Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Величко К.Ф. Основы теории полета управляемых баллистических ракет учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
6.85 Mб
Скачать

- 120 -

Эксперимент о выходом человека в космос открывает перед наукой новые гориеонты. Фактически Алексей Леонов был "спут­ ником" космического корабля, стремительно летевшего над Зем­ лей. Осознав втот факт, нетрудно представить ту грандиов-г ность научной и конструкторской мысли, которая была воплоще­ на в инженерных и технических решениях, обеспечившие надеж­ ность работы космического корабля и скафандра со всеми их системами жизнеобеспечения. Например, система жизнеобеспече­ ния скафандра не только обеспечивала космонавта 'киолор'одом и предохраняла его от воздействия глубокого вакуума, но и гарантировала надежность выхода из корабля и вход в него, а также производство всех необходимых операций в состоянии невесомости.

Больших успехов в освоении космоса добились Соединен­ ные Штаты Америки..Их космонавты осуществили маневр и сты­ ковку в космосе.

Несомненно, штурм космоса будет продолжаться. Уже в на­ ши дни Советский Союз осуществил мягкую посадку автоматиче­ ской станции с телевизионной аппаратурой на поверхность

Луны и

передачу с нее

первого в мире Лунного репортажа.

В

печати /5,127

нередко встречаются самые различию

прогнова. Пользуясь ими , можно представить себе примерную последовательность событий в дальнейшем освоении космоса:

1. Полет

корабля вокруг Луны с человеком на

борту и/возвращение его на землю -{968 гг .

В* Создание орбитальной космической станции /ОКС/ с

экипажем 3-5 человек -

1968-70 гг .

3 .

Высадка человека на Луне - 1968-70 гг.

 

4-

Создание крупной ОКС с экипажем 30-50 человек

-

иЬ а-75

г г .

 

5 .

Полет > Карсу и Венере обитаемого космического

ко­

рабля о возвращением на Землю - 1975-80 гг . 6. Высадка людей на Карсе - 1980-90 гг .

Сроки эти , конечно, довольно предположительны и лишь

- 12t

приблизительно отражают реальные возможности современной тех­ ники и экономики. Нельзя забывать, что успехи советской кос­ монавтики нередко опережают даже самые оптимистические планы лщдей, имеющих самое непосредственное отношение к науке yi тех­ нике.

Для чего же нудно освоение космоса?

Можно выделить

четыре группы вадач.

1 -

 

я группа задач

связана с исследованием Земли и ее

атмосферы:

 

 

 

а )

-

глобальная радио и телесвязь;

б )

-

обеспечение

морской

и врэдушной навигации;

в) - геофизические, метеорологические наблодения и изме­ рения /геодезическая привязка, измерение магнитных полей Зем­ ли, уточнение формы Земли и т . д . / .

Спутники геодезической системы могут быть использованы-

для следу1ощих целей:

 

-

исследования строения Земли

и изучения ее эволюции;,

-

исследования горизонтальных

и вертикальных смещений

материков и островов; .

4

-разработки способов предсказания ввмлетрясений;

-разработки навигационных систем, использукщих спутники;

-измерения гравитационного потенциала Земли с высокой точностью;

-сравнения и оценки различных бортовых геодезических приборов с целью их усовершенствования;

-уточнения координат наземных станций слежения за спут­

никами и калибровки оборудования атих станций.

Одна орбиталвная космическая станция заменит сотни об­ серваторий и поможет решить такие вадачи, которые им не под аилу.

2- я группа задач - связана с тем-, что ОКС находится в таких условиях^как: глубокий вакуум, прозрачность окружающей среды, невесомость, интенсивные солнечная и космическая радиации, воссоздание этих условий'для их изучения на Земле затруднительны и даже невозможны.

- 122 -

3 - я группа задач - ОКС могут выступать в роли связу щего ввен.1 между Землей и другими планетами, т .е . стартовой базой для межпланетных путешествий и доже открытия других миров.

 

4-

я группа '8вдач связана с

военным применением ко

са.

Применение космических

летательных

аппаратов позволит

решить

следующие задачи:

 

 

 

,

— Ф о т о р а зв е д к а наземных целей, радиотехническая раз­

ведка ;

 

 

 

 

 

-

создание глобальной

сети

метеорологической разведки;

 

-

создание глобальной

сети

радиосвязи армии, ВВС и ВМС;

-радионавигация подводных лодок-ракетоносцев, надвод­ ных кораблей;

-связь геодезических сетей различных государств и при­

вязка целей к боевым позициям ракет;

-опознавание назначения и уничтожение, военных, опутнийов ь космосе;

-предупреждение о ракетном ударе до подхода ракет к

це л » ;

-уничтожение ракет противника на активном участке траектории;

-создание орбитальных космических станций с запасом ядерного оружия для поражения наземных целей ив космоса.

Возможны и другие

применения

космического

пространства

в военных целях. Так,в

США уже

в

1960 году была

составлена

15-летняя программа разработки

и

вывода на орбиты космиче­

ских средств военного

назначения.

<

 

'Американское правительство ассигнует на исследование

ивоенное освоение космоса огромные средства.

-Согласно ориентировочной оценке, общие ассигнования

НАСА и МО на исследование и использование

космоса в период„

с 1957

по 1970 финансовый годы составят 90

млд долларов.

Как известно, советское правительство

не £аз выступало

за то,

чтобы космоо служил только мирным, научным целям,

требуя

запрещения использования всеми странами мира косии-

- 123 -

ческого пространства в военных целях, несмотря на ведущее

положение

в деле освоения космоса, о чем

свидетельствует

договор от

28.1.1967 .

 

В данной главе будут рассмотрены основные сведения о

движении космических аппаратов в космоое.

'

 

 

/

 

5

2 .

Траектории космических аппаратов

п .1 .

Классификация траекторий космических

 

 

аппаратов

 

Вое космические аппараты /КА/ могут быть разделены на две основные группы: орбитальные и маневрирующие.

Орбитальные аппараты не обладают способностью маневри­ ровать. у втих аппаратов такая траектория полета в космосе, параметры которой не изменяются о момента отделения КА от ра кеты-носителя. Однако они могут иметь систему, которая .по­ зволяет осуществлять угловую ориентацию и посадку.

Маневрирующие аппараты способны наменять параметры траектории в полете. Ивменение параметров траектории проис­ ходит под действием сил,создаваемых специальной двигатель­ ной установкой.

По характеру траекторий различают следующие виды косми­ ческих аппаратов:

1 - околопланетные, совершающие полет по орбите вокруг какой-то определенной планеты /околовемные, окололунные и

т.д ./;

-межпланетные, совершающие полет о одной планеты на

другую. •

'

п.2* Участки околоплайетной траектории движения

космических аппаратов

 

Типичная траектория управляемого КА

/р и с .з'.1 /, совер­

шающего движение вокруг Землиf содержит такие участки:

- 124 -

1. Активный участок /ОК/

2. Баллистический участок /КА.ВС/.

3 . Участок манев­ рирования /кВ, СДЕ/.

4 . Участок спус­ ка и посадки

/СДИ1/.

1 . Активный участок начинается от -точки старта и про­ должается до точки выключения двигательной установки ракеты /к /. Полет происходит под действием различных сил/главной иэ которых является сила тяги / и определяется законами ракетодинамики.

2- Наибольший участок траектории-вто участок полета ' КА по баллистичеййой траектории. Этот участок еще называют орбитой. Характер орбиты и длительность полета КА по орбите полностью определяются начальными условиями полета по нему,

* .е . радиусом-вектором начальной точки полета

~L* ,

скоростью

в этой точке V*- и углом наклона вектора скорости

к мест­

ному горизонту Ок . Орбитальный полет определяется законами

небесной механики.

 

 

3.\_участки маневрирования используются для изменения

Орбиты. Характер орбиты после маневрирования

определяется

 

-

125

-

 

новыми начальными

условиями полета

7* ; V*

; 6 * , которые

заданы К£ в точке

выключения двигателей "в" посл'^ завершения

маневра /р и с .3 -1 /.

Участок маневрирования СДЕ начинается посы­

ле участка торможения СС* и включает в себя участок балли­

стического полета С*ДЕ.

 

 

 

4. участок спуска и посадки начинается

после участка

б а л л и с т и ч е с к о г о

П О Л Е Т А l c .

тормошения.

ПолРТ.НазтоМЧкасг-

ке осуществляется

под действием силы тяжести и аэродинами­

ческих сил и определяется законами аэродинамики.

п .З . Элементы и параметры

траектории движения

 

космических аппаратов

 

Рассмотрим элементы и параметры эллиптических орбит, когда орбитальная скорость полета КА не превышает значения . второй космической скорости, позволяющего НА выйти за преде­ лы данного небесного тела. На рисунке 3*2 показана эллипти­ ческая околоземная орбита АВПН, по которой движется КА со

скоростью

V

и ев

проекция на извращающуюся земную поверх­

ность Ац

Bj_•

П^, Hi?

 

 

 

 

На рисунке 3 .2

приняты следующие обозначения:

а -

большая полуось эллипса /орбиты/' - АЦ;

в - малая полуооь эллипса ДЦ;

 

 

R -

радиус Земли;

 

 

 

О -

перигей -

ближайшая к поверхности Земли точка орбиты;

А -

апогей

-

наиболее удаленная

от поверхности Земли точка

 

орбиты;-

 

 

 

 

 

Нл,

Нп -

расстояние

от апогея

и перигея до поверхности

 

 

Земли;

 

 

 

 

АП - линия апсид. Линия апсид совпадает

о большой осбю

 

эллипса,

а точки

П и А находятся в

вершинах эллипса

 

САСПД).

а

 

Н а » Нп + 2 R

 

 

 

 

 

t3.1>

 

 

 

 

2

-126 -

В- восходящий увел орбиты, это точка,- в которой орбита пере­

секает плоскость экватора при переходе КА ио. южной полу­ сферы в северную.

Н - нисходящий увел орбиты, вто точка, в которой орбита пере­ секает плоскость экватора при переходе КА из северной полуоферы в южную.

ВНлиния уэлов.

Рис.3.2

$орыа и размеры эллиптической орбиты определяются эксцентриситетом орбиты / е / и размером большой полуоси ПА/а/,

 

 

- 127 -

 

 

 

 

 

значения которых определяют

параметры движения,

заданные ра-.

кетой

космическому аппарату

в точке "К"

/

f K ,

V# ,

6 * / .

 

Положение космического

аппарата на

орбите

определяется'

двумя

параметрами: истинной

аномалией /

р

/

и временем про­

хождения космическим аппаратом фиксированной

точки

орбиты

/ to/

 

 

 

 

 

 

Истинной аномалией называется угол,

отсчитываемый от

перигея до местонахождения КА на орбите. Отсчет истинной аномалии производится от линии апсид /точки перигея/ по на­

правлению движения КА. Расчет истинной

аномалии / £

/ доста­

точно сложен и поэтому в тех случаях,

когда

эксцентриситет

орбиты небольшой / 6 <

0 , 01/

и орбита

близка

к круговой,

определяется значение

средней

аномалий

£ ср

.

При определе­

нии р ср

делается допущение, что

КА движется

по орбите с

постоянной

скоростью.

Поэтому под

средней аномалией

понимает­

ся угол, заключенный между линией апсид и направлением из центра Земли в точку предполагаемого положения КА на орбите. Величина средней, аномалии определяется по формуле:

 

 

 

? - Щ Р - i t - t o )

13.2)

 

 

 

Сер

Т '

 

 

где

Т

-

период

обращения;

 

 

t

-

текущий момент

времени;

 

 

t 0 -

момент времени

прохождения фиксированной

точки

орбиты /чаще всего точки перигея/.

Период обращения /Г /, время одного полного оборота КА вокруг Земли, определяется по формуле эллиптической теории

,/гл.П формула 2*58/,

которая преобразуется

к виду 3 .3 или

3 .4

2<rra2 \ l i - t l

 

 

 

'

Z* Vk cosQk

(3.3)

Т =

f

(3.4)

- Г 28 -

где

/ м - 3.9862.1014

- постоянная поля тяготения-

t

З е м л и .

Положение орбиты в пространстве определяют параметры:

-прямое восхождение восходящего узла - это угол между линией увлов и направлением' на точку весеннего равно­

денствия, т .е . на точку, в которой находится Солнце

. . ‘ 21 марта. В этой точке эклиптика пересекает плоскость экватора;

С- наклонение орбиты - угол между плоскостью орбиты и плоскоотью Земного экватора. При 90°> I ^ 0° направле­ ние движения КА совпадает с направлением вращения Зем­ ли;

CJ

- угловое расстояние

перигея -

угол

между линией

апсид

 

 

и линией уадов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

положение орбиты

в пространстве

,

ее фор­

ма,

раэмеры и положение КА на орбите определяются:

 

 

 

 

наклонением орбиты

 

-

I

;

 

 

 

 

 

 

 

 

прямым восхождением

 

восходящего узла

-

££

;

 

 

 

 

угловым расстоянием

 

перигея

-

cj

;

 

 

 

 

 

 

перигеем /или апогеем/ - ПСА) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

эксцентриситетом

-

 

-Q ;

 

 

 

 

 

 

t Q\

 

 

временем прохождения КА через фиксированную точку

 

 

истинной аномалией

-

 

j>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим на примерах вычисление некоторых параметров,

определяюцих движение КА по орбите.

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРйуЯР 3 .1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Искусственный спутник Земли выведен на орбиту в точку

ее

перигея /330 километров/ в 14

00/угол

бросания

вк= &/ о

конечной скоростью,

равной

9 ,3 км/сек. /р и с .3 .3 /.

 

 

 

 

 

Определить максимальное удаление спутника от поверхнос­

ти

Земли /ап огей /,

характеристики орбиты

6

и

CL

,

период

обращения (Т) и местонахождение

спутника

на

орбите

к 16 00.

- 129 -

Дано: V«

-

9 ,3

км/сек

в*

*

0 ° /

c o sfa x /

Нп «

330 км

to -

14 ч.ОО нив.

^

*

16

ч.ОО мин.

Рис.3.3

Иа эллиптической теории известно уравнение траектории 2.33. Ив этого уравнения получим значения радиуоов в точках

перигея / £ п /

при

?„ * 0° и в точке апогея

(

Хя )

при

= 180°,

предварительно вычислив

по формуле 2.34 -

0 ,

2.35

- Р и 2-3&- В . t

учитывая , что

7 * = Р + Нп . 1

 

 

I

-

у?

 

9 ,3 2 .106

 

1,45546

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8,868.6,701.106 *

 

 

 

 

 

Р ■= 'гЛ со*в* = 6701.1,45546

= 9753,0075

 

 

 

 

9

=\^1

- V)

(2 -

\) )cos*Q^ f

1-0,792556

-

0.455

 

 

 

 

Р

9753,04

17895,48

км

 

 

 

 

 

1 - е

 

1 - 0,455

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

//* -

Х я -Р

- 17895,48 -6371 -

11524.48

км

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