УДК 531.551.1
А. С. П о п о в, Г. А. Щ е г л о в
ДВИЖЕНИЕ УПРУГОГО СОЛНЕЧНОГО ПАРУСА
ПО ГЕОЦЕНТРИЧЕСКОЙ ОРБИТЕ
В ЦЕНТРАЛЬНОМ ГРАВИТАЦИОННОМ ПОЛЕ
Рассмотрено движение космического летательного аппарата с
солнечным парусом по геоцентрической орбите в центральном гра-
витационном поле с учетом упругости отражающей поверхности.
Решена связанная задача упругости и баллистики для крупнога-
баритной двухлопастной конструкции солнечного паруса, лопасти
которой расположены в одной плоскости и вдоль одной оси. Управ-
ление рассматриваемой системой на орбите осуществляется по
“закону с половинной угловой скоростью”. Показано влияние упру-
гих деформаций конструкции паруса на траекторию движения кос-
мического аппарата.
На любую механическую систему, движущуюся в гравитационном
поле Земли, оказывается воздействие со стороны этого поля. Движение
упругой системы в центральном гравитационном поле описано в ра-
боте [1]. В связи с деформацией упругой конструкции, обусловленной
наличием гравитационного поля, возникает ряд вопросов, связанных с
тем, на сколько существенно данное воздействие может изменить па-
раметры орбиты космического аппарата с солнечным парусом. Цель
настоящей работы — оценка изменения параметров орбиты в зависи-
мости от жесткости конструкции солнечного паруса.
На движение космического аппарата (КА) с солнечным парусом
большое влияние оказывает закон управления. Одним из таких зако-
нов, рекомендуемых для изменения геоцентрической орбиты, является
закон управления “с половинной угловой скоростью”, впервые пред-
ложенный Н. Сэндсом [2] (рис. 1). В этом случае принимается, что
парус имеет отражающую поверхность с обеих сторон, а управление
происходит по закону
θ
u
=
π
2
−
ν
2
.
Обычно деформации конструкции КА, движущегося по орбите,
связанные с гравитационными воздействиями, являются несуществен-
ными. Однако конструкция КА с солнечным парусом является крупно-
габаритной и воздействие на нее периодической силы, обусловленной
гравитационным полем, оказывается важным для расчета орбиталь-
ных перелетов.
Рассмотрим модельную задачу полета КА с упругим солнечным
парусом по геоцентрической орбите. Модель, показанная на рис. 2,
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2006. № 1 15
