Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
183
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
7.74 Mб
Скачать

допустимое время выполнения операции Гд будет опре­ деляться моментом входа цели в сферу радиуса DÄ , центр которой совпадает с положением базового КА на орбите, и моментом выхода цели из этой сферы. При этом пред­ полагается, что за время прямого и обратного перелета устройства оно не выходит за пределы сферы радиуса D a .

д I — ,

1

1

)

1

 

0,2

0,4

0,6

J3

Рис. 6.12. Зависимость суммарной характеристи­ ческой скорости от параметра ß

Рассмотрим в первую очередь случай, когда цель и базовый КА совершают полет по компланарным кру­ говым орбитам с разностью высот Ar—гц — г§ (рис. 6.13) Очевидно, что при этом должно удовлетворяться нера­ венство \àr\ <£>д.

Положение цели относительно КА будет определять­ ся разностью высот Ar и смещением вдоль орбиты /д .

230

Из рис. 6.13 следует, что допустимое смещение цели вдоль орбиты

1 +

1 1

+

К + Гц arccos

-

Г б

 

 

àr

Пусть в начальный момент t0 положение цели отно­ сительно КА определяется координатами Ar и /0 так, что

(6.24)

 

Рис.

6.13. Начальное положе ­

 

 

 

ние цели и корабля-носителя

 

 

Текущее смещение вдоль орбиты

 

 

 

/ = / о - ' б К - - 0 , ц К

 

( 6 2 5 )

где

шб. шц — угловая скорость движения

по орбите базо­

вого

КА и цели.

 

 

 

Чтобы цель и УПК не удалились от базового кораб­

ля на дальность, большую чем Дц, необходимо

выпол­

нение следующего

условия:

 

 

 

/ > — / д при Д г > 0 и / < / д при

Д г < 0 .

(6.26)

Подставив выражение (6.25) в условие (6.26), можно определить время 7"д пребывания цели внутри окружно­ сти радиуса £>д в зависимости от ее начального поло­ жения /о и разности высот Ar:

(6.27)

231

Знак «-f» соответствует случаю, когда Лг>0, а знак «—» случаю, когда Аг<0.

На рис. 6.14 представлен график, иллюстрирующий зависимость Тя от /0 и Ar для £>д =10 км и гб = 6670 км. Кривая на графике соответствует функции/д (Дг), а пря­ мые линии — функции 7д(/о) заданного значения Ar. Из графика следует, что допустимое время выполнения опе­ рации будет более 30 мин лишь при разностях высот менее 3 км.

Рис. 6.14. Зависимость 7"д от Ar и k

Изложенная выше методика определения энергетиче­ ских затрат не учитывала ограничений на максимально допустимое удаление устройства от базового КА. Для приближенного определения энергетических затрат на выполнение прямого и обратного перелета с учетом указанного ограничения примем, что движение трех дви­ жущихся объектов происходит в однородном поле тяго­ тения. В том случае, когда допустимая величина макси­ мального удаления £>д и суммарное время «операций» Т невелики, указанное допущение, по-видимому, позволит решить задачу с приемлемой точностью. -

Характер движения КА и УПК относительно. цели схематично отражен на рис." 6.15. Предполагается, что запуск устройства с базового КА производится в. тот момент, когда в процессе сближения расстояние между ним и целью уменьшится до допустимой величины £>д.

232

Импульс AF 3 для возвращения устройства «а КА со­ общается в тот момент, когда относительная дальность снова увеличится до величины DR. В этом случае время

Ко

Д

Рис. 6.15.

