Главная > Механика космического полета в элементарном изложении
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 4. Управление движением космического аппарата

Задача управления ракетой-носителем на участке разгона [1.34] заключается в том, чтобы в определенной точке пространства на заданной высоте ракета набрала скорость определенной величины в заданном направлении. Изменение курса ракеты в плотных слоях атмосферы осуществлялось в свое время главным образом с помощью воздушных рулей, действующих подобно рулям самолета, и с помощью газовых рулей — пластинок, отклоняющих определенным образом реактивную струю и тем самым поворачивающих корпус ракеты. Поворот корпуса ракеты, однако, более удобно осуществляется поворотом самого двигателя, подвешенного на шарнирах, или (реже) сопла двигателя. Для этой же цели могут служить небольшие вспомогательные («верньерные») двигатели. Аналогичным путем осуществляется стабилизация ракеты на курсе, т. е. компенсируются случайные отклонения ее от курса. В некоторых случаях для этого используются воздушные стабилизаторы — своеобразное оперение ракеты.

Иногда верхняя ступень ракеты вовсе не имеет органов управления и стабилизируется на курсе посредством вращения вокруг продольной оси (как артиллерийский снаряд и винтовочная пуля). Такими, например, неуправляемыми были верхние ступени американских ракет-носителей, использовавшихся для запусков спутников Земли и космических зондов в 1958-1959 гг.

Мало, однако, иметь возможность управлять ракетой — нужно еще знать, как именно это делать. На помощь приходит космическая навигация.

Космическая навигация — в широком смысле — управление движением космического летательного аппарата; в узком смысле — определение его орбиты и прогнозирование движения.

Для определения кеплеровой орбиты достаточно определить 6 ее независимых параметров. Существует три основных метода космической навигации.

Метод инерциальной навигации использует исключительно механические явления на борту космического аппарата и поэтому является совершенно автономным, независимым от наземных станций. Более того, система инерциальной навигации не нуждается вообще ни в каких сигналах, приходящих со стороны, и не использует ни излучения Солнца и звезд, ни магнитного поля Земли, ни наблюдения ее поверхности.

С помощью акселерометров измеряются негравитационные ускорения в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Таким образом и определяется вектор негравитационного, «кажущегося» ускорения. Бортовые счетно-решающие устройства — интеграторы непрерывно вычисляют по ускорению скорость, а по скорости — пройденный путь (интегрирование в случае постоянного ускорения сводится к использованию «школьных» формул равноускоренного движения).

Нетрудно понять, что найденные таким образом скорость и путь будут не истинными, а «кажущимися», так как акселерометры не могут измерить гравитационное ускорение (см. § 3). Но сведения о поле земного тяготения заложены заранее в вычислительные устройства и соответствующие поправки учитываются. Полученные результаты автоматически сравниваются с заранее рассчитанной программой разгона ракеты, и для компенсации обнаруженных расхождений даются определенные команды органам управления. Двигатель отключается, как только в заданной точке пространства достигнута заданная скорость.

В случае, когда вдали от Земли и планет бортовой двигатель космического аппарата включается на короткое время для простого маневра, измеряемая инерциальной системой кажущаяся скорость будет из-за отсутствия сопротивления точно совпадать с характеристической скоростью маневра. Силы тяготения из-за их малости не скажутся на движении в течение короткого промежутка времени, и можно считать кажущуюся скорость практически равной приобретенному истинному приращению скорости. Подобные маневры необходимы для исправления траектории в соответствии с измеренными параметрами движения. Главная трудность будет при этом в том, чтобы необходимая скорость была сообщена в нужном направлении. Как это осуществляется, мы увидим ниже.

Инерциальная система управления применяется также в случае управляемого планирующего спуска в атмосфере (с подъемной силой), о котором подробнее будет говориться в § 4 гл. 5 и § 2 гл. 11. Акселерометры при этом измеряют негравитационные ускорения, происходящие от аэродинамических сил, или, что то же самое, измеряют коэффициенты перегрузки. Бортовое счетно-решающее устройство спускаемого аппарата сравнивает показания акселерометров с программными и автоматически выдает соответствующие указания органам управления. Последние поворачивают спускаемый аппарат таким образом, чтобы аэродинамическая сила приняла нужное направление, в результате чего выправляется траектория спуска

На начальном участке разгона применяются (обычно в сочетании с инерциальной навигацией) и радиотехнические средства наземной службы траекторных измерений. Радионавигация — пример неавтономной навигации. Метод радионавигации позволяет определить направление на космический аппарат (по указанию радиолокатора), расстояние до него (по времени прохождения туда и обратно сигнала, посланного радиолокатором и возвращенного обратно прибором-ответчиком) и, в соответствии с эффектом Доплера, лучевую скорость — проекцию скорости на направление радиолуча.

Метод астрономической навигации используется главным образом в дальних космических полетах. Он основан на наблюдении светил на небесной сфере и во многом аналогичен используемому штурманами морских кораблей и самолетов. С помощью оптических приборов измеряются угловые расстояния между планетой и какой-либо из ярких неподвижных звезд (сфера неподвижных звезд в любой точке солнечной системы не отличается от видимой на Земле), между планетой и Солнцем, между Солнцем и звездой. Вблизи планеты измеряется угловое расстояние между звездой и краем видимого диска планеты или каким-либо ориентиром на ней; регистрируется момент затмения планетой звезды или захода Солнца; измерение углового диаметра планеты позволяет определить расстояние до нее. Метод астронавигации вполне автономен.

На практике перечисленные методы зачастую применяются одновременно, взаимно дополняя результаты

1
Оглавление
email@scask.ru