Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Космические тросовые системы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТС ДЛЯ ВЫВОДА КА НА ОРБИТУ

Общий подход к решению задач вывода объектов на орбиту и спуска с орбиты с использованиемТС

Решение задач вывода КА на орбиту и спуска с орбиты на Землю методически имеют много общего. Во-первых, в обоих случаях решается задача перевода объекта на другую траекторию — траекторию вывода КА на заданную орбиту или траекторию спуска КАна Землю. Во-вторых, решение задач вывода на орбиту и спуска на Землю связано с развертыванием ТС. В-третьих, для осуществления рассматриваемых операций могут быть использованы одни и те же режимы движения связки — равновесный стационарный режим, режим колебания и вращения связки вокруг ЦМ, а также режим прямолинейного относительного движения объектов связки. В-четвертых, при выводе КА на орбиту предполагается одновременное решение задачи спуска отработанной ступени ракеты-носителя (PH), а при спуске объекта с орбиты на Землю одновременно решается задача коррекции орбиты ВО связки.

При рассмотрении задачи спуска с орбиты в качестве ВО будем принимать орбитальную станцию (ОС).

В настоящее время рассматриваются три основные схемы вывода КА на орбиту [ 1 ] — прямое выведение, выведение с промежуточным баллистическим участком, выведение с промежуточной орбиты. Выбор той или иной схемы в основном определяется из условия минимизации энергетических затрат с учетом ограничений на характеристики движения PH. Будем рассматривать применение связки для схемы вывода с низкой промежуточной орбиты. Схема реализуется за счет развертывания и последующего расцепления связки, состоящей из отработанной ступени PH и выводимого на орбиту КА. Таким образом, на завершающем этапе вывод реализуется без затрат топлива. Развертывание связки на необходимую длину также возможно без использования двигательной установки, а для сообщения тросовой системе требуемой угловой скорости можно применить метод «гравитационной» закрутки [66]. Кроме того, вывод КА на орбиту при неработающей двигательной установке является маскирующим фактором и создает более благоприятные экологические условия для проведения научных экспериментов.

Таким образом, достоинствами и недостатками схемы вывода КА на орбиту с использованием связки являются возможность замены последней ступени PH тросовой системой, экономия топлива для вывода КА на орбиту, завершение этапа вывода на орбиту при неработающей двигательной установке. Однако при этом существуют ограничения на параметры конечной орбиты, возникает необходимость развертывания ТС, а для некомпланарных схем выведения требуется включение двигательной установки.

Обеспечение вывода КА на заданную орбиту достигается за счет соответствующего выбора характеристик ТС, параметров ее движения и момента расцепления связки для перевода КА на требуемую орбиту.

Операция спуска космического объекта на Землю является завершающим этапом выполнения программы полета. Основная задача этого этапа состоит в безопасном приземлении СА в заданном районе. Траекторию снижения СА с орбиты часто условно разделяют на четыре участка [1].Первыйучасток — сход с орбиты путем гашения части орбитальной скорости. Второй участок — траектория снижения СА до входа в плотные слои атмосферы; в предварительных расчетах пренебрегают влиянием атмосферы на движение СА. Третийучасток — управляемое или неуправляемое (баллистическое) СА снижение в плотных слоях атмосферы; при этом происходят интенсивное торможение СА и гашение его скорости до звуковой. Четвертый участок является конечным, когда производятся ввод парашютной системы и спуск СА на парашюте, который заканчивается приземлением. При необходимости для смягчения удара о Землю могут использоваться тормозные пороховые двигатели. В том случае, когда СА имеет высокие несущие свойства (типа планера), то конечный участок спуска может осуществляться по самолетному типу с планирующим снижением и посадкой на аэродроме.

Для реализуемых в настоящее время схем спуска с баллистической точки зрения обеспечение спуска объекта связано с решением задач по определению величины, направления и точки приложения тормозного импульса.

Применение ТС позволяет реализовать безымпульсный сход СА с орбиты, т.е. без включения двигательной установки, и переход на траекторию спуска на Землю. При этом достигается двойная экономия топлива. Во-первых, нет затрат топлива на сообщение СА тормозного импульса для перехода на траекторию спуска. Во-вторых, во время развертывания ТС со снижением СА происходит некоторое увеличение высоты орбиты и скорости полета ОС, поэтому коррекция орбиты ОС тоже происходит без включения двигательной установки. При многократном использовании ТС для спуска транспортных кораблей может быть получена значительная экономия топлива.

Принципиальное отличие методов и средств реализации первого участка траектории спуска СА приводит к изменению характера остальных трех участков спуска объектов с орбиты с использованием связки: сход СА с орбиты более растянут во времени и происходит в процессе развертывания ТС и заканчивается отцеплением СА; при этом одновременно СА снижается на длину троса.

Характер траектории спуска и параметры движение СА на внеатмосферном и атмосферном участках траектории в значительной степени зависят от реализуемого режима движения связки, а для эллиптических орбит — также от положения ОС на орбите в момент расцепления связки.

Основными достоинствами использования связки для спуска объектов с орбиты на Землю являются: переход на траекторию спуска без включения тормозной двигательной установки; осуществление коррекции орбиты ОС без затрат топлива; реализация довольно широкого класса траекторий спуска; многократное применение системы; скрытность перехода на траекторию спуска. Однако для некоторых схем спуска имеют место весьма малые углы входа СА в плотные слои атмосферы и снижение в плотных слоях атмосферы может происходить при больших перегрузках.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >
 

Популярные страницы