Схема движения корабля-носителя и

 

У П К

пребывания космонавта на втором космическом объекте будет максимальным. При решении задачи будем пола-

м

 

 

 

300

Dg-10КМ

1

T = 20MUH

 

 

250

А„ = 5

к м

ЗОМин

и

-20 м/с

 

 

 

200

 

 

 

150

 

 

 

100

 

 

 

50

Рис. 6.16. Зависимость Vz от Г и тг

гать, что нам заданы Da, Т, т2 , величина пролета КА относительно цели До и начальная относительная ско­ рость Ѵотно- Определим время Тл, в течение которого цель будет находиться в зоне действия УПК, т. е. когда

233

расстояние между

базовым КА и целью не

превы­

шает Da. Очевидно,

что

 

 

 

7д =

 

 

 

Величины необходимых

импульсов скорости

Д Ѵ І мо­

гут быть рассчитаны

по таким формулам:

 

і Ѵ і = [ ( Ѵ 0 І > , - ^ - ) ' +

 

 

 

 

 

(6.28)

 

AVo = :

 

(6.29)

Д1/3 =

V,отн О

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6.30)

 

 

 

7 V

(6.31)

 

 

 

 

После этого можно определить суммарное значение

характеристической

скорости ДѴ£ как функцию от 12

(рис. 6.16).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л И Т Е Р А Т У Р А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

А й з е к е

Р.

Дифференциальные

игры. «Мир», 1967.

 

 

 

2.

А л ь т м а н

С.

П.

Анализ

 

орбитальных

движений

мето­

дом

годографов. «Мир»,

1968.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

А н т о н и,

С а з а к и.

Проблемы

 

встречи

на

близких

к кру­

говым

орбитах.

«Ракетная

техника

 

и

космонавтика»,

 

1965,

 

9.

 

 

4.

А т а н с

М.,

 

Ф а л

б

П.

Оптимальное

управление.

«Маши ­

ностроение»,

1968.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Б е л л м а н

Р.

Процессы

 

регулирования

с

адаптацией.

«Наука»,

1964.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Б е л л м а н

Р.,

К а л

а б а

 

Р.

Динамическое

 

программиро­

вание и современная

теория

управления. «Наука»,

1969.

 

 

 

 

 

7.

Б и л л и к.

Некоторые

оптимальные

маневры

 

встречи

с

ма­

лым

ускорением.

«Ракетная

техника

и

космонавтика»,

1964,

3.

 

8.

Б о л т я н с к и й

В.

Г. Математические методы оптималь­

ного

управления. «Наука»,

1969.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

Г р и н .

Логарифмическая

навигация

для

точного

управле­

ния

космическими

кораблями.

«Вопросы

ракетной

техники»,

 

1962,

№ 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

Г у т к и н

Л .

С.

Принципы

радиоуправления

 

беспилотными

объектами. «Советское радио»,

1959.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.

Г у т к и н

Л.

С ,

Б о р и с о в

 

Ю.

П.,

В а л у е в

 

А.

А.,

З и н о в ь е в

 

А.

Л.,

 

Л е б е д е в

 

В.

Л., П е р в а ч е в

С.

 

В.,

П о л и щ у к

Е.

П.,

 

П о н о м а р е в

Д .

 

А.

Радиоуправление

 

реак­

тивными снарядами и космическими аппаратами.

«Советское

 

ра­

дио»,

1968.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

Д е м и д о в и ч

 

Б.

П.,

М а р о н

 

И.

А.

Основы

вычисли­

тельной математики. «Наука» .

1966.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.

Д

о б р о л е н с к и й

Ю.

П.,

И в а н о в а

В.

 

И.,

П о

с п е=

л о в

 

Г.

С.

Автоматика

управляемых

снарядов.

Оборонгиз,

1963.

 

14.

Д у б о ш и н

 

Г.

Н.

Небесная

 

механика.

Основные

задачи

и методы. Физматгиз,

1963.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

Д и с о п с т о н

Р.

С , Х а у с

 

Е.

Л .

Разработка

 

и

экс­

плуатация оборудования для выхода в космос по

программе

« Д ж е -

ыини». «Вопросы

ракетной

техники»,

1967,

4.

 

 

 

 

 

 

 

 

16.

И с а е в

 

В.

 

К.

Принцип

максимума

Л .

С.

 

Понтрягина

и

235

оптимальное программирование тяги ракет. «Автоматика и телеме­

ханика»,

1961,

8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.

И с а е в

В.

