втором участке начинается (помимо основ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
