загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати по астрономії » Спуск і посадка космічних апаратів

Спуск і посадка космічних апаратів

РЕФЕРАТ

УЗВІЗ І ПОСАДКА КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ (КА)

НА ПЛАНЕТИ БЕЗ АТМОСФЕРИ

Вивчення Сонячної системи за допомогою космічних апаратів вносить великий вклад у розвиток природничих наук.

Велика увага до Сонця визначається вічно живуть в людині бажанням зрозуміти, як влаштований світ, в якому він жи-вет. Але якщо раніше людина могла тільки спостерігати рух небесних тіл і вивчати на відстані деякі (найчастіше малозрозумілі) їх властивості, то зараз науково-технічна ре-волюція дала можливість досягти низки небесних тіл Сонячної-ної Системи і провести спостереження і навіть активні експери-менти з близької відстані в їхніх атмосферах і на поверхні-тях. Ця можливість детального вивчення «на місці» змінять-ет саму методологію вивчення небесних тіл, яка вже цей-час широко використовує арсенал засобів і підходів, применяе-екпортувати в комплексі наук про Землю. На стику планетної астрофізі-ки та геології йде формування нової гілки наукового знання - порівняльної планетології. Паралельно на базі законів електродинаміки, атомної фізики і фізики плазми йде форми-вання іншого підходу до вивчення Сонячної системи - кос-мічної фізики. Все це вимагає розвитку методів і засобів космічних досліджень, тобто розробки, проектування, виготовлення і запуску космічних апаратів.

Головна вимога, що пред'являється до КА, - це його на-

. 2 - дежності. Основними завданнями спускаються і посадочних (ПА) апаратів є гальмування і зближення з поверхнею планети, посадка, робота на поверхні, іноді зліт з по-поверхні для доставки повертається апарату на землю. Для забезпечення надійного вирішення всіх цих завдань при проекту-ровании СА та ПА необхідно враховувати умови в околицях і на поверхні досліджуваного тіла: прискорення вільного па-дення, наявність або відсутність атмосфери, а також її свойс-тва, характеристики рельєфу і матеріалу поверхні і т . д. Всі ці параметри висувають певні вимоги до конструкції, що спускається.

Спуск є дуже важливим етапом космічного польоту, так як тільки успішне його виконання дозволить вирішити пос-тавленная завдання. При розробці СА та ПА приймаються дві принципово різні схеми спуску:

з використанням аеродинамічного гальмування (для планет, що мають атмосферу);

З використанням гальмівного ракетного двигуна (для планет та інших небесних тіл, які не мають атмосфери).

Ділянка проходження щільних шарів атмосфери є вирішальним, оскільки саме тут СА відчувають найбільш інтенсивне впливу, що визначають основні технічні рішення і основні вимоги до вибору всієї схеми польоту.

Відзначимо найбільш трудомісткі і складні завдання, які вирішуються-

. 3 - мі при проектуванні СА:

дослідження проблем балістичного і планує спусків в атмосфері;

Дослідження динаміки та стійкості руху при раз-особистих режимах польоту з урахуванням нелінійності аеродінамічес-ких характеристик;

Розробка систем гальмування з урахуванням завдань наукових вимірювань в певних шарах атмосфери, особливостей ком-поновкі спускається апарату, його параметрів руху і траєкторії.

Що стосується спуску на планети, позбавлені атмосфери (класичним прикладом тут є Місяць), то в цьому слу-чаї єдиною можливістю є використання тор-мозной двигуна, найчастіше рідинного (ЖРД). Ця осо-сті породжує додаткові (крім чисто баллістічес-ких) проблеми, пов'язані з управлінням і стабілізацією СА на так званих активних ділянках - ділянках роботи ра-кетного двигуна.

Розглянемо більш детально деякі з цих проблем. Коріння проблеми стійкості СА на активній ділянці лежать в існуванні зворотного зв'язку між коливаннями палива в баках, корпусу СА і коливаннями виконавчих органів системи стабілізації.

Коливання вільної поверхні палива, впливаючи

. 4 - на корпус СА, викликають його поворот відносно центру мас, що сприймається чутливим елементом системи стабілізації, який, у свою чергу, виробляє команд-ний сигнал для виконавчих органів.

Завдання полягає в тому, щоб коливання замкнутої системи об'єкт - система стабілізації зробити стійкими (якщо не можна їх виключити зовсім). Зауважимо, що гострота цієї проблеми залежить від досконалості компоновочной схеми СА, а також від структури і параметрів автомата стабілізації (АС).

Бажано, звичайно, цей комплекс питань вирішити вже на стадії ескізного проектування СА. Труднощі тут, од-нако, в тому, що на цьому етапі практично немає інформації про систему стабілізації об'єкту, в кращому випадку відома структура автомата стабілізації. Тому проводити аналіз стійкості СА на даному етапі неможливо.