К. Дополнение

к

работе

«Принцип

максимума

Л . С.

Понтрягина

и

оптимальное

программирование тяги

ракет».

«Автоматика и

телемеханика», 1962,

1.

 

 

 

 

 

18.

К а н

В.

Л.,

К е л ь з о il А.

С.

Теория

пропорциональной

навигации. «Судостроение»,

1965.

 

 

 

 

 

 

 

19.

К е л ь з о н

А.

С.

Динамические

задачи

кибернетики.

С у д -

промгиз,

1959.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.

К о р е н е в

Г.

В.

Введение

в механику

управляемого тела.

«Наука»,

1964.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.

К л о X е с с и,

У и л т ш а й р .

 

Система

наведения

на

конеч­

ном участке встречи спутников (в книге «Управление полетом кос­

мических

аппаратов»).

И Л ,

1963.

 

 

 

 

 

22.

К р а с о в с к и й

H .

Н. Теория

управления

движением .

Л и ­

нейные

системы. «Наука», 1968.

 

 

 

 

 

23.

Л е б е д е в

А.

А.,

С о к о л о в

В.

Б.

Встреча на орбите.

«Машиностроение»,

1969.

 

 

 

 

 

 

 

24.

Л

е б е д е в

А.

А.,

К а р а б а н о в

В.

А.

Динамика

си­

стем управления беспилотными летательными аппаратами. «Маши ­

ностроение»,

1965.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25.

О с т о с л а в с к и й

И.

В., С т р а ж е в а

И.

В.

Д и н а ­

мика

полета. Траектории летательных

аппаратов.

Оборонгиз,

1963.

 

26.

П е т у X о в С.

В.

Об

одном способе приближенного реше­

ния

 

уравнения

Эйлера — Ламберта .

«Космические

исследования»,

1966,

 

4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27.

П о г о р е л о в

Д .

А.

Теория кеплеровых движений лета­

тельных

аппаратов. Физматгиз,

1961.

 

 

 

 

 

 

28.

П о н о м а р е в

В.

М.

Теория управления движением кос­

мических аппаратов. «Наука»,

1965.

 

 

 

 

 

 

29.

П о н т р я г и н

Л .

С ,

Б о л т я н с к и й

В.

Г.,

М и щ е н ­

к о

Е.

Ф.,

Г а м к р е л и д з е

Р. В. Математическая теория опти­

мальных процессов. «Наука»,

1969.

 

 

 

 

 

 

 

30.

С и X а р у л и д з е

Ю.

Г.

Исследование

оптимальных ре­

ж и м о в

сближения космических аппаратов. «Космические исследова­

ния»,

1969, вып.

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31.

С п р э д л и н .

Траектория

перехвата спутника, который дли­

тельное время обращается по орбите. «Вопросы ракетной техники»,

1962.

7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32.

С у б б о т и н

М.

Ф.

Введение

в теоретическую

астроно­

мию. «Наука»,

1968.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33.

С у с л о в

Г.

К.

Теоретическая

механика.

ГИТТЛ,

 

1946.

 

34.

С ю й

Л о.

Перехват

скоростной

цели

снарядом,

 

наводи­

мым

по

лучу.

«Ракетная

техника

и космонавтика», 1963,

7.

 

35.

Т и X о н р а в о в M. К-,

Я ц у н с к и й

И.

М.,

М а к с и ­

м о в

Г. Ю.,

Б а ж и н о в

И.

К-, Г у р к о

О.

В.

Основы

тео­

рии полета и элементы проектирования искусственных

спутников

Земли . «Машиностроение»,

1967.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36.

Х а р р и с . о н .

Энергия,

требуемая

для

встречи

при

инерци-

альном

и орбитальном параллельных сближениях. «Вопросы ракет­

ной техники», 1965, № 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37.

Ч о н

X у н ь - ц-и.

Закон

управления для

встречи

с

конеч-

236

ном тягой на околокруговом орбите. «Ракетная техника и космо­ навтика», 1967, № 2, 5.

 

 

38.

 

Э л ь я с б е р г

П. Е. Введение в теорию полета искусст­

венных

спутников Земли . «Наука», 1965.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39.

 

Э р и к е

 

К-

Космический

полет. Т. 1. «Наука»,

1969.

 

 

 

40.

 

A d a m s J . J . , M о e n

G . C . Station

keeping

studies.

"АІАА

Paper",

 

1967.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41.

 

В e a s 1 e y

G . P., В r i s s e n d e n

R. F . , S t г a 1 y

 

 

W.

H ,

A d 1 h о с h

R.

W. Retrieving

the tethered

astronaut.

"Astronautics

and

Aeronautics",

January

1965.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42.

 

В i 1 1 i k

 

B.

H.,

R о t h

H . L . Stadies

relative

to

rendezvous

between

 

circular

orbits.

 

"Astronautica

Acta",

1967,

 

vol. 13,

No

 

1.

 

 

 

43.

 

С a 11 a h u n

J . A.., N о 1 t i n y

R. R. The development

of

Gemini

 

docking

system.

S A E Preprints. 857E.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44.

 

D e vv i 11

 

R. N. Relative

motion

of

a body

 

about

an

orbiting

satellite.

 

"Journal

of

Spacecraft

and

Rockets",

1966,

vol.

3,

No

 

12.

 

 

 

45.

 

D о w e 1

E . M.,

S e d d о n

J . Orbital rendezvous

techniques.

"Journal

of

the

British

 

Interplanetary

Society",

1964,

vol. 19,

 

 

No

2.

 

 

46.

 

F a r b e s s

 

D.

L . , С a g g i a n о

G . Techniques

for

rendez-

vous and docking. Space rendezvous,

rescue

and

recovery.

 

 

1963,

vol.

16,

No

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

47.

 

H о u b о 11

J . С. Problems

and

potentialities

of

space

ren­

dezvous.

 

"Astronautica

Acta",

1961,

vol.

7,

No

5—6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48.

 

H о H

z

 

R. A.,

J а с k s о n

D. R. Prediction

of

availability

to

launch-on-time.

 

" A I A A

Paper", 1967, No

271.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49.

 

1 r V i n g

 

J . H . Low thrust

flight:

variable

exhaust

 

velocity

in

gravitational

 

flieds.

 

Space

 

Technology.

 

Ed .

by

Seifert

 

H .

S.

J .

Wiley and Sons.

 

1959.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50.

 

К a s s

 

S.

Maximum

rendezvous

launch

window

characte­

ristics.

 

" A I A A Journal",

 

1964.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51.

 

L a w d e n

 

D.

F . Optimal rocket trajectories. "Jet

Propul­

sion",

1957, vol. 27, No

 

12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

52.

 

L a w d e n

 

D.

 

F . Dynamic problems of interplanetary

flight.

"Aeronautical

Quarterly",

1955,

vol.

6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53.

 

N e w e 1 1

H . E . Guided

missile

kinetnatics.

Naval

Research

Laboratory, Washington, Report No R-2538, 1945.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54.

 

N i s h i z a k i

T. J . Docking mechanism applicable to

 

logi­

stics

spacecraft

systems.

 

"Journal of Spacecraft

and

Rockets",

 

1968,

vol. 5,

No 9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55.

 

P о 1 i

C . R., H a n a V a n

E . J . A threemass

retrieval

 

study

for

 

the

 

Gemini

tethered

 

astronaut.

"Journal

of

Astronautical

 

Scien­

ces", 1966, vol. 13, No

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56.

 

Research and design trends; modular astronaut pack;

hyd-

ranlic fluid for XB-70

 

submerged

gimbaling

 

nozzel.

"Space

 

 

Aero­

nautics",

1965,

vol.

43,

 

No 5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

57.

 

R e u t e r

 

H . A.

 

Radar

systems

for

unmanned

cooperative

rendezvous

in

space.

" I R E International

Conventing

Record",

 

1962,

vol.

10,

 

No

5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58.

