Система відказостійкого гасіння кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата

Система відказостійкого гасіння швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата, що містить датчик подовжньої кутової швидкості, датчики першої та другої поперечних кутових швидкостей, блок керування виконавчими органами подовжнього каналу, блоки керування виконавчими органами першого і другого поперечних ка 3 36544 першого і другого поперечних каналів, виконавчі органи подовжнього, першого та другого поперечних каналів, між кожним датчиком і блоком керування органами введено блок підключення відповідного датчика, введено блок визначення початку гасіння подовжньої швидкості, блок визначення потрібної подовжньої кутової швидкості, блок мінімізації витрат робочого тіла, згідно з корисною моделлю, введено блок тестування першого і блок тестування другого поперечних каналів керування виконавчих органів, входи яких з'єднані з виходами датчиків відповідно першої і другої поперечних кутови х швидкостей, перші виходи цих блоків з'єднані з другими входами блоків керування виконавчими органами відповідно першого і другого поперечних каналів, а другі ви ходи - відповідно з третім і четвертим входами блоку визначення початку демфіровання подовжньої швидкості. Сутність корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг. представлена структурна схема системи відказостійкого гасіння кутових швидкостей космічного літального апарата з реактивними виконавчими органами. Система містить датчик подовжньої кутової швидкості 1, датчик першої поперечної кутової швидкості 2, датчик другої поперечної кутової швидкості 3, блок 4 підключення датчика 1, блок 5 підключення датчика 2, блок 6 підключення датчика 3, блок 7 керування виконавчими органами подовжнього каналу, блок 8 керування виконавчими органами першого поперечного каналу, блок 9 керування виконавчими органами другого поперечного каналу, виконавчі органи подовжнього каналу 10, виконавчі органи першого поперечного каналу 11, виконавчі органи другого поперечного каналу 12, блок 13 визначення початку гасіння подовжньої швидкості, блок 14 визначення потрібної подовжньої кутової швидкості, блок 15 мінімізації витрат робочого тіла, блок 16 тестування першого поперечного каналу керування виконавчими органами, блок 15 тестування другого поперечного каналу керування виконавчими органами. Після відділення космічного апарата від носія, або неорієнтованого польоту КЛА виникають кутові швидкості, які необхідно гасити. Запропонована система дозволяє вирішити цю задачу, забезпечуючи мінімізацію витрат робочого тіла і гасіння кутови х швидкостей при несправності типу «невключення» в поперечних каналах керування виконавчими органами. Рівняння руху для вісесиметричного космічного апарата в зв'язаній системі координат OXYZ (приймемо, що віссю симетрії є вісь X) записуються в наступному вигляді (збурюючі моменти передбачаються малими і не враховуються) [див. Алексеев К.Б., Бебенин Г.Г. Управление космическими летательными аппаратами. М., "Машиностроение", 1974. 340с.] · w x = mx · w y - a × wz × wz = m y · w z + a ×w y × wx = m z (1) 4 де ωх, ω y, ωz - проекції кутової швидкості космічного апарата на осі зв'язаної системи координат: ωх - подовжня кутова швидкість; ωy - перша поперечна кутова швидкість; ωz - друга поперечна кутова швидкість; m x, m y, m z - проекції приведеного керуючого моменту; а константа. Вважаємо, що в початковий момент часу складові кутової швидкості задовольняють співвідношенню ωi= ωi0, i=X,Y,Z. Знайдемо вільний рух апарата шляхом інтегрування системи (1) при m і=0: w x = wx0 w y = r0 × sin a w x = r0 × cos a де r0 = w y 0 2 + w z0 2 кутової швидкості; a = a × w x 0 × t + arctg (2) - модуль поперечної w y0 × = a 0× t + a 0 wz 0 (3) де α кут між напрямком поперечної кутової швидкості і віссю Z. Згідно з формулою (2) поперечна кутова швидкість перерозподіляється між проекціями на осі Y і Z, при цьому перша і друга поперечні кутові швидкості змінюються в часі від 0 до r0. Коли напрямок поперечної кутової швидкості збігається з віссю У, тоді ωy=r0, ωz=0, a якщо з віссю Z - ωy=0 ωz=r0. Згідно з формулою (3) час руху до цього . положення дорівнює T = a 0 / a 0 в цей час необхідно гасити подовжню кутову швидкість, тоді поперечна кутова швидкість не змінюється і збігається з віссю Y чи віссю Z. При цьому вибирається та вісь, де в каналі керування виконавчими органами відсутня несправність. В випадку коли час гасіння обмежений заданою величиною Тд, то при малих значеннях wxo час Т (див. у формулу (9)) може перевершити Тд. Щоб цього запобігти необхідно подовжню кутову швидкість збільшити шляхом включення керуючих двигунів в подовжньому каналі по індікації з блоку 14, а в блоці 15 формується сигнал на підключення гасіння складових кутової швидкості. Система функціонує в такий спосіб: за допомогою датчиків 1, 2, 3 виміряють три складові кутової швидкості, що через блоки підключення 4, 5, 6 з'єднані з блоками керування 7, 8, 9. Блоки керування 7, 8, 9 виробляють керуючі сигнали на виконавчі органи 10, 11, 12. Одночасно складові поперечної кутової швидкості з датчиків 2, 3 надходять на входи блока визначення початку гасіння кутових швидкостей 13, вихід якого підключений до другого входу блока підключення 4. Сигнал про момент закінчення гасіння подовжньої кутової швидкості з другого виходу блока 7 надходить на другі входи блоків підключення 5, 6. Розглянемо процеси управління при гасінні подовжньої ωх і поперечних кутови х швидкостей. Після вимірювання кутови х швидкостей, проводять 5 36544 тестування першого поперечного каналу керування виконавчими органами за допомогою блоку тестування 16, який послідовно формує керуючі сигнали мінімальної тривалості, позитивної та негативної полярності та аналізує відповідність зміни першої кутової швидкості цим сигналам. Якщо при подачі керуючого сигнала кутова швидкість не змінюється, то це свідчить про наявність несправності каналу типа «невключення». При цьому блок 16 видає на третій вхід блоку 13 відповідний сигнал. Потім аналогічно проводять тестування другого поперечного каналу за допомогою блоку тестування 17, який при наявності несправності видає відповідний сигнал на четвертий вхід блоку 13, на основі цієї інформації з блоків 16 та 17 блок 13 фіксує необхідну поперечну вісь, де немає несправності. При цьому із чотирьох напрямків осей Y, +Y, -Z і +Z, достатньо навіть одної осі, де немає несправності, для рішення задачі гасіння. У блоці 13 визначаються необхідні значення поперечних кутови х швидкостей, при яких необхідно починати гасіння подовжньої кутової швидкості, щоб забезпечити після гасіння подовжньої кутової швидкості збіг напрямку вектора поперечної кутової швидкості з напрямком однієї з поперечних осей Z чи Y. З врахуванням цього витримують паузу без керування до моменту, поки обмірювані поперечні кутові швидкості з датчиків 2, 3 не збіжаться з необ Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 6 хідними, після чого блок 13 через блоки 4 і 7 включає виконавчі органи подовжнього каналу 10, що потім виключаються блоком 7 після гасіння подовжньої кутової швидкості ω х=0. У результаті подовжня й одна з поперечних кутових швидкостей будуть дорівнювати нулю, а др уга поперечна швидкість буде дорівнювати r0. Потім по інформації з другого виходу блока 7 через блоки 5 і 8 включаються виконавчі органи 11, якщо напрямок вектора поперечної кутової швидкості збігається з віссю Y, і через блоки 6, 9 включаються виконавчі органи 12, якщо напрямок вектора поперечної кутової швидкості збігається з віссю Z. Виконавчі органи 11 виключаються блоком 8 після гасіння поперечної кутової швидкості ωy=0, а виконавчі органи 12 виключаються блоком 9 після гасіння поперечної кутової швидкості ωz=0. В результаті поперечні кутові швидкості будуть дорівнювати нулю. Таким чином, запропонована система дозволяє забезпечити гасіння початкових кутови х швидкостей космічного літального апарата навколо трьох осей за допомогою реактивних виконавчих органів при несправності типу «невключення» в поперечних каналах керування виконавчими органами, протягом заданого часу гасіння з мінімальною витратою робочого тіла. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601