Сихарулидзе Ю.Г. Баллистика и наведение летательных аппаратов (2-е изд., 2013) (1246775), страница 78
Текст из файла (страница 78)
п. 8.3).Ошибки по скорости, углу наклона траектории и высоте в точке страгиванияможно оценить в эквивалентных вариациях массы выводимой полезной нагрузкис использованием производных∂mpl,∂Vbp∂mpl,∂θbp∂mpl.∂hbpСтатистический анализ возмущенных траекторий СН методом Монте-Карлопозволяет оценить математическое ожидание и предельные ошибки параметров.Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»372Глава 8. Динамика воздушного стартадвижения в точке страгивания другим способом по сравнению с мажоритарными оценками. Полученные результаты хорошо совпадают с представленнымив табл. 8.4 данными.Начальная ошибка траектории РН по времени составляет ±2 с, а начальнаяошибка по дальности находится в пределах ±0.5 км.
Приведенные результатысоответствуют принятой модели возмущений.Таблица 8.4Ошибки параметров движения РН в точке страгиванияИсточники ошибокПараметрытраекторииначальныеошибкивариации массы СНи случайный ветердискретныйпорыв ветраСуммарныеошибкиВремя, сЗемная скоростьотносительноповерхностиЗемли, м/сУгол наклонатраектории, градВысота, м(барометрическая)Расстояниеот начальной точкиманевра «Горка», м±1.5±0.4±1.6±2.2±6±33.0 (с ветром)±0.3 (без ветра)±8±34.5 (с ветром)±10 (без ветра)±1±1±1.9±2.4±180±28±120±218±450±90±250±5208.3.
КОНЦЕПЦИЯ НАВЕДЕНИЯ С КОМПЕНСАЦИЕЙ НАЧАЛЬНЫХ ОШИБОКТребования к орбите, на которую выводится КА, зависит от его функциональногоназначения. Заданная орбита обеспечивается выбором времени старта и траекторииактивного участка.Если РН запускается с обычного стартового устройства, то ошибки начальныхкоординат отсутствуют. Тогда необходимо обеспечить только нулевую ошибкувремени старта.При воздушном старте с подвижного «пускового устройства» возможны начальные ошибки по координатам и времени. Эти ошибки накапливаются в процессеполета СН к месту старта и выполнения вертикального маневра для созданияусловий квазиневесомости с целью безопасного десантирования РН.Начальные ошибки по координатам и времени старта передаются от самолетной навигационной системы в систему управления РН, в которой используетсягиростабилизированная платформа и датчики спутниковой навигационной системы«ГЛОНАСС» и GPS.
Затем возникают следующие задачи:• необходимо компенсировать полностью или частично начальные ошибки покоординатам и времени в зависимости от требований к орбите, на которуювыводится КА;.Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»8.3. Концепция наведения с компенсацией начальных ошибок373• необходимо разработать концепцию наведения РН на активном участке,которая позволяет компенсировать начальные ошибки в точке страгиванияпо координатам и времени;• необходимо оценить допустимые начальные ошибки, которые могут бытькомпенсированы на активном участке РН с приемлемыми потерями массывыводимой полезной нагрузки.Решение этих задач зависит от требований к орбите КА, которые определяютсяего целевым назначением.
Можно выделить три задачи управления, соответствующие трем основным классам орбит.8.3.1. Требования к орбитам. Задача 1. Орбита с заданной высотой и наклонением. Если заданы только высота круговой орбиты и ее наклонение, то всеостальные элементы могут меняться в достаточно широких диапазонах. В томчисле, положение плоскости орбиты в инерциальном пространстве может бытьпроизвольным (т. е. начальная долгота восходящего узла не фиксирована), точкаи время выхода КА на заданную орбиту могут отличаться от номинальных.Такие ограниченные требования к орбите предъявляются во многих практическихзадачах, когда не надо фиксировать плоскость орбиты.Решение задачи 1 не предъявляет специальных требований к точности самолетного участка.
СН обеспечивает требуемый азимут пуска РН в момент десантирования. Начальные ошибки положения точки страгивания РН и ошибка по временистарта могут быть частично компенсированы на активном участке или перейтив ошибки получаемой опорной орбиты, если они не превышают заявленной точности выведения КА. В этом случае применяются обычные методы терминальногоуправления на активном участке РН, которые обеспечивают максимальную массувыводимого КА.Задача 2. Орбита с заданной высотой и плоскостью движения. Если заданывысота круговой орбиты и положение плоскости орбиты в инерциальном пространстве, т. е. начальная долгота восходящего узла и наклонение, то свободнымипараметрами остаются точка и время выхода КА на опорную орбиту.Такая задача возникает при построении орбитальных группировок спутниковтипа «ГЛОНАСС», GPS и др.
В этом случае запуск РН должен быть осуществленв заданное время, чтобы выведенный КА оказался в требуемой плоскости орбиты, которая определенным образом «привязана» к инерциальному пространству.Тем самым обеспечивается требуемая трасса спутника на поверхности Земли.Возможный параллакс точки страгивания РН (начальная ошибка по боку) можетбыть устранен маневром по углу рыскания, выполняемым РН на активном участкеодновременно с обычным маневром по тангажу.Решение задачи 2 требует более точного выдерживания момента страгиванияРН по сравнению с задачей 1, чтобы минимизировать начальный параллакси потерю массы полезной нагрузки на его компенсацию.
