Оптимальное управление космическим аппаратом на участке предварительного аэродинамического торможения при выведении на орбиту искусственного спутника Марса
Авторы: Соколов Н.Л. | Опубликовано: 21.12.2015 |
Опубликовано в выпуске: #6(105)/2015 | |
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов | |
Ключевые слова: космический аппарат, выведение на орбиту, комбинированная схема, оптимальное управление, метод исследований, аналитический алгоритм, эффективность применения |
Исследована задача оптимального управления движением космического аппарата при применении комбинированной схемы его выведения на орбиту искусственного спутника Марса. В качестве основных критериев оптимальности использованы максимум скорости вылета космического аппарата из атмосферы и максимум ширины коридора входа аппарата в атмосферу. Разработаны аналитический метод и алгоритм ускоренного расчета квазиоптимальных траекторий выведения аппаратов на спутниковые орбиты. Полученные данные использованы в качестве первого приближения при решении задач оптимального управления космическим аппаратом в общей постановке. Анализ численных материалов показал принципиальную возможность реализации предложенной комбинированной схемы выведения при использовании космического аппарата с аэродинамическим качеством более 0,3. Полученные результаты имеют практическое значение и могут быть использованы при исследовании конкретных миссий дальнего космоса.
Литература
[1] Горшков Л.А. Полет человека на Марс // Наука и жизнь. 2007. №7. С. 4-12.
[2] Jonathan Amos. Europe’s Mars plans move forward. BBC News. 12.10.2009.
[3] Peter B. de Selding. ESA Halts Work on Exo Mars Orbiter and Rover. Space News. 20.04.2011.
[4] Челноков Ю.Н. Применение кватернионов в задачах оптимального управления движением центра масс космического аппарата в ньютоновском гравитационном поле // Космические исследования. 2003. № 4. Т. 32. С. 83-91.
[5] Иванов Н.М., Мартынов А.И. Движение космических летательных аппаратов в атмосферах планет. М.: Наука, 1985. 384 с.
[6] Синявская Ю.А., Корнилов В.А. Иерархическая оптимизация в задачах проектирования систем автоматического управления // Труды МАИ. 2011. № 44.
[7] Сапрыкин О.А., Соболевский В.Г. Баллистический анализ вариантов посадки космических аппаратов в заданном районе // Космонавтика и ракетостроение. 2013. № 3 (72). С. 78-86.
[8] Okhotsimsky D.E., Golubiev Y.F., Sikharulidze Y.G. Mars orbiter insertion by use of atmospheric deceleration // Acta Astronautica. 1978. Vol. 5. No. 9/10.
[9] Матюшин М.М., Соколов Н.Л., Овечко В.М. Совершенствование методологии оптимального управления космическими аппаратами дальнего космоса // Актуальные проблемы российской космонавтики. Материалы XXXIX академических чтений по космонавтике. Москва, январь 2015. С. 297-298.
[10] Иванов В.М., Лобачев В.И., Соколов Н.Л.Управление космическим аппаратом баллистического типа при спуске с орбиты в заданную область поверхности Земли // Фундаментальные исследования. 2014. № 8. Ч. 3. С. 577-582.
[11] Hiltz A.A., Florense D.E., Low D.L. Selection, development and characterization of a thermal protection system for a Mars entry vehicle // AIAA Paper. 1968. No. 304.
[12] Ярошевский В.А. Приближенный расчет траектории входа в атмосферу. Ч. I, II // Космические исследования. Изд. АН СССР. 1964. Т. 2. Вып. 4, 5. С. 15-21.
[13] Griffin J.W., Vinh N.X. Three-dimensional optimal maneuvers of hyper velocity vehicles // AIAA. 1971.
[14] Чепмен Д.Р. Приближенный аналитический метод исследования входа тел в атмосферы планет. М.: ИЛ, 1962. 298 с.
[15] Иванов Н.М., Мартынов А.И. Управление движением космического аппарата в атмосфере Марса. М.: Наука, 1977. 134 с.
[16] Данченко О.М. Математическая модель плотности атмосферы Марса // Труды МАИ. 2012. № 50. С. 10.
[17] Мороз В.И.Рабочая модель атмосферы и поверхности Марса // Препринт ИКИ. 1975. Вып. 240. 241 с.
[18] Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1969. 384 с.
[19] Летов А.М. Динамика полета и управления. М.: Наука, 1969. 360 с.