ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РАЗВЕРТЫВАНИЕМ ТРОСА В ЗАДАЧЕ СПУСКА ГРУЗА С ОРБИТЫ

Alexander Alexander Ledkov


Аннотация


Статья посвящена поиску оптимального управления силой натяжения троса в задаче доставки груза с орбиты. Использование тросовых систем позволяет осуществить спуск груза на Землю без затрат реактивного топлива. Известно, что при баллистическом спуске использование крутой траектории позволяет сократить область возможной посадки и минимизировать получаемое аппаратом количество тепла. Целью работы является разработка методики поиска закона развертывания троса, обеспечивающего спуск сферической капсулы в атмосфере по наиболее крутой траектории. Операция доставки груза разбита на три этапа: движение груза в составе космической тросовой системы, свободное движение по кеплеровской орбите до границы атмосферы и спуск в атмосфере. Разработан генетический алгоритм поиска оптимального закона управления тросом. В качестве критерия оптимальности выбрано время спуска груза в атмосфере. Анализ найденных законов позволил предложить новую схему развертывания, которая, в отличие от широко обсуждаемого в литературе динамического развертывания, включает фазу втягивания троса на этапе возвратного колебания. Это позволяет использовать силу Кориолиса для дополнительного торможения груза. Эффективность разработанной методики продемонстрирована на примере эксперимента YES-2. Было установлено, что увеличение предельной скорости втягивания троса ведет к уменьшению времени спуска груза в атмосфере. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании новых космических транспортных систем, включающих в себя тросы переменной длины.

Ключевые слова


ТРОСОВАЯ СИСТЕМА; ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ; ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ; РАЗВЕРТЫВАНИЕ; СПУСК; АТМОСФЕРА

Литература


Aslanov V.S., Ledkov A.S. Dynamics of the Tethered Satellite Systems. Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2012, 331 p.

Волошенюк О.Л., Пироженко А.В., Храмов Д.А. Космические тросовые системы -перспективное направление космической техники и технологии//Космiчна наука i технологiя. -2011. -Т.17, №2. -С. 32-44.

Иванов В.А., Купреев С.А., Ручинский В.С. Выигрыш в энергетике за счёт применения тросовых систем для спуска объектов с орбиты на Землю//Научные труды (Вестник МАТИ). -2011. -№18(90). -С. 124-127.

Smith H.F. The First and Second Flights of the Small Expendable Deployer System(SEDS). Proceedings of the Fourth International Conference on Tethers in Space, Smithsonian Inst., Washington, DC, 1995, pp. 43-55.

Kruijff M., Heide E.J. Qualification and in-flight demonstration of a European tether deployment system on YES2. Acta Astronautica, 2009, vol.64, no. 9-10, pp. 882-905.

Kumar K.D. Review on Dynamics and Control of Nonelectrodynamic Tethered Satellite Systems. Journal of Spacecraft and Rockets, 2006, vol. 43, no. 4, pp. 705-720. doi: 10.2514/1.5479 DOI: 10.2514/1.5479

Белецкий В.В., Левин Е.М., Динамика космических тросовых систем. -М.: Наука, 1990. -330 с.

Zimmermann F., Schottle U.M., Messerschmid E. Optimization of the tether-assisted return mission of a guided re-entry capsule. Aerospace Science and Technology, 2005, no. 9, pp. 713-721.

Ишков С.А., Шейников И.В. Определение параметров орбитальной тросовой системы, предназначенной для спуска малых капсул с орбиты//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. -2009. -Т.11, №5. C. -208-215.

Williams P., Hyslop A., Stelzer M., Kruijff M. YES2 optimal trajectories in presence of eccentricity and aerodynamic drag. Acta Astronautica, 2009, vol. 64, pp. 745-769.




DOI: https://doi.org/10.12731/wsd-2014-6.1-16

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share


(c) 2016 В мире научных открытий



ISSN 2658-6649 (print)

ISSN 2658-6657 (online)

HotLog Яндекс цитирования