Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Использование системы двигателей-маховиков при реализации режима солнечной ориентации космического аппарата

Опубликовано: 18.10.2022

Авторы: Игнатов А.И., Иванов Г.А., Коломиец Е.С., Мартыненкова Е.А.

Опубликовано в выпуске: #10(130)/2022

DOI: 10.18698/2308-6033-2022-10-2219

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Исследование посвящено поддержанию режима солнечной ориентации космического аппарата-гиростата на низкой околоземной орбите в течение длительного времени. Форма аппарата близка к цилиндру с двумя неподвижными панелями солнечных батарей, расположенными вдоль продольной оси цилиндра, симметрично относительно нее. В режиме солнечной ориентации нормаль к плоскости солнечных батарей аппарата неизменно направлена на Солнце, продольная ось совершает колебания относительно плоскости орбиты. Для реализации указанного режима движения космического аппарата используется система четырех двигателей-маховиков, оси вращения которых направлены параллельно боковым ребрам четырехугольной пирамиды. Положение боковых ребер пирамиды, относительно жестко связанной с аппаратом системы координат, задается двумя углами, являющимися параметрами системы двигателей-маховиков. Рассмотрен закон управления гиростатическим моментом, при котором обеспечивается затухание возмущенного движения космического аппарата в окрестности положения его солнечной ориентации и ограничивается накопление собственного кинетического момента двигателей-маховиков посредством управления углом поворота аппарата вокруг нормали к светочувствительной стороне солнечных батарей. Показано, что выбор определенных параметров системы координат двигателей-маховиков поможет реализовать режим солнечной ориентации без проведения разгрузок гиростатического момента в течение всего времени полета. Приведены результаты численного моделирования полной системы уравнений движения космического аппарата в режиме его солнечной ориентации с учетом воздействия гравитационного и аэродинамического моментов, подтверждающие правильность выбранных значений параметров.


Литература
[1] Игнатов А.И., Сазонов В.В. Оценка низкочастотных микроускорений на борту ИСЗ в режиме одноосной солнечной ориентации. Космические исследования, 2013, т. 51, № 5, c. 380–388.
[2] Игнатов А.И. Стабилизация режима солнечной ориентации искусственного спутника Земли без накопления кинетического момента гиросистемы. Известия РАН. ТиСУ, 2020, № 3, c. 164–176.
[3] Игнатов А.И. Оценка низкочастотных микроускорений на борту искусственного спутника Земли в режиме солнечной ориентации. Космические исследования, 2022, т. 60, № 1, c. 1–14.
[4] Бажинов И.К., Гаврилов В.П., Ястребов В.Д. и др. Навигационное обеспечение полета орбитального комплекса «Салют-6» — «Союз» — «Прогресс». Москва, Наука, 1985.
[5] Белецкий В.В. Движение искусственного КА относительно центра масс. Москва, Наука, 1965.
[6] Меес Ж. Астрономические формулы для калькуляторов. Москва, Мир, 1988.
[7] Игнатов А.И. Выбор геометрических параметров расположения системы двигателей-маховиков при управлении вращательным движением космического аппарата. Известия РАН. ТиСУ, 2022, № 1, c. 124–144.
[8] Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. Москва, Наука. Главная редакция физ.-мат. лит-ры, 1988.
[9] Markley F.L., Reynolds R.G., Liu F.X. Maximum torque and momentum envelopes for reaction-wheel arrays. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2010, vol. 33, no. 5, pp. 1606–1614.
[10] Yoon H., Seo H.H., Choi H.-T. Optimal uses of reaction wheels in the pyramid configuration using a new minimum infinity-norm solution. Aerospace Science and Technology, 2014, vol. 39, pp. 109–119.
[11] Yoon H., Seo H.H., Park Y.-W., Choi H.-T. A new minimum infinity-norm solution: with application to capacity analysis of spacecraft reaction wheels. American Control Conference (ACC), 2015, pp. 1241–1245.
[12] Стренг Г. Линейная алгебра и ее применения. Москва, Мир, 1980.