У той же час ясно, що повністю сформований конс-труктівних вигляд СА цілком (або, у всякому разі, в значній мірі) визначає його динаміку - реакцію на возму-щення в процесі посадки. Отже, завдання теоретічес-кого аналізу полягає у виборі математичного апарату, здатного виявити цю залежність мовою, зрозумілою раз-робника. Такий апарат існує, і він спирається на з-Вестн терміни «керованість» , «наблюдаемость» , «Стабія-зіруемого» , що характеризують саме властивості СА як об'єкта

. 5 - управління в процесі регулювання.

Цей апарат дає можливість детально вивчити залежність «якості» конструктивно-компоновочной схеми СА від його проектних параметрів і в кінцевому рахунку дати необхід-мі рекомендації з доопрацювання компонування об'єкта або обос-нова напрямок подальших доробок .

Зазвичай для стабілізації СА крім зміни компонування об'єкта використовують також демпфери коливань палива, наст-Ройко системи стабілізації і зміна її структури.

Отже, стосовно аналізованої завданню на етапі ескізного проектування інженерові доводиться вирішувати цілий комплекс завдань з якісного аналізу проблеми стійкості-вості в умовах відносної невизначеності відносно цілого ряду параметрів. Оскільки рекомендації розробника повинні бути цілком певними, то єдиний вихід - працювати з математичною моделлю СА в режимі діалогу «ін-женеро - ЕОМ» .

Розглянемо інше коло завдань проектування - моделюю-вання процесів ударної взаємодії посадкового аппара-та з поверхнею планети.

Багато досягнення вітчизняної та зарубіжної космонав-тики були пов'язані із застосуванням посадкових апаратів (ПА) для безпосереднього, контактного, дослідження Місяця та планет Сонячної системи. Використання ПА зажадало раз-

. 6 - работки нових теоретичних та експериментальних методів досліджень, так як етап посадки, що характеризується значними (порівняно з іншими етапами) діючими наг-рузке, апаратурними перевантаженнями і можливістю опрокі-диванія апарату, є критичним для всієї експедиції. такі характеристики процесу посадки пояснюються великою енергією, накопиченої ПА до моменту посадки, і сукупністю багатьох несприятливих випадкових діючих факторів: рельєфом і фізико-механічними характеристиками місця по-садки, початковими характеристиками та орієнтацією СА, упру-гостю його конструкції та ін

Очевидно, що в таких умовах повна оцінка надежнос-ти усього етапу посадки можлива лише при глибокому і всесто-роннем аналітичному дослідженні характеристик ПА, залежачи-щем від наявності математичних моделей процесу і розрахункових (або розрахунково-експериментальних) методів організації розра-тов.

З точки зору чисельного рішення завдання посадки, при обліку всіх сторін процесу, характеризується великою потреб-вим машинним часом розрахунку для однієї посадочної ситуа-ції (до 10 с при швидкодії ЕОМ приблизно 10 операцій в 1 з ), великою кількістю можливих посадочних ситуацій, обмежених на крок інтегрування рівнянь руху СА

(різка зміна величин діючих зусиль може викликати

. 7 - обчислювальну нестійкість алгоритму) . При параметрічес-ком дослідженні характеристик СА, в ряді випадків проводь-мом автоматизовано, можлива поява так званих «вікон нестійкості» , де розрахунок динаміки апарату нецеле-співобразний і де використовується діалоговий режим роботи ЕОМ для виключення з розгляду ряду посадкових ситуацій.

При багатьох інженерних розрахунках, які мають метою вибір оптимального ПА, а також при якісній оцінці його характе-теристик, найбільш розумно використовувати спрощені матема-тичні моделі процесу (наприклад, модель посадки на рів-ную абсолютно жорстку майданчик). Потрібне машинний час при цьому невелика (до десятка хвилин) і може бути ще зменшено за рахунок застосування оптимальних методів і кроків інтегрування рівнянь руху ПА.

При проектуванні ПА багаторазово виникає необхід-ність оцінки впливу незначних конструктивних зраді-ний на характеристики процесу або оперативної обробки результатів випробувань в знайдених заздалегідь розрахункових випад-ях (критичних ситуаціях) посадки.

При проведенні таких розрахункових робіт, частка яких у загальному обсязі велика, найбільш вигідно використовувати ПЕОМ, що володіють такими (у порівнянні з ЕОМ) перевагами, як доступність та оперативність. Застосування ЕОМ в таких випадках нерентабельно, тому що в силу їх великої швидкодії,

. 8 - значна частина дорогого машинного часу витр-дметься вже не на розрахунок, а на підготовчі операції при введенні-виведенні інформації або зміну початкових умов процесу. Застосування ПЕОМ вигідно також при налагодженні складних програм контактної динаміки, призначених для серійних розрахунків на великих ЕОМ. Час налагодження таких програм, в силу їх обсягу та структури, найчастіше перевищує час їх на-писання, а оперативна і постійна налагодження програм

Сторінки: 1 2 3
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар