Баллистико-навигационное проектирование полетов к Луне, планетам и малым телам Солнечной системы

• Автор: Тучин, Андрей Георгиевич
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 238 с. : ил.

Содержание
Обозначения и сокращения
Введение
Глава 1 Проектирование квазисинхронных орбит КА вокруг
Фобоса для решения задачи посадки на его поверхность
1.1 Численный алгоритм построения множества КСО с минимальным дрейфом
1.1.1 Формализация постановки задачи
1.1.2 Упрощённая модель движения КА относительно Фобоса
1.1.3 Область перебора
1.1.4 Переменные перебора
1.1.5 Численный анализ
1.1.6 Результаты численного анализа
1.1.7 Сравнение характеристик движения в полной и упрощённой моделях
1.2 Начальное приближение для расчёта множества КСО
1.2.1 Упрощённые уравнения движения
1.2.2 Предварительный численный анализ. Постановка задачи аналитических исследований
1.2.3 Подготовка системы (1.19-1), (1.19-2) к усреднению:
1.2.4 Частный случай плоского кругового движения задачи Хилла (р = 1)

1.2.5 Вычисление значения интеграла Г

Е 31 31 31 АП
1.2.6 Вычисление производных —, —, —
ЗА За 3%
1.2.7 Усреднённые уравнения движения
1.2.8 Условие для поиска начального приближения начальных условий.
Выбор параметра к
1.2.9 Алгоритм формирования начального приближения
1.2.10 Вычислительная процедура поиска минимума
1.2.11 Результаты расчётов

1.2.12 Алгоритм проектирования КСО
Глава 2 Баллистика, навигация и управление движением КА на
этапе его посадки на поверхность Фобоса
2.1 Сближение с Фобосом и посадка на его поверхность: общая схема

2.1.1 Сближение с Фобосом
2.1.2 Условия посадки
2.1.3 Навигационные приборы обеспечения посадки
2.1.4 Схема управляемой посадки
2.1.5 Управление включением двигателей
2.2 Алгоритмы управления движением КА
2.2.1 Бортовые алгоритмы навигации и управления
2.2.2 Уравнения движения КА относительно Фобоса
2.2.3 Расчёт коррекций на участке перелёта от момента схода с КСО до точки
начала вертикального спуска
2.2.4 Определение вектора состояния КА по измерениям лазерного высотомера и доплеровской системы
2.3 Реализация алгоритмов посадки в среде операционной системы
реального времени
Глава 3 Определение параметров движения КА по результатам измерений при наличии немоделируемых ускорений
3.1 Алгоритм оценки вектора состояния и суммарных воздействий возмущений между измерениями
3.1.1 Постановка задачи
3.1.2 Линейный случай
3.1.3 Нелинейный случай
3.1.4 Проверка качества измерений с использованием приведённого среднеквадратического отклонения
3.2 Алгоритм оценки вектора состояния в случае отсутствия шума

3.3 Алгоритм оценки вектора состояния и средних значений
приращений возмущений
3.4 Алгоритм оценки вектора состояния с использованием
метода мешающих параметров
3.4.1 Мешающие параметры в форме белого шума
3.4.2 Мешающие параметры в форме случайных величин, постоянных
на всем интервале
3.5 Оценка вектора состояния и возмущений дискретной динамической
системы и свойства этих оценок
Глава 4 Вопросы баллистики и навигации в проектах полётов
к Луне, планетам и малым телам Солнечной системы
4.1 Проблемы баллистикй и навигации в проектах полётов к Луне, точке Ь2 системы Солнце - Земля, планетам и малым телам
Солнечной системы
4.1.1 Проект «Фобос-Грунт»
4.1.2 Российские проекты полёта к Луне
4.1.3 Полёт к точке Ь2 системы Солнце — Земля
4.1.4 Проект полёта к Венере с целью доставки на её поверхность долгоживущей станции, баллонов в атмосферу Венеры п выхода орбитальной станции
на орбиту искусственного спутника Венеры
4.1.5 Проект полёта к Юпитеру с целью посадки КА на.поверхность Европы, естественного спутника Юпитера (проект «Лаплас»)
4.1.6 Особенности баллйстико-навигационного обеспечения полётов
к дальним планетам
4.1.7 Подготовка и проведение гравитационного маневра КА «Розетта»
4.1.8 Проект полёта к Солнцу
4.2 Методы обеспечения навигации и управления КА
дальнего космоса
4.2.1 Управление и навигация на участках перелёта к планетам
с использованием ЖРД
Соотношения (1.13) и (1.14) описывают замену переменных в уравнении (1.1), в
результате которой происходит переход от переменных X, у, и, V к новым
переменным X, У, А, ф. Полученная в результате система уравнений имеет вид:
^ _ 2 А эт(о - ф) - 2У X -р ^ ,

З 2Х + уісоз(и-ф) / . /
У =—X + р----------3-^------- + {вХ + ЗЛсоз(и-ф))(1-р),
■л 2Х8Іп(о-ф) + 47с08(и-ф)-ЗЛ8Іп(и-ф)с08(и-ф)
А — р ^

+ (бХ + З^СОз(и-ф))(і-р)8Іп(и-ф), 475Іп(и-ф)-2Хсо8(и-ф)-3^8Іп2(и-ф)- А
Ф = р
(бХ + Зу1С08(и-ф))(і-р)с08(и-ф)
(1.15)
где г — А2эш2(и~ф) + АХсоб(о-ф) — 2АУ8Іп(о — ф) + А2 + X2 +У
Вычисляя производные от — по Х,У,А, ф , получим:

1) Лсо8(о-ф) + 2Х
7)~ 2? ’
9 ГП /4зт(и-ф)-2Г ду{^}~ 2? ’
д (Ч) 4У8Іп(о — ф) —З^біп2(и — ф) — 2Хсо8(о — ф) — 2А дА I г, 4г^

Эф у г
ЗА2 (о - ф)соз(о - ф) - 2АХзт(о - ф) - 4АУсоз(и - ф)

(1.16)
Упростим (1.15) с использованием (1.16):