 

S с h n e i d e г

A l a n

 

M .

A B C ' s

of

rendezvous,

"Naviga-*

tion",

1968,

vol.

15,

No

 

1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

237

59.

S о u 1 e

P. W., К i d d A. T. Terminal

maneuvers

for

satelli­

te ascent

rendezvous. " A R S Journal", 1962, vol

32,

No

1.

 

 

60.

S p i t z

H . Partial navigation courses

for

a

guided

missile

attacking a constant velocity target. Naval

Research

Laboratory,

Washington, Report No R-2790, 1946.

 

 

 

 

 

61.

S t e i n h o f f

E . A. Orbital

rendezvous

and

guidance.

P r o c ,

Manned

 

Space

Station

Symposium,

Los Angeles, Calif.,

1960.

 

62.

S t r a 1 y W. H . The phasing technique

in rendezvous

"AR S

Journal",

1962,

vol. 32, No 4.

 

 

 

 

 

 

63. Y u a n L . C . Homing and navigational couses of automatic target seeking devices. "Journal of Applied Physics", 1948, vol. 19, No 12.

64. V a n

S c h a i k P.

N.

Latest developments for ЕѴЛ

space

operations. 19th Congress

of

the

J A F , New York,

1968.

 

65. Flight

performance

handbook

for

orbital

operations.

Ed . by

R. W. Wolverton. J . Wiley

and

Sons

Inc.,

1963.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О Г Л А В Л Е Н И Е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр.

Предисловие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

Г л а в а

I. Общая

характеристика

возможных схем

 

сближе ­

 

ния

космических

аппаратов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

§

1.1. Задача

сближения

космических

аппаратов . . .

§

1.2. Дальнее

и

ближнее

наведение

КА

 

 

 

 

10

§

1.3. Способы

управления

сближением

 

КА

 

 

 

 

13

Г л а в а

II . Уравнения

 

относительного

движения

 

КА

при

 

сближении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

§

2.1. Системы

координат

и

матрицы

перехода

. . . .

§

2.2. Уравнения

относительного

движения

в

орбиталь­

 

 

 

ной

системе

координат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

§

2.3. Определение

составляющих

угловой

скорости и

 

 

 

углового

ускорения

орбитальной

 

системы

коорли-

 

 

 

нат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

§

2.4. Уравнения относительного движения при

сближе ­

 

 

 

нии с неманеврируюшей целью. Р а з л о ж е н и е

в ря­

 

 

 

ды

решений

уравнений

движения

 

 

 

 

 

34

§

2.5. Относительное движение КА в системе

 

координат,

 

 

 

связанной с линией

визирования

 

 

 

 

 

 

44

§

2.6

Уравнения

относительного

движения

в

 

сфериче­

 

 

 

ской

системе

 

координат

 

 

 

 

 

 

 

,

52

Г л а в а

III. Движение

 

КА на этапе

дальнего

наведения

56

§

3.1. Общая

характеристика

этапа

дальнего

наведения

§

3.2. Сближение

с

 

участка

выведения

 

 

 

 

 

59

§

3.3. Сближение

с

компланарной

промежуточной орбиты

67

§

3.4. Сближение

с

 

некомпланарной

промежуточной ор­

 

 

 

биты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

82

§

3.5. Д а л ь н е е

наведение

при фиксированном

 

времени

87

§

3.6. Определение

орбиты

К.А по

двум

заданным

поло­

 

 

 

жениям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90

§

3.7. Расчет

траектории

сближения

с

 

помощью

урав­

 

 

 

нения Эйлера — Л а м б е р т а

 

 

 

 

 

 

 

;

97

§

3.8. Приближенные

методы

расчета

 

орбит

 

дальнего

 

 

 

наведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

107

Г л а в а

IV . Методы

ближнего

наведения,

использующие

 

законы орбитального

движения . .

 

 

 

 

 

 

 

112

§4.1. Общая характеристика методов ближнего наведе­ ния, основанных на использовании законов орби ­

тального движения

.

239

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