Некомпланарная встреча на околокруговой орбите с помощью двигателя малой тяги

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлен метод, позволяющий вычислить параметры маневров, выполняемых на нескольких витках с применением двигателя малой тяги. Эти маневры обеспечивают перелет активного космического аппарата в пределы заданной области целевого космического объекта. Перелет осуществляется в окрестности круговой орбиты. Для решения данной задачи применяются упрощенные математические модели движения. Влияние нецентральности гравитационного поля и атмосферы в расчетах не учитывается. Процесс определения параметров маневров разбит на несколько этапов: на первом и третьем этапах параметры импульсного перехода и перехода, осуществляемого двигателем малой тяги, вычисляются с использованием аналитических методов. На втором этапе распределение маневрирования между витками, обеспечивающее успешное решение задачи встречи, определяется путем изменения одной переменной. Данный метод отличается простотой и высокой надежностью в определении параметров маневров, что делает его применимым на борту космических аппаратов. В рамках исследования также проведен анализ зависимости суммарной характеристической скорости решения задачи встречи от величины тяги двигателя. Параметры маневров могут быть уточнены с помощью итерационной процедуры, чтобы учесть основные возмущения.

Об авторах

Андрей Анатольевич Баранов

Институт прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН

Email: andrey_baranov@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-1823-9354
SPIN-код: 6606-3690

кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

Москва, Россия

Адилсон Педро Оливио

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: pedrokekule@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5632-3747

аспирант, департамент механики и процессов управления, инженерная академия

Москва, Россия

Список литературы

  1. Прассинг Ж.Е. Оптимальные двух- и трехимпульсные встречи в окрестности круговой орбиты при фиксированном времени перехода // Ракетная техника и космонавтика. 1970. Т. 8. № 7. С. 46–56. https://doi.org/10.2514/3.5876
  2. Marec J.P. Optimal space trajectories // Studies in Astronautics. Vol. 1. Amsterdam, Oxford, New York: Elsevier Sci. Publ. Co.; 1979. 329 p.
  3. Булынин Ю.Л. Баллистическое обеспечение управления орбитальным движением геостационарных КА на различных этапах эксплуатации // 13-я Международная научная конференция «Системный анализ, управление и навигация»: тезисы докладов. Крым, Евпатория, 2008. С. 73–74. ISBN 978-5-44653279-7.
  4. Рылов Ю.П. Управление космическим аппаратом, входящим в спутниковую систему при помощи электроракетных двигателей // Космические исследования. 1985. Т. 23. № 5. C. 691–700.
  5. Кулаков А.Ю. Модель и алгоритмы реконфигурации системы управления движением космического аппарата: дис. … канд. техн. наук. СПб., 2017. 156 с.
  6. Ткаченко И.С. Анализ ключевых технологий создания многоспутниковых орбитальных группировок малых космических аппаратов // Онтология проектирования. 2021. Т. 11. № 4 (42). С. 478–499. https://doi.org/10.18287/2223-9537-2021-11-4-478-499
  7. Бажинов И.К., Гаврилов В.П., Ястребов В.Д. и др. Навигационное обеспечение полета орбитального комплекса «Салют — 6» — «Союз» — «Прогресс». М.: Наука, 1985.
  8. Баранов А.А. Алгоритм расчета параметров четырехимпульсных переходов между близкими околокруговыми орбитам // Космические исследования. 1986. Т. 24. № 3. С. 400–403
  9. Лидов М.Л. Математическая аналогия между некоторыми оптимальными задачами коррекции траекторий и выбора состава измерений и алгоритмы их решения // Космические исследования. 1971. Т. 9. № 5. С. 687–706.
  10. Гаврилов В.П., Обухов Е.В. Задача коррекции с ограничением на число импульсов // Космические исследования. 1980. Т. 18. № 2. С. 163–172.
  11. Лайон П.М., Хенделсмен М. Базис-вектор для импульсных траекторий с заданным временем перелёта // Ракетная техника и космонавтика. 1968. Т. 6. № 1. С. 153–160.
  12. Ежевски Д.Дж., Розендал Х.Л. Эффективный метод расчета оптимальных N–импульсных траекторий полета в космическом пространстве // Ракетная техника и космонавтика. 1968. Т. 6. № 11. С. 138–145.
  13. Баранов А.А. О геометрическом решении задачи встречи на близких почти круговых компланарных орбитах // Космические исследования. 1989. Т. 27. № 6. С. 808–816.
  14. Баранов А.А., Ролдугин Д.С. Шестиимпульсные маневры встречи КА на околокруговых некомпланарных орбитах // Космические исследования. 2012. Т. 50. № 6. С. 472–479.
  15. Edelbaum T.N. Minimum Impulse Transfer in the Vicinity of a Circular Orbit // Journal of the Astronautical Sciences. 1967. Vol. XIV. No. 2. P. 66–73.
  16. Лебедев В.Н. Расчет движения космического аппарата с малой тягой. М.: Изд. ВЦ АН СССР, 1968. 108 с.
  17. Гродзовский Г.Л., Иванов Ю.Н., Токарев В.В. Механика космического полета с малой тягой. М.: Наука, 1966. 680 с.
  18. Петухов В.Г. Метод продолжения для оптимизации межпланетных траекторий с малой тягой // Космические исследования. 2012. Т. 50. № 3. С. 258–270.
  19. Petukhov V.G., Olívio A.P. Optimization of the Finite-Thrust Trajectory in the Vicinity of a Circular Orbit // Advances in the Astronautical Sciences. 2021. Vol. 174. P. 5–15.
  20. Баранов А.А. Маневрирование в окрестности круговой орбиты. М.: Спутник, Москва. 2016. 512 с.
  21. Улыбышев Ю.П. Оптимизация межорбитальных перелетов с малой тягой при ограничениях // Космические исследования. 2012. Т. 50. № 5. С. 403–418.
  22. Ильин В.А., Кузмак Г.Е. Оптимальные перелеты космических аппаратов. М.: Наука, 1976. 744 с.
  23. Baranov A.A., Olivio A.P. Coplanar multi-turn rendezvous in near-circular orbit using a low-thrust engine // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022. Т. 23. № 4. С. 283–292. http://doi.org/10.22363/2312- 8143-2022-23-4-283-292
  24. Баранов А.А., Прадо А.Ф.Б., Разумный В.Ю., Баранов А.А. Оптимальные переходы с малой тягой между близкими околокруговыми компланарными орбитами // Космические исследования. 2011. Т. 49. № 3. С. 278–288.
  25. Clohessy W.H., Wiltshire R.S. Terminal Guidance System for Satellite Rendezvous // Journal of the Aerospace Sciences. 1960. Vol. 27. No. 9. P. 653–678. https://doi.org/10.2514/8.8704
  26. Hill G.W. Researches in Lunar Theory // American Journal of Mathematics. 1878. Vol. 1. P. 5–26.
  27. Эльясберг П.Е. Введение в теорию полета искусственных спутников Земли. М.: Наука, 1965. 540 с.

© Баранов А.А., Оливио А.П., 2024

Ссылка на описание лицензии: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/legalcode

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах