Нариманов Г.С. Основы теории полета космических аппаратов (1972)

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОЛЕТА КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Под редакнней д-ра физ.-мат, наук, проф. Г. С. НАРИМАНОВА и д-ра техн. наук, проф. М. К. ТИХОНРАВОВА ИЗДАТЕЛЬСТВО «М А Ш И Н О С Т Р О Е Н И Е> Москва !972 УДК 629.782(.788ч533.6 Основы теории полета космических аппаратов. Под ред. д-ра фич.-мат. наук Г.

С. Нариманова и д-ра техн. наук М. К, Тихонравова. М., «Машиностроение», !972, стр. 608 (Серия «Основы теории полета и проектирования космических аппаратов»). В книге приведены основные сведения о космическом пространстве и планетах Солнечной системы, методы предварительного выбора траекторий полета космических аппаратов (КА), приближенные и точные методы расчета траекторий КА, методы расчета траекторий сближения двух КА, выполнения маневра и коррекции орбит. Перечислены основные системы координат. Рассмотрены задачи определения пространственно-временных характеристик видимости КА с пунктов наблюдения.

Освещены вопросы спуска КА с орбиты на Землю, изложены элементы теории аэродинамического нагрева. Книга предназначена для научных работников и инженеров — специалистов в области космической техники. Табл. 44, иллюстр. 335, библ. назв. 293. Авторы В. С. Авдуевский, Б. М. Антонов, Н.

А, Анфимов, И. К. Бажинов, В. А. Бак«аппо, В. В. Белецкий, А. И. Беляков, В. С. Берсенев, В. С. Васильев, И. П. Вечканов, В. П. Гонов, И. Б. Голуб, О. В. Гурко, А. А. Дашкое, Я. В. Дубровинский, В. А. Егоров, Б Л. Журин, Н. М. Иванов, В. В. Ивашкин, А. В. Кащиц, Р. М. Копяткевич, Б. В. Кугаенко, В.

Н Кубосов, Б. И. 'Локан, В. А. Мащенко, А. И. Назаренко,,Б. В. 'Обысов, И. Ф. Петрович, А. К. П,готонов, Г. А, Полтавец, (О. В. Полежаев, А. В. Птушенко, Д. П. Редько, В. Ф. Сидоров, В. Г. Соболевский, Б. И Столповский, В. Г. Хорошавцев, Д. М. 1(ветков, А. В. Пепелев, Г, И. Чабров, А. А. Чинарев, Л. В. Шевченко, Б. Ф. Яник, В. Д. Ястребов, И. М. Яцунский Научные редакторы О. В. Гурко, А. А. Дашков, И. Ф Петрович, В. Ф. Сидоров, Г. И.

Чабров, И. М. Яцунскии" 2-6-5 106 — 71 ПРЕДИСЛОВИЕ мвжягявгодвыя гад вввгв 1972 Запуск первого советского спутника Земли 4 октября 1957 г. открыл в истории человечества космическую эру, начало которой характеризуется все нарастающими темпами проникновения человека в космос, необычайно обильным потоком новых сведений об околоземном и межпланетном космическом пространстве. Практика освоения космического пространства выдвинула целый комплекс сложных теоретических задач, в решении которых принимают участие широкие круги специалистов из различных областей науки и техники.

В связи с бурным развитием космической техники, значительностью достигнутых с ее помощью результатов и грандиозностью выдвигаемых задач по дальнейшему освоению космического пространства назрела настоятельная необходимость систематизировать и обобщить результаты теоретических и экспериментальных исследований по теории космического полета и проектированию космических аппаратов (КА). Издание сфсновы теории полета космических аппаратов» представляет собой первую книгу из серии работ по теории полета, проектированию н применению космических летательных аппаратов.

В книге изложены основы теории полета искусственных спутников Земли, лунных и межпланетных космических аппаратов. В отличие от изданий по космонавтике, вышедших ранее в нашей стране, настоящая книга содержит значительно более об. ширные материалы по практическим задачам полета космических аппаратов, методам решения этих задач, подготовке необходимых для расчета исходных данных.

Точные методьр анализа динамики космического полета дополнены различными приближенными методиками. Табличные данные и графические материалы иллюстрируют результаты конКретных расчетов. Книга включает !9 глав. В гл. 1 описывается строение Солнечной системы, приводятся сведения о Земле, планетах, спутниках планет и другие данные о Вселенной, используемые в теоретических расчетах. Гл. П содержит описание основных систем координат, наиболее часто применив. мых на практике; в ией же даны формулы перехода от одной системы к другой.

В гл. П1 и !Т7 излагаются основы теории полета космического аппарата — уравнения невозмушенного (кеплеровского) движения и возмущенного движения под действием основных возмущающих сил, возникающих в результате влияния неравномерного распределения масс притягивающего тела, других небесных тел, атмосферы и давления солнечных лучей. В гл. Ъ', Ч1 н '17!1 приведены методики выбора межпланетных траекторий, траекторий достижения Луны и возвращения на Землю. Излагаются методы оптимизации орбит и приводится оценка влияния различного рода ошибок на полет космического аппарата. Гл.

