Механизм формирования возмущающего момента подвижной массой космического аппарата

Функциональная эффективность космического аппарата во многом зависит от точности работы систем ориентации и стабилизации, компенсирующих внешние и внутренние возмущения. Алгоритм работы этих систем построен на динамических уравнениях, описывающих вращательное движение космического аппарата под действием управляющих моментов, внутренних и внешних возмущений от подвижных масс, гравитационного, магнитного и аэродинамического воздействий. При этом в алгоритмах управления ориентацией космического аппарата рассмотрению внутренних неуправляемых возмущающих факторов уделяется недостаточное внимание из-за их относительно малой величины. Это снижает точность ориентации и стабилизации аппарата. В условиях повышения массы и ресурса эксплуатации космических аппаратов суммарные энергозатраты на компенсацию внутренних возмущающих моментов существенно возрастают. В связи с этим проведен анализ динамических уравнений влияния внутренних возмущений от подвижной массы в космическом аппарате на угловую дестабилизацию его положения. В связанной системе координат рассмотрены механизмы формирования кинетического момента и момента Кориолиса. Момент Кориолиса инициируется вращением космического аппарата с наложением переносного движения в виде его вращения на относительное движение массы. Указаны условия перемещения масс в космическом аппарате, снижающие уровень внутренних возмущений.
EDN: TFEEIN, https://elibrary/tfeein

Литература

[1] Раушенбах Б.Н., Токарь Е.Н. Управление ориентацией космических аппаратов. Москва, Наука, 1974. 598 с.

[2] Шереметьевский H.H., Малаховский Е.Е., Лозняк Э.Л. Моделирование движения гибкого КА на возмущениях от электромеханических приводных устройств. В: Динамика и управление космическими объектами. Новосибирск, Наука, 1992, с. 124–137.

[3] Симоньянц Р.П. Методы пассивной ориентации и стабилизации космических аппаратов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. 132 с.

[4] Дорошин А.В., Крикунов М.М. Введение в динамику движения космического аппарата переменного состава. Самара, Изд-во Самарского университета, 2022. 109 с.

[5] Ковтун В.С. Анализ сложного процесса управления расходом топлива геостационарного космического аппарата «Ямал». Космическая техника и технологии, 2013, № 2, с. 33–41.

[6] Васильев В.Н. Системы ориентации космических аппаратов. Москва, НПП ВНИИЭМ, 2009. 310 с.

[7] Ермаков В.Ю., Туфан А. Динамика космических аппаратов. Москва, Изд-во МАИ, 2023. 90 с.

[8] Малаховский Е.Е. Точность стабилизации гибких космических аппаратов и нормирование механических воздействий от внутренних источников возмущения. Космические исследования, 1997, т. 35, № 5, с. 543–548.

[9] Шереметьевский H.H., Малаховский Е.Е., Лозняк Э.Л. и др. Расчетно-экспериментальный способ анализа динамической точности стабилизации гибких КА при действии внутренних источников возбуждения. Космические исследования, 1990, т. 28, № 5, с. 706–714.

[10] Ковтун В.С. Методы управления геостационарным спутником с помощью маховиков и электроракетных плазменных двигателей. Космонавтика и ракетостроение, 2009, № 2, с. 60–68.

[11] Малаховский Е.Е. Динамическая точность стабилизации гибких космических аппаратов при внутренних возмущениях от электромеханических комплексов. Автореферат дисс. ... док. тех. наук. Москва, ВНИИ электромеханики, 1994. 34 с.

[12] Туманов А.В., Зеленцов В.В., Щеглов Г.А. Основы компоновки бортового оборудования космических аппаратов. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. 576 с.

[13] Атамасов В.Д., Беляев С.Г. Системы исполнительных органов космического аппарата «Янтарь». Санкт-Петербург, БГТУ, 2013. 133 с.

[14] Авербух В.Я. Космическая прецизионная электромеханика. Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ, 2011, т. 124, № 5, с. 17–28.

[15] Стома С.А., Авербух В.Я., Лещинский Э.А. Электромеханические системы ориентации солнечных батарей искусственных спутников Земли. Электротехника, 1996, № 5, с. 14–19.

[16] Ковтун В.С., Королев Б.В., Синявский В.В. и др. Космические системы связи разработки ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королева. Космическая техника и технологии, 2015, № 2, с. 3–24.

[17] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 1. Механика. Москва, Физматлит, 2018. 222 с.

[18] Fu Y., Liu Y., Hu L. et al. Stabilisation of a flexible spacecraft subject to external disturbance and uncertainties. Complexity, 2020, doi: https://doi.org/10.1155/2020/2906546

[19] Goldstein H., Poole C., Safko J. Classical mechanics, 3rd ed. Am. J. Phys., 2001, vol. 70, no. 7, pp. 782–783, doi: https://doi.org/10.1119/1.1484149