Начальный параллаксзависит не только от ошибки времени страгивания РН, но и от наклонения заданнойорбиты. Если орбита близка к экваториальной, то влияние ошибки временистрагивания РН на начальный параллакс оказывается наименьшим. Если орбита.Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»374Глава 8. Динамика воздушного стартаблизка к полярной, то влияние ошибки времени страгивания РН на начальныйпараллакс будет наибольшим.Задача 3. Встреча с орбитальной станцией в конце активного участка.Задача встречи на орбите предъявляет наиболее высокие требования по точностивыведения. КА должен быть выведен на заданную орбиту, например, орбитальнойстанции в заданную точку и заданное время.
Это означает, что все параметрыорбиты КА заданы, включая точку и время выхода на орбиту. Момент страгиванияРН выбирается таким образом, чтобы орбитальная станция находилась в требуемойточке в этот момент времени: орбитальная станция должна отстоять от точкивстречи на угловое расстояние (начальную фазу), которое станция проходит заноминальное время активного участка РН.Анализируя задачи 1 ÷ 3, можно установить, что две первые задачи требуют,в основном, устранения начальных ошибок в точке страгивания по дальностии боковому смещению, т. е. устранения начальной ошибки положения точки страгивания из-за наличия самолетного участка. При этом можно устранять каждую изошибок раздельно.Ошибки по дальности устраняются за счет увеличения или уменьшения тяги двигателя второй ступени и/или двигателя КРБ.
Изменение тяги двигателяпри сохранении рабочего запаса топлива приводит к изменению времени работы ступени, т. е. к изменению не только дальности активного участка, нои его продолжительности. Однако это несущественно для задач 1 и 2. Боковоесмещение точки страгивания устраняется, как правило, введением маневра порысканию.В задаче 3, вместе с начальной ошибкой положения точки страгивания, следуетустранить еще начальную ошибку по времени страгивания РН, что равнозначноошибке времени запуска при наземном старте. Боковое смещение точки страгивания РН в задаче 3 тоже устраняется маневром по рысканию.В связи с тем, что можно раздельно управляться по дальности и боковому смещению, ниже рассматриваются только начальные ошибки по дальности и временив точке страгивания РН для упрощения анализа. Кроме того, как будет показано,начальная ошибка по боковому смещению на порядок меньше начальной ошибкипо дальности.
Необходимо выбрать два параметра управления для компенсациидвух начальных ошибок, по дальности и времени в точке страгивания.8.3.2. Управление посредством изменения величины тяги двигателя КРБ.При вариации величин тяг двигателей второй ступени и КРБ предполагается,что удельные тяги сохраняются, т. е. секундный расход топлива пропорционаленизменению величины тяги.Из сравнения эффективности вариаций величин тяг двигателей второй ступении КРБ следует, что больший эффект достигается при вариации тяги двигателяКРБ. При одинаковом проценте форсирования/дросселирования тяги двигателяКРБ изменение массы выводимой полезной нагрузки оказывается в 4 ÷ 5 разменьше, а изменение времени активного участка оказывается почти в два разабольше [8.6].
Поэтому ниже рассматривается управление посредством вариациитяги двигателя КРБ. Рассмотрим ступенчатое изменение величины тяги двигателя.Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»8.3. Концепция наведения с компенсацией начальных ошибок375КРБ, как показано на рис. 8.9, и найдем условие выдерживания номинальноговремени активного участка при таком управлении.На участке «a», т. е.
до переключения величины тяги, предполагается вариациятяги δPa относительно номинальной величины PUSB . Длительность этого участкаta = tsw , а расходуемый запас топлива mpr a (где tsw — момент времени переключениявеличины тяги двигателя КРБ, отсчитываемый от начала участка работы КРБ). Научастке «b», т. е. после переключения величины тяги, предполагается вариацияδPb относительно номинальной величины PUSB . Длительность этого участка tb ,а расходуемый запас топлива составляет mpr b .Рис. 8.9. Схема управления путем изменения величины тяги двигателя КРБПри рассматриваемом управлении имеются три свободных параметра: вариациивеличины тяги δPa и δPb и момент переключения tsw .
Два параметра должныиспользоваться для компенсации начальных ошибок по дальности ΔL0 и повремени Δt0 . Третий параметр можно использовать, например, для обеспечениямаксимального маневра по дальности или уменьшения потерь массы полезнойнагрузки на управление траекторией.Траекторию с варьированной тягой КРБ можно называть для краткости «возмущенной», хотя эта вариация тяги используется для управления траекторией и неявляется возмущением в обычном понимании. Параметры движения для такойтраектории можно также называть возмущенными.Условие равенства времен возмущенной и номинальной траекторий выведенияэквивалентно соотношению tUSB+Δt0 = tUSB , где tUSB— возмущенное время работыКРБ, tUSB — номинальное время работы КРБ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
