Путешествие в космос - Баллистика и навигация космических аппаратов - 18.5. Баллистико-навигационное обеспечение спуска КА

Баллистика и навигация космических аппаратов

18.5. Баллистико-навигационное обеспечение спуска КА

Конечной целью оперативного БНО спуска КА является подготовка всей необходимой информации, закладка ее на борт для создания условий, обеспечивающих посадку КА в заранее выбранном районе. Бортовые системы, используя эту информацию, практически реализуют спуск и посадку КА.

Движение КА, находящегося на низкой орбите ИСЗ, проходит в плоскости, которая в пространстве медленно прецессирует (со скоростью = 5,4 град/сут при наклонении орбиты =51,6°).

Земля вращается с Запада на Восток (с угловой скоростью ш₈ ~ 0,92 • 10^-4 град/с). В результате трасса каждого последующего витка смещается к Западу по долготе на 22...24° (см. рис. 18.2) и через заданный район посадки в сутки проходят трассы только нескольких (1...4) витков в зависимости от его размера и расположения. Эти витки называют посадочными.

При подготовке к спуску КА в период проведения оперативных работ уточняют район посадки. При необходимости проводят коррекцию прохождения. С целью повышения безопасности район посадки по возможности располагают в местности без больших населенных пунктов, предприятий, ЛЭП, без больших геологических образований (горы, водоемы).

Для повышения надежности выбирают, как правило, штатный и резервные витки посадки. Переход на резервные витки может произойти, например, при резком ухудшении погодных условий в основном районе посадки, при сбое «закладки» на борт информации на спуск и т. д.

При пилотируемом полете, учитывая все возможные ситуации, экипажу сообщаются данные для срочной посадки на любом витке полета.

Всю баллистико-навигационную и командную информацию готовят на Земле, при этом учитывают:

► конкретное состояние космонавтов;

► работоспособность систем корабля;

► возможные отказы;

► светотеневую обстановку на орбите и на Земле во время посадки и т. п.

Для повышения безопасности бортовые системы, как правило, дублируют. Дублирование производят как количественно, так и качественно (с использованием других приборов и принципов). Например, на КА типа «Союз-Т» для торможения можно использовать двигательную установку и двигатели причаливания и ориентации; для ориентации — инфракрасный построитель вертикали в комплексе с БЦВМ и ручное построение ориентации; для стабилизации во время работы ДУ — блок датчиков угловых скоростей или показания гироприборов и т. д. В итоге возможно до 10 режимов спуска.

При оперативном БНО посадки выбирают конкретный основной и 1...2 резервных режима спуска с учетом фактического состояния борта и условий работы на орбите (главным образом, светотеневая обстановка). Для выбранных режимов решают задачи спуска, приведенные ниже.

Остановимся кратко на технологии оперативного БНО спуска. Для обеспечения посадки необходимо по командной радиолинии или вручную с пульта космонавтов включить программу спуска 1 (рис. 18.6). Программа спуска — это некоторая жесткая или гибкая временная программа, определяющая последовательность работы бортовых систем. В момент 2 начинается ориентация КА на торможение и заканчивается в момент 3, с которого до момента 4 (включение ДУ на торможение) происходит поддержание ориентации. После отработки заданного импульса происходит выключение ТДУ 5 и разделение КА на отсеки 6. До входа в плотные слои атмосферы 7 производятся развороты КА для обеспечения ориентированного входа и управляемого движения в атмосфере (участок 7— 8). В момент 8 срабатывает парашютная система и в момент 9 непосредственно перед контактом с Землей включаются двигатели мягкой посадки. Ряд участков спуска КА контролируется наземными измерительными пунктами (НИП). Для обеспечения контроля НИПам передаются соответствующие целеуказания.

Группа спуска рассчитывает необходимую информацию для обеспечения работы бортовых систем. При этом для повышения точности учитывают самые последние данные по прогнозу орбиты, что предопределяет жесткие временные ограничения на проведение всех расчетов. После закладки уставок на борт (по мере поступления информации о полете КА) происходит уточнение точки посадки и дается корректировка для перенацеливания средств поисково-спасательного комплекса.

Посадкой КА на Землю работа баллистиков еще не заканчивается: по всей имеющейся баллистической и телеметрической информации происходит привязка траектории с целью выяснения правильности принятых решений, оценки работоспособности систем, обеспечивающих спуск, выдачи рекомендаций на последующие полеты.

Особенности проведения оперативных работ накладывают соответствующие ограничения и требования к баллистико-нави-гационному обеспечению спуска КА. В частности, требование обеспечении посадки в заданном районе предопределяег ограничения на район включения ТДУ и потребную величину и направление тормозного импульса. В соответствии с этим ОСНОВНУЮ ЗАДАЧУ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СПУСКА КА С ОРБИТЫ ИСЗ формулируют следующим образом: определить время, величину и направление приложения тормозного импульса на витке посадки (или предпосадочном витке) с учетом особенностей бортовой аппаратуры с целью обеспечения надежной посадки КА в заданном районе Земли, т. е. в каждом конкретном случае, как правило, необходимо решать двухточечную краевую задачу со свободным левым и закрепленным правым концом при наличии ряда ограничений, а также с учетом возможностей управления на атмосферном участке снижения.

При решении задачи определения параметров спуска КА необходимо учитывать ряд особенностей: движение КА описывается нелинейными дифференциальными уравнениями, аналитическое решение которых в общем случае неизвестно и, следовательно, отсутствует прямая зависимость корректируемых параметров от управлений; определению подлежат не начальные условия движения, а управляющие параметры, на которые могут быть наложены ограничения.

Определим состав параметров управления и корректируемых параметров, имеющих место в задачах спуска. В общем случае вектор управления может содержать четыре независимых параметра:

<<<Назад Страница 156 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz