Принципы радиоуправления космическими аппаратами, страница 2

Расположение и длительность остальных активных участков, которые мы будем относить к маневрам, будет зависеть как от требуемых параметров орбиты, так и от координат точки запуска и средств КИК (возможности передачи управляющих воздействий).

Рис.2.1

При выводе КА на высокие орбиты без измененияих плоскости используются варианты и непрерывного активного участка рис 2.2 При этом переходный участок имеет вид спирали (части, одного или нескольких витков).

Рассмотрим факторы, влияющие на точность выведения, и связанные с этим требования к комплексу управления. Возмущающие воздействия могут иметь внутреннее, связанное с РН и КА, и внешнее происхождение.

К внутренним факторам относятся:

- отклонение общей и оставшейся массы РН с топливом от         расчетной;

- погрешности исполнительных органов системы управления;

-  неточное знание характеристик топлива и отклонения в работе двигательной установки.

-  Внешние факторы проявляются за счет:

- неточного учета отклонений гравитационного поля от                     центрального;

- вариации плоскости атмосферы, ее вращения и циркуляции;

- влияния притяжения Луны, Солнца и других планет солнечной системы;

- наличия давления светового излучения ("солнечного" ветра) и др.

Внутренние факторы приводят к отклонении конечной точки активного участка на несколько километров, величины вектора скорости - на 0,5-2 м/с, а его наклона к плоскости горизонта на доли градуса. Это, в свою очередь, дает погрешности в расположении апогея (перигея), эксцентриситета, больших полуосей орбиты. Влияние внешних факторов проявляется в зависимости от высоты полета объекта и взаимного положения с телами солнеч-ной системы.

Несферичность и неравномерное распределение массы Земли приводят к отклонению гравитационного поля от центрального, обычно используемого при расчетах ( DG/G = 0,003). Для навигационных и геодезических КА при управленииими и прогнозе орбит применяют более сложные модели движения. Многолетние исследования с помощью геодезических КА позволили уточнить распределение гравитационного потенциала в околоземном пространстве и существенно снизить влияние этого фактора на точность местоопределения и прогнозирования КА. При использовании же простейшей модели -центрального поля Земли - ошибки в выведении могут достигать 7-24 м/с.

Флюктуации плотности атмосферы, начиная с высот примерно 10км, резко возрастают. Так, при Н = 10 км они составляют 10%, при Н = 40 км - 50% и при Н >90 км вариации средней плотности могут быть очень значительными (для Н = 250км - на один порядок, для Н = 1000 км - до трех порядков). Несмотря на малую плотность атмосферы в указанном диапазоне высот при больших скоростях разброс в силе лобового сопротивления может достигать значительных величин, что существенно сказывается при большой протяженности участка выведения. Так, если L„ = =2500км и  Н - 250 км (стандартная схема активного участка), то возможное отклонение из-за незнания фактического значения плотности атмосферы на высотах 40-250км составляет 5-50км.

Влияние суточного вращения атмосферы более заметно для этапа входа в нее с первой космической скоростью на высотах 4-10км, так как оно приводит к появлению угла скольжения, составляющего для полярных орбит примерно 3.5° На этапе выведения этот эффект из-за действия активной силы тяги проявляется незначительно и приводит лишь к дополнительному расходу рабочего тела в системе стабилизации.

Возмущения от притяжения Луны и Солнца требуют учета начиная с высот 10 и 60 тыс.км соответственно. Возмущения  от светового давления необходимо учитывать для объектов с большим отношением площади поперечного сечения S  к массе G . Не учет притяжения Луны и Солнца для орбит с Н в 1000км приводит к погрешностям в сотни метров, а с Н =40 тыс.км - в десятки километров. Таким образом, в диапазоне высот до 300 км превалирующим является воздействие атмосферы, на высотах от 300 до 900 км необходим учет неравномерности гравитационного поля Земли и сопротивления атмосферы, для Н  от 900 км до 36 тыс.км - аэродинамических эффектов от солнечного ветра и нецентральности поля Земли, для орбит выше стационарных - притяжения Луны и Солнца, светового давления.

С учетом требований к точности соблюдения расчетных значений параметров орбит, вытекающих из назначения КА, и факторов, влияющих на РН и КА при выводе, исполнительные органы и бортовая автоматика системы управления должны обеспечивать погрешности по L   не более 0,5км, по u₀- до 0,5°, по |V | -до 0,5 м/с. При этом допустимо, чтобы измерительные средства РТКУ на этапе вывода (средства ПИК) имели среднеквадратические погрешности, на порядок меньшие, чем указанные величины (единицы и десятки метров, угловые минуты, единицы сантиметров в секунду). Если с точки зрения нахождения точки конца активного участка и дальнейшего прогноза полета КА этого достаточно, то для контроля работы системы программного управления и системы стабилизации требования еще выше. Это приводит к необходимости использования в составе ПИК оптических средств, а также к созданию большой избыточности навигационной информации (за счет одновременного измерения нескольких параметров с нескольких пунктов и с высокой дискретностью) . Требования к телеметрическим средствам ПИК для этапа выведения также специфичные: необходимо контролировать большое число параметров с высокой скоростью их изменения (вибрацию, температуру, перегрузки, расход топлива, окислителя и др.),а также состояние элементов конструкции и аппаратуры, что характерно для всех этапов полета КА.