5. Система управления движением ка. Подсистемы управления движением центра масс ка:

В процессе эксплуатации КА может возникать потребность в изменении его траектории

движения (параметров орбиты). Примером целенаправленного изменения параметров орбиты КА является коррекция высоты полета, которая уменьшается под воздействием аэродинамического сопротивления со стороны остаточной верхней атмосферы Земли. Для осуществления данной задачи в составе обеспечивающих бортовых систем КА присутствует подсистема управления движением центра масс КА. Основным исполнительным прибором (органом) указанной подсистемы является реактивный двигатель (см. рис. 1), вектор силы тяги T P которого проходит через центр масс КА. Соответственно, в состав подсистемы управления движением центра масс

КА также входят баки хранения топливных компонентов для работы реактивного двигателя

Приближенный расчет массовых и геометрических характеристик компонентов подсистемы управления движением

6. Система управления движением КА. Выбор характеристик компонентов системы управления ориентацией и угловой стабилизацией КА

Системы ориентации и угловой стабилизации КА в зависимости от исполнительных

органов бывают активными и пассивными. На рисунке 2 показаны основные виды систем

ориентации и угловой стабилизации КА.

7. Гравитационная система ориентации ка:

Гравитационная система ориентации относится к пассивным системам и поэтому не

требует для своего функционирования затрат энергии или массы, запасенных на борту КА. Ее

функционирование основано на использовании гравитационного момента, который возникает в

случае, если КА спроектирован таким образом, что момент инерции относительно оси ориентации

имеет значительно меньшее значение, чем момент инерции относительно других осей.

Такого эффекта можно добиться путем специальной компоновки в размещении масс КА,

например, в виде гантели или удлиненного цилиндра (см. рис. 3). Аналогично получается

гравитационный момент, если на специальных штангах вынести за пределы корпуса КА грузы.

G1 - гравитационная сила, действующая на m1

G2 - гравитационная сила, действующая на m2

8. Ориентация и угловая стабилизация ка с помощью реактивных двигателей:

С помощью реактивных двигателей малой тяги можно осуществлять активную ориентацию

и угловую стабилизацию КА. Такие системы нашли широкое применение из-за их способности

создавать большие управляющие моменты, которыми можно парировать любые возмущающие

моменты (см. рис. 11). Тяга реактивных сопел может создаваться за счет энергии сжатого газа,

разложения вещества, горения твердого или жидкого топлива.

Управляющий момент, возникающий при использовании сопл, можно определить по

выражению (4):

где Fт - сила тяги двигателя ориентации; l - длина плеча момента; α - угол между направлением

вектора силы тяги и перпендикуляром к плечу.

9. Системы ориентации ка с помощью инерционных маховиков:

Для ориентации и угловой стабилизации большинства околоземных КА массой более

2000кг используются инерционные маховики. Инерционный маховик представляет из себя

быстро вращающийся цилиндр, ось вращения которого параллельна вектору регулируемой

угловой скорости вращения КА, например, вращения по углу тангажа ᵠ (см. рис. 13а). Принцип

управления вращением в данном случае основан на законе о сохранении и изменении

кинетического момента системы твердых тел.

Как правило, инерционные маховики устанавливаются в карданных подвесах (см. рис. 13б),

что позволяет одновременно управлять по трем каналам (углам тангажа, рысканья и крена).

Устройства, основными частями которых являются инерционные маховики, установленные в

карданных подвесах, называют - гироскопическими устройствами или гироскопами.

К настоящему времени разработано большое число разнообразных систем, реализующих

способ ориентации с применением инерционного маховика, установленного в карданных

подвесах. С подобными системами Вы познакомитесь в будущем, на старших курсах, в рамках

учебных курсов по системам управления.