книги из ГПНТБ / Балахонцев Б.Г. Сближение в космосе

1. Частные производные от координат по начальным значениям х0, уо, z0:

В случае сближения КА без ограничений на условия встречи продолжительность этапа ближнего наведения, как правило, невелика. Поэтому для решения некото­ рых задач, учитывая малость величины шт, можно при­

150

3. Частные производные от относительных коорди­ нат по модулю управляющего ускорения р и углам, оп­ ределяющим ориентацию вектора р:

(cos m sin m (t — tx) +

~др~

+ 2 cos / [cos (0 (x — tx) — cos cut]} -f

— ~ - [cos ш (x — /j) — cos №x] sin

151

152

Г л а в а V

М Е Т О Д Ы Б Л И Ж Н Е Г О Н А В Е Д Е Н И Я , НЕ И С П О Л Ь З У Ю Щ И Е З А К О Н Ы О Р Б И Т А Л Ь Н О Г О Д В И Ж Е Н И Я

Применение этих методов при соответствующем выбо­ ре программы позволяет получить траекторию сближе­ ния, оптимальную (или близкую к оптимальной) по то­ му или иному критерию. Однако реализация указанных методов требует наличия на борту довольно сложной аппаратуры. В ряде случаев может оказаться целесооб­ разным использовать более простые методы наведения, в которых законы орбитального движения не использу­ ются. Проигрывая в качестве процесса сближения по выбранному критерию, например по энергетике, они выигрывают в простоте их приборной реализации.

Применение методов наведения, не использующих законы орбитального движения, позволяет решить за­ дачу с помощью более простой аппаратуры и при неиз­ вестных параметрах орбиты КА. Осуществление сбли­ жения с помощью этих методов предполагает использо­ вание текущей информации о параметрах относитель­ ного движения КА. Это оказывается возможным, если движение наводимого аппарата подчинено вполне опре­ деленным связям, гарантирующим в случае их идеаль­ ного выполнения встречу двух объектов. Такого рода связи называют методами наведения. Поэтому в даль­ нейшем методы наведения, не использующие законы ор­ битального движения, будем именовать просто метода­ ми наведения.

154

Метод наведения является своего рода программой движения наводимого аппарата. Если программа пол ностью определяет закон движения управляемого объ­

ми. Методы наведения КА, основанные на использова­

Решение задачи сближения не является однознач­ ным: движение наводимого КА возможно по бесчислен­ ному множеству траекторий. Вид траектории сближе­ ния для конкретного аппарата зависит от принятого ме­ тода наведения, выбор которого определяется целым рядом факторов. К ним относятся:

— возможный диапазон изменения параметров, определяющих взаимное положение сближаемых объ­ ектов в момент начала этапа ближнего наведения;

—целевое назначение наводимого аппарата и его полетные свойства;

—возможности системы управления;

вия этапа причаливания), величину потребного управ­ ляющего ускорения (или перегрузки) и продолжитель­ ность этапа ближнего наведения. От выбора метода на­ ведения зависит функциональная схема системы наве­ дения и состав аппаратуры, необходимый для реализа­ ции сближения КА.

Ближнее наведение КА может осуществляться с по­ мощью систем самонаведения или теленаведения. Само­ наведение применяется в том случае, когда решается задача встречи непосредственно КА с целью. Если же

155

следнем случае конструктивное выполнение УП может быть более простым. Поэтому в данном параграфе бу­ дет дана краткая характеристика методов самонаведе­ ния и теленаведения. Некоторые из известных методов наведения проще реализовать с помощью системы теле­ наведения, а другие — с помощью системы самонаве­ дения. Есть и такие методы наведения, которые можно осуществить только одним из двух указанных способов управления.

Методы самонаведения. Для реализации самонаве­ дения на борту КА надо иметь устройство, измеряющее некоторые параметры относительного движения сбли­ жаемых объектов.

Рис. 5.1. Основные кинематические параметры при наведении КА на цель

В системах самонаведения, как и в других системах автоматического наведения, используется принцип уп­ равления по отклонению. В соответствии с этим принци­ пом определяется отклонение некоторых параметров истинного движения аппарата от значения этих пара­ метров, отвечающих требуемому движению. Это откло­ нение определяется в виде сигнала ошибки системы на­ ведения, который в конечном итоге воздействует на ав­ томатику двигательной установки КА и тем самым при­ водит к созданию некоторого управляющего ускорения. Чтобы сформировать сигнал ошибки, надо знать, какой метод наведения требуется реализовать.

Для задания метода самонаведения необходимо оп­ ределить требуемое положение линии визирования "(ли­ нии КА — цель) относительно какой-либо системы от-

156

кладывается связь на изменение угла пеленга %. В про­ стейшем случае требуется совпадение линии визирова­

определенному закону во времени или в зависимости от некоторых кинематических параметров, как в методе пропорционального сближения, когда угловая скорость вращения вектора скорости наводимого аппарата Ѳі пропорциональна угловой скорости линии визирования

£2л. в-

*Предполагается, что вектор тяги направлен по продольной оси аппарата(

157

ванного в пространстве направления. В этом случае не­

Условия встречи, в том числе и относительная ско­ рость в момент встречи, могут быть самыми различны­ ми. Поэтому для обеспечения сближения КА с нулевой или близкой к нулю относительной скоростью в момент их контакта применение указанных методов наведения оказывается недостаточным. Для «мягкой» встречи КА необходимо дополнительно предусмотреть управление скоростью сближения, с тем чтобы к моменту начала этапа причаливания она не превышала допустимых зна­ чений. Выбирая закон изменения скорости сближения КА, необходимо учитывать влияние этого закона на рас­ ход топлива и на другие важные показатели процесса, например на время сближения.

Методы теленаведения. Методы теленаведения, опре­ деляющие взаимное положение цели, наводимого устройства перемещения и пункта наведения (КА), т.е. трехточечные методы, можно разделить на две группы [24]. К первой группе относится метод наведения, для которого траектория требуемого движения наводимого

158

условия наведения УП должно всегда находиться на прямой, соединяющей КА и цель. Поэтому такой метод называют методом совмещения, или методом накрытия цели. Иногда указанный метод именуют методом трех точек, или наведением по лучу.

Метод накрытия цели для своей реализации требует измерения только угловых координат наводимого аппа­ рата и цели: 9 и у2. Исследование траекторий аппара­ тов, наводимых на цель по этому методу, показывает, что кривизна их в ряде случаев может быть достаточно большой. Если же относительные скорости КА и цели

Для спрямления траекторий и уменьшения динами­ ческих ошибок УП можно наводить в упрежденную точку. Такое наведение относится ко второй группе ме­ тодов наведения. В том случае, когда закон движения цели точно известен и известен закон изменения скоро­

159