Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск КА по измерениям от ГНСС (2017) (1246989), страница 23
Текст из файла (страница 23)
1.2. Баллистические схемы реализации дальнего сближенияВ СССР и США отработка первых стыковок начиналась с использованиясхем сближения, позволяющих обеспечивать стыковку в течение первых пятивитков. Так, в СССР в 1960-х годах было реализовано четыре полета (КА «Востою>, «Космос» и «Союз»), причем один групповой полет («Космос-212» «Космос-213») завершился автоматической стыковкой через47мин послестарта. В США было проведено шесть пилотируемых полетов КАв ходе одного из которых стыковка бьmа проведена через94 минGemini,после старта.Опыт, накопленный при отработке сближения и стыковки кораблейGemini,был использован при реализации трех полетов по пятивитковой схеме сближения с ОСSkylab.Для реализации схем, обеспечивающих стыковку в течение несколькихвитков после выведения активного КА, необходимо точно знать начальныйфазовый угол между стыкующимися объектами.
Увеличение допустимогофазового диапазона повышает устойчивость к различным нештатным ситуациям. Поэтому после выведения на орбиту станции «Мир» было принято решение перейти к двухсуточной схеме реализации дальнего сближения. Поэтой схеме длительное время осуществлялось сближение кораблей с МКС.Схема двухсуточного сближения заключается в следующем.После выведения КА «Союз» в плоскость орбиты МКС на втором виткепроводятся тестовые проверки системы управления движением,после чегов ЦУП по результатам радиоконтроля орбиты (РКО) на первом и втором витках рассчитывают параметры первых двух маневров. Выполнение этих маневров после РКО на третьем витке обеспечивает переход КА на орбиту фа14зирования с последующим пассивным полетом в течениепрохождения «глухих»(6-11)витков. Послевитков, на которых отсутствует видимость сроссийских наземных измерительных пунктов (НИП), по результатам РКО на12- 16 виткахпроводится расчет третьего маневра, вьmолняемого на 17-м полетном витке.
Цель этого маневра-скорректировать ошибки, накопленныеза первые сутки полета. Затем опять в течение14 витковосуществляется пассивный полет по орбите фазирования. После проведения РКО наках в БЦВК КА «Союз» на3228- 30витвитке вводится уточненный вектор состояния,который позволяет системе управления движением автономно проводитьрасчет и выполнение заключительных маневров сближения.На рис.3 .1представлена циклограмма основных событий в рамках двухсуточной схемы.
Как видно, большая часть времени автономного полета КК«Союз ТМА» приходится на пассивный полет по орбите фазирования приминимальном количестве управляющих операций. Раскладка по операциям вдвухсуточной схеме, состоящей из33 витков,9 витков.РКО до и после маневров отводитсяпоказывает, что на проведениеОколо8 витковуходят на контроль точности проведения РКО и на технологические операции проведениярасчетов маневров и подготовки данных для БЦВКственно). На протяжении еще12(3,5и4,5витка соответвитков отсутствуют зоны видимости НИП и3.1. Реализация сближения кораблей «Союз» и «Прогресс» с орбитальной станцией137Первые суткиполетаDV1 f V2fЗона$~11Полетные виткиманевраlc:V lc:/ ld23416'-" 15 6 17 18 19l 10 1 11 l 12 113===:>Vз tВторые суткиАвтономное сближение ~полетаDЗона маневра ~маневраddc/do"'Полетные114 1 15 1 161I 17 I 1s I19 I 20витки ===:>cflddddI 21 1 22 I 23 I 24 I 25 l 26 l 27 I 2s I29 l 30 I 31 I 32 IТретьи суткиполета~Точкаl____rv' прицеливаниАвтономноеаfСовместныйсближение 4полет с МКС~Р fIСтыковкаlЗона маневраПолетныеРис.ddс/dо"'133 1 34 I 35 1 36 1витки ===:>3.1.
Циклограмма реа.JШза:ц:ии двухсуточной схемы сближенияникакие операции не проводятся. И только на4витках проводится включение двигателей маневрирования КА «Союз ТМА». Использование АСН фактически сводит на нет необходимостьсти НИП и921витка(12витков вне зоны видимовитков для РКО). Проведение автономных расчетов с помощьюБЦВК КА «Союз ТМА» эквивалентно работам, запланированным на8 витках3329, получим 4-6-контроля точности РКО и расчета маневров. Таким образом, вычитая извитков существующей двухсуточной схемы сближениявитковую схему сближения.Чем короче период сближения, тем меньше начальный фазовый угол и,следовательно, жестче требования к точности его задания.
Благодаря наличию участка пассивного полета активного КА появляется возможность говорить о допустимом диапазоне начальных фазовых углов, что облегчает требование предстартового обеспечения необходимой фазы. Так, при одновитковой схеме сближения точность задания начального фазового угла можетбыть0,4°, а при четырехвитковойсхеме фазовый диапазон достигает уже20°.Опыт управления МКС показывает, что благодаря соответствующему планированию маневров поддержания высоты орбиты станции можно обеспечитьГлава1383. Относительная навигация по измерениям АСН при сблю,сении КАнеобходимый фазовый угол в день старта с достаточной точностью, а значит,задание начальной фазы в диапазоне20° вполне может быть реализуемо.Ограничение продолжительности сближения важно также по причине,связанной с потерей работоспособности космонавтов вследствие наступления«болезни невесомости».
Как правило, полная адаптация к невесомости проходит в течение первых двух-четырех суток. Поэтому целесообразно рассмотреть четырех- и трехвитковую схемы сближения.В соответствии с предлагаемой четырехвитковой схемой предусматривается последовательное выполнение следующего сценария. КА выводится вплоскость орбиты цели на первом суточном витке. Затем, исходя из РКОизмерений на первом витке, в зоне НИП второго витка с помощью установокв БЦВК вводится текущий вектор состояния, на основе которого проводитсярасчет четырехимпульсной схемы сближения.
Интервал маневрирования привыполнении первых двух импульсов располагается между зонами видимостиНИП на втором и третьем витках, третий и четвертый импульсы жестко закреплены на расстоянии, которое проходит корабль за виток и полвитка, соответственно, до расчетной прицельной точки, располагающейся на пятомвитке полета за8 ... 13мин до прохождения кораблем экватора.
После проведения короткого фазирования на протяжении одного витка, определения параметров орбиты путем РКО на третьем витке и их передачи в БЦВК корабляна четвертом витке КА автономно проводит расчеты и выполняет третий ичетвертый маневры сближения. Алгоритм работы КА на заключительном автономном участке соответствует существующему при двухсуточной схемесближения.
Стыковка проводится в зоне слежения российских НИП на пятомвитке. Соответственно время от выведения до стыковки по этой схеме составит-6ч (в настоящее время при двухсуточной схеме длительность операциисближения- 49- 50ч).Циклограмма основных событий,рехвитковой схеме сближения, представлена на рис.согласночеты3.2.Анализ четырехвитковой схемы показывает, что ее длительность соответствует пределу допустимых требований к продолжительности стартовогодня для экипажа.
Если учитывать время от момента пробуждения экипажав день старта до стыковки, включающее-8 ... 1Оч предстартовой подготовкиСтыковкаt tЗакладка уставок1fи111Полетные1Автономное сбл ижениеV1V2!Зона маневра!~2СовместныйТочкаприце;~~~я ~~⇒345витк иРис.полет с МКС3.2. Циклограмма реализации четырехвитковой схемы сближения3.1. Реализация сближения кораблей «Союз» и «Прогресс» с орбитальной станциейи6139ч полета до стыковки, то итоговая продолжительность стартового дня составит-14 ... 16ч.
Кроме того, во время всех ответственных операций, такихкак выведение и стыковка, экипаж должен находиться в скафандрах, что сучетом времени на надевание скафандра в предстартовый период составит9околоч. Еще один аргумент в пользу дальнейшего сокращения длительности полета КА заключается в том, что после стыковки на пятом витке наступает длительный период отсутствия связи и в случае нештатной ситуации пристыковке исключается возможность поддержки экипажа со стороны ЦУП.В соответствии с циклограммой четырехвитковой схемы (см.
рис.3.2)напервом витке после выведения проводится только РКО, и, следовательно,продолжительность этого витка не влияет на длину фазового диапазона. Основываясь на имеющемся опыте управления КА «Союз ТМА» во времясближения, предлагается начать маневрирование сразу после вьmедения. Притаком подходе при сокращении длительности сближения до трех витков длина фазового диапазона аналогична ранее рассмотренному в рамках четырехвитковой схемы. На рис.3.3приведена циклограмма трехвитковой схемысближения.СтыковкаАвтономное сближениеТочкаЗона ном.маневраприцели~ния ~~ч,,,/нип2032Полетныенип20 3317 3 114 252Совместныйполет с МКС3мин4виткиРис.3.3.
Циклограмма реализации трехвитковой схемы сближенияСогласно этой схеме первые два импульса перехода на орбиту фазирования выполняются исходя из предположения номинального выведения космического корабля. Их можно рассчитать по вектору состояния МКС и номинальному вектору выведения КА заранее, до старта ракеты-носителя (РН), ипередать в БЦВК корабля, включив в полетное задание, или непосредственнов зоне НИП первого витка сразу после отделения РН. Место расположенияпервых двух импульсов находится в области между зонами слежения НИПпервого и второго витков, что позволяет определить фактические параметроввыведения КА на опорную орбиту на основании РКО первого витка, обеспечить передачу на корабль текущего вектора состояния и параметры корректирующего двухимпульсного маневра уже в зоне видимости НИП второговитка.
Необходимость введения в схему сближения корректирующего двухимпульсного маневра определяется тем, что фактическая опорная орбита выведения КА отличается от номинальной и это приводит к появлению шести-140Глава3. Относительная навигация по измерениям АСН при сблю,сении КАмерного вектора промаха в прицельной точке сближения. Так как каждыйимпульс имеет три составляющие, два импульса корректирующего маневрапозволяют полностью ликвидировать все шесть параметров вектора промаха.Проведение корректирующего маневра осуществляется на интервале междуконцом зоны видимости НИП на втором витке и началом автономного участка сближения, причем длительность этого интервала должна составлять неменее полвитка, чтобы ликвидировать боковое рассогласование между фактической орбитой космического корабля и орбитой МКС.
Импульсы корректирующего маневра рассчитываются по фактическому вектору выведения КАна опорную орбиту с учетом номинального исполнения первых двух фазирующих импульсов. Параметры корректирующего маневра могут быть такжерассчитаны автономно БЦВК КА, как в четырехвитковой схеме сближения.Далее, после зоны маневра, следует автономный участок, завершающийсястыковкой в зоне видимости четвертого витка, что соответствует длительности полета в три витка или около4,5ч.Таким образом, трехвитковая схема сближения обладает существеннымипреимуществами перед более длинными схемами сближения с точки зренияудобства экипажа и возможности поддержки экипажа со стороны ЦУП. Однако рассмотренная схема базируется на номинальных параметрах выведенияКА и выдачи первых двух фазирующих импульсов. При отклонении реальных параметров выведения или фазирующих импульсов от номинальныхсближение может быть сорвано.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