ЧП1 включает вопросы выбора орбит и времени старта искусственных спутников Земли с учетом ряда ограничений, обусловленных особенностями решаемых задач. В гл. 1Х даны математические методы выбора оптимальных программ по углу тангажа и расхода топлива при выводе космического аппарата на орбиту с помощью ракет-носителей.

В гл. Х, Х!, ХП помещены методики определения орбит по результатам измерений, теория прогнозирования движения и методы опенки точности орбиты летящего космического аппарата. Гл.'ХП! посвягцсна вопросам движения космических аппаратов под действием двигателей малой тяги. В гл. Х!Н и ХН приводятся методики расчета коррекции траекторий и маневрн. ровання межпланетных космических аппаратов н искусственных спутников Земли, излагаются вопросы оптимизации энергетических затрат с учетом обеспечения заданной точности полета.

В гл. ХН1 описаны методы сближения для стыковки космических аппаратов илн отдельных блоков на орбите. Гл. ХН11 посвящена анализу траекторий спуска и вопросам управления прн посадке на поверхность Земли. Рассматриваются как баллистический, так и управляемый виды спуска. В гл. ХН!!! освещены основы теории аэродинамического нагрева защитного материала и рассмотрены физические явления, возникающие при прохождении космическим аппаратом плотных слоен атмосферы.

Этя сведения учитываются при оптимизации траекторий. В гл. Х1Х помещены методы расчета трасс орбит в проекции на земную понерхность и описаны условия прохождения космического аппарата через зону видимости измерительного пункта. Единицы физических величин (наименования н обозначения) приведены в книге в соответствии с проектам ГОСТа «Единицы физических величин» (см. приложение), рекомендованным Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР для практического применения.

В основу проекта этого ГОСТа положена Международная система единиц (СИ). Условные обозначения н рекомендуемая литература даны отдельно для каждой главы. ГЛАВА 7 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ВСЕЛЕННОЙ И СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ !.1. АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ 1.1.1. Система астрономических постоянных 1964 г. Уточненные отношенля лхассы Солнца н .массе планеты Мернурий ...

6110000=»40000 Венера .... 408522,6="Об Земляц-Луна .. 328915«.4 Марс..... 3098600+600 Юпитер .... !047,387«с0,004 3498,6 «б 0,5 Сатурн Уран Нептун Плутон 22930" 6 19 070 чл 21 400 000«ш40 000 Массы Венеры и Марса определены по результатам траекторных измерений американских космических аппаратов «Маринер-5» и «Маринер-4» соответственно [4], [5], масса Юпитера — по данным наблюдений малой планеты 65 Субе1е [6]. 1.1.3.

Единицы расстояний Астрономическая единица (а. е.) — среднее расстояние от Земли до Солнца: 1 а.е.=149 597900 км. Парсек (пс) — расстояние, соответствующее годичному параллаксу в 1". Годичным лараллаксом называется угол, под которым виден средний радиус земной орбиты из точки, находящейся на перпендикуляре к плоскости орбиты, восстановленном из центра Солнца. 1 по=206265 ае.=308568 10" км. Световой сод — расстояние, которое свет проходит за один год.

! световой год = 946053 ! О л км = 63239 7 а е. = 0 306595 пс. Система астрономи ~еских постоянных 1964 г. принята на ХП Генеральной ассамб- лее Международного астрономического союза (МАС) взамен системы 1896 г. Она пред- назначена для астрономических исследований (вычисления эфемерид, редукции наблюде- ний) в течение многих десятилетий В основу системы 1964 г. положен принцип стро- гого согласования постоянных с теоретическими зависимостями и данными наблюдений. При решении конкретных задач динамики космического полета ватина не только согласованность, ио прежде всего высокая точность используемых постоянных и коор- динат соответствующих небесных тел, Поэтому в равд.

1. 1, кроме астрономических постоянных системы 1964 г. (табл, 1. 1), приведены наиболее достоверные уточн»ння некоторых из них, полученные в последние годы. 1.1.2. Уточненные значения постоянных А =- а. е. = 149 597 900:Ь 130 км, ОЕ = 398 600,3 10Я мз,'ст, 63 = 132712,517 !О!» мз!сэ, Р-! = 81,3004 й- 0,0007,  — = 333 430. В о х о а х Я, хо х а х о д а а о о а $ о« с.

д" с ах с Ь Ь 8 с! о ь сч ф со ф И88 сс с Я 8 й о~ сс й Б сс о са са со сс с Б х о и о Т Я сс о сс 88 сс !! ~ 7~ О са сс сс ~О «с 8 со о" 1~ а о х о с О сс о сц * и о о а. с с о о х о — 8 8 5 х 3 х и с" » « с О1 х о ( х о сс х о Ф а а о .с а х о с х о с, О о х: О а с х а о охи о х а х а ох о с с х с о 5 3 и а с с' » ф х о о о о н « а хо ! о а а. х х л с.