Спосіб гасіння початкових кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата

Спосіб гасіння початкових кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата, який полягає в тому, що вимірюють кутові швидкості навколо трьох осей зв'язаної системи координат апарата, включають керуючі реактивні двигуни, який відрізняється тим, що для гасіння складових кутової швидкості обертання навколо 3 гасіння подовжньої кутової швидкості за рахунок включення керуючих двигунів у подовжньому каналі, для гасіння поперечних кутових швидкостей визначають момент початку гасіння поперечних кутових швидкостей з умови збігу напрямку вектора поперечної кутової швидкості з напрямком однієї з поперечних осей, за рахунок включення двигунів, що створюють керуючий момент навколо цієї осі, забезпечують гасіння поперечних кутових швидкостей. Суть винаходу пояснюється кресленням, де на фіг. представлена структурна схема системи гасіння початкових 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 З, 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 початку гасіння поперечної швидкості. Після відділення космічного апарата від носія виникають початкові кутові швидкості, які необхідно погасити. Після цього може здійснюватися режим астроорієнтації, для чого необхідно організувати пошук астроорієнтирів шляхом набору кутової швидкості навколо визначеної осі. Тому доцільної є задача гасіння початкових кутових швидкостей тільки навколо двох осей, забезпечуючи пошук астроорієнтира третьою кутовою швидкістю, що гаситься після знаходження астроорієнтира. Запропонований спосіб дозволяє вирішити цю задачу, забезпечуючи мінімізацію витрат робочого тіла. Рівняння руху для вісесимитричного 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.]: & wx = m x ; & wY - a·wZ ·wX = m Y ; & wZ - a·wY ·wX = mZ ; де wX , wY , wZ - проекції кутової швидкості космічного апарата на осі зв'язаної системи координат: wX - подовжня кутова швидкість; wY - перша поперечна кутова швидкість; wZ - друга поперечна кутова швидкість; mX, m Y, mZ - проекції приведеного керуючого моменту; 80583 4 а - константа. Вважаємо, що в початковий момент часу складові кутової швидкості задовольняють співвідношенню wi=wi0, i=X,Y,Z. Знайдемо вільний рух апарата шляхом інтегрування системи (1) при mi=0: w X = wX 0 ; wY = r0 ·sin a; wZ = r0 ·cos a; де r0 = w2 0 - w2 0 Y Z модуль поперечної кутової швидкості; wY 0 - кут між напрямком wZ0 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 Y, тоді wY=r0, wZ=0, а якщо з віссю Z-wY=0, wZ=r0. В цей час необхідно погасити подовжню кутову швидкість, тоді поперечна кутова швидкість не змінюється і збігається з віссю Y чи віссю Z. При цьому при гасінні поперечної кутової швидкості мінімізується витрата робочого тіла через коллинеарність векторів поперечної кутової швидкості і керуючого моменту. Система функціонує в такий спосіб: за допомогою датчиків 1, 2, З виміряються три складові кутовий 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 кутовий швидкості з датчиків 2, 3 надходять на входи блоків визначення початку гасіння кутових швидкостей 13, 14, виходи яких підключені до других входів блоків 4, 5, 6. Розглянемо процеси управління при гасінні подовжньої wX і однієї з поперечних wY чи wZ кутових швидкостей. У блоці 13 визначаються необхідні значення поперечних кутових швидкостей, при яких необхідно починати гасіння подовжньої кутової швидкості, щоб забезпечити після гасіння подовжньої кутової швидкості збіг напрямку вектора поперечної кутової швидкості з напрямком осі другої поперечної швидкості Z чи Y. З врахуванням цього витримують паузу без керування до моменту, поки обмірювані поперечні кутові швидкості з датчиків 2, 3 не збіжаться з необхідними, після чого блок 13 через блоки 4 і 7 включає виконавчі органи подовжнього каналу 10, (1) що потім виключаються блоком 7 після гасіння подовжньої кутової швидкості (wX=0). У результаті подовжня й одна з поперечних кутових швидкостей будуть дорівнюють нулю, а друга поперечна швидкість буде дорівнює r0. Тепер розглянемо процеси керування при гасінні двох поперечних кутових швидкостей. У блоці 14 визначаються необхідні значення поперечних кутових швидкостей, при яких необхідно починати гасіння з умови збігу напрямку вектора поперечної кутової швидкості з напрямком однієї з поперечних осей. З врахуванням цього витримують паузу без a = a·wX0 ·t + arctg 5 керування до моменту, поки обмірювані поперечні кутові швидкості з датчиків 2, 3 не збіжаться з необхідними, після чого блок 14 через блоки 5 і 8 включає виконавчі органи 11, якщо напрямок вектора поперечної кутової швидкості збігається з віссю Y, і через блоки 6, 9 включає виконавчі органи 12, якщо напрямок вектора поперечної кутової швидкості збігається з віссю Z. Виконавчі органи 11 виключаються блоком 8 після гасіння поперечної кутової швидкості (wY=0), а виконавчі органи 12 виключаються блоком 9 після гасіння поперечної кутової швидкості (wZ=0). У результаті поперечні кутові швидкості будуть доріватися нулю, а подовжня кутова швидкість залишиться рівною початковій wX=wX0. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє забезпечити гасіння початкових кутових швидкостей космічного літального апарата навколо будь-яких двох осей за допомогою реактивних виконавчих органів з мінімальною витратою робочого тіла. 80583 6