Вопросы построения программной траектории выведения ракеты-носителя с космическим аппаратом

• Автор: Мазгалин, Дмитрий Вениаминович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Исследования по построению целевой орбиты PH
1.1 Способ задания орбиты на которую должен быть выведен PH .
1.2 Эллиптическая орбита с отсчетом высот от поверхности Земли сфера
1.3 Эллиптическая орбита с отсчетом высот от поверхности Земли общеземной эллипсоид
1.4 Орбита в нормальном гравитационном поле
Глава 2. Построение программного движения PH на атмосферном участке полета
2.1 Анализ литературных данных
2.2 Структура программного управления на атмосферном участке полета
2.3 Определение параметров программной функции угла атаки и азимута пуска
2.4 Определение параметров управления методом последовательной линеаризации
2.5 Результаты численного моделирования
Глава 3. Построение управления движением PH на участке выведения третьей ступени на орбиту
3.1 Модель движения. Математическая постановка задачи
3.2 Анализ методов решения задачи по опубликованным данным
3.3 Декомпозиция задачи построения управления движением PH .
3.4 Структура оптимального управления боковым движением
3.5 Структура управления для движения в плоскости орбиты

3.6 Построение программного движения в варианте приближенного оценивания потерь по кажущейся скорости
Глава 4. Алгоритм определения параметров управления для участка полета третьей ступени PH
4.1 Система уравнений для определения параметров управления
4.2 Преобразование уравнений для определения параметров управления
4.3 Вычисление коэффициентов Ьц,Уд1, г
4.4 Определение параметров управления
4.5 Уточнение параметров управления по траектории полета
4.6 Оценка эффективности разработанного метода построения программного движения
4.7 Описание комплекса программ для решения задач построения управления
Заключение
Приложение 1. Построение программного движения на участке полета второй ступени PH.
Приложение 2. Системы координат.

Введение
Одной из важных задач баллистического навигационного обеспечения запуска ракеты-носителя (PH) с космическим аппаратом (КА) является расчет программной номинальной траектории движения PH на активном участке полета. Построение программной траектории полета проводится перед запуском PH и осуществляется в целях:
- оценки возможности выведения полезной нагрузки PH на орбиту с заданными характеристиками при выделенных затратах по топливу, то есть проведения проверки возможности реализации задачи пуска;
- получения исходной информации для расчета параметров бортового полетного задания: программ по углам тангажа, рыскания, кажущейся скорости, коэффициентов и установочных значений функционалов управления и т.д.;
- получения исходной информации по траектории полета для систем слежения и внешних траекторных измерений;
- определения исходной информации для построения аварийных трасс полета.
Приведенный неполный перечень вопросов, для решения которых требуется знание траекторных параметров программного движения PH на активном участке, подтверждает важность правильного и оптимального решения задачи построения программного движения.
К построению программной траектории на активном участке полета ракеты-носителя, согласно составу задач баллистико-навигационного обеспечения подготовки к полетам и в период выполнения полета орбитального комплекса «Салют-6» - «Союз» - «Прогресс» [1],технического задания на разработку системы управления (СУ) PH по теме Союз-2 [2], ограничений на динамические параметры движения PH [13] предъявляются следующие требования:

где а(£) = аехр(а(£ — £пгі))(1 — ехр(а(і — £пг*))), 0(£) - угол тангажа вектора поточной скорости центра масс, а (і) - угол атаки, £„гі - момент окончания участка вертикального полета, ^ - момент начала движения PH, а - амплитуда угла атаки, а - коэффициент развертки программы угла атаки по времени.
Программа по углу рыскания фрг(і) задается в виде:
где а (і) - угол рыскания вектора поточной скорости, £а - момент достижения высоты ка (числа Маха, равного 0.7).
Вычисление управления [7$, Щ по угловым скоростям разворота по углам тангажа и рыскания на интервале (£г, £г+х), где £г = £„гх + гД£ проводится по соотношениям:
где Ьг - левый конец интервала формирования программного управления, Д£ - величина интервала. На интервале полета (£г,£г+1) управление С/^, Ц/, принимается постоянным.
Значения $рг(£г+і)) Фрг^і+і) вычисляются методом Эйлера по параметрам движения центра масс PH и ветра на момент £г. Через і?(£г), ф(Ьг) обозначены углы тангажа и рыскания PH на момент іг.
Для этого на левом конце шага интегрирования вычислим программное значение угла атаки и производной угла атаки по времени:
(фрг(рг+і) - 1/>(£г))/Д£, если І (фргфг+і) - ф(и))/Ы| < £/эг,
Pг^^rSІgn(('0pr(^г+l) - ф(іг))/Аі), если (фрг(іг+1) - ф(іг))/АіІ > идг,