Основы движения космических аппаратов

Основы движения космических аппаратов [c.108]

Космический аппарат, который перемещается в космическом пространстве с выключенным двигателем, подчиняется законам небесной механики в той же степени, как и планеты, кометы, астероиды и другие тела естественного происхождения. Основы небесной механики, заложенные более 300 лет тому назад, с успехом применяются при расчетах движения космических аппаратов, созданных человеком. [c.108]

В книге приведены решения 560 задач по всем разделам курса теоретической механики. Цель сборника — помочь читателю овладеть фундаментальными методами теоретической механики и научить применению математического аппарата теории для исследования конкретных систем. Рассмотренные задачи относятся к анализу движения заряженных частиц в электромагнитных полях, космических аппаратов в ньютоновом поле тяготения, проблеме коррекции орбит космических аппаратов, небесной механике, колебаниям линейных и нелинейных систем, динамике твердого тела, электромеханике, релятивистской динамике. Существенная особенность книги — математические аспекты гамильтонова формализма представлены как мощный аппарат анализа широкого спектра задач на основе разработанных автором методов интегрирования систем общего вида. [c.1]

Идея его написания родилась у авторов в начале 1980-х гг. на основе многолетнего чтения фундаментального курса Теория космического полета и ряда прикладных дисциплин, определяющих необходимый уровень знаний и квалификацию инженера по специальности Динамика полета и управление движением ракет и космических аппаратов . [c.4]

Для решения своих проблем кинетика принимает без математического доказательства в качестве аксиом некоторые основные законы движения. Математических доказательств этих законов не существует, хотя законы эти настолько просты, что кажутся очевидными. Под аксиомами механики мы не будем понимать какие-то непреложные и настолько очевидные истины, что даже доказательства их совершенно излишни. Они представляют собой результат обобщения выводов, полученных из многолетних и многочисленных опытов и наблюдений над движением и покоем тел. У нас нет возможности проверить их непосредственно и мы располагаем лишь косвенными доказательствами. Мы видим, что следствия, вытекающие из этих аксиом, подтверждаются наблюдениями сооружения, построенные на основании законов механики, прочны, машины работают, приборы и аппараты действуют, корабли плавают, самолеты летают, запущенные нами космические корабли выходят на предписанные им орбиты, а затмения Солнца и Луны происходят в точности так, как это было заранее предсказано. Все это является доказательством правильности всех положений механики (в частности ее аксиом), на основе которых были рассчитаны эти сооружения, сконструированы машины и произведены астрономические вычисления, потому что верные практические результаты могут быть получены только из правильных предпосылок. [c.99]

Одним из первых создателей проекта ракетного летательного аппарата является гениальный русский ученый и изобретатель К. Э. Циолковский (1857—1935). Первые записи К. Э. Циолковского относятся к 1883 г. Позднее, в 1903 г. эти суждения о применении ракет в качестве космических кораблей были облечены им в стройную математическую форму. В магистерской диссертации И. В. Мещерского Динамика точки переменной массы (1897 г.) и труде К. Э. Циолковского Исследование мировых пространств реактивными приборами (1903 г.) содержатся основы динамики поступательного движения ракеты (динамики точки переменной массы). [c.420]

За 15 лет, прошедших со времени выхода в свет предыдущего издания, приобрели большое значение летательные аппараты с реактивными двигателями новых типов, обеспечивающими полет с большой сверхзвуковой (гиперзвуковой) скоростью, выход в космическое пространство и возвращение в плотные слои атмосферы. Это привело к быстрому развитию разделов газовой динамики, в которых изучаются течения разреженного газа, гиперзвуковые течения и движения жидкости и газа в электромагнитных полях в настоящем третьем издании книги изложены основы также и этих разделов современной газодинамики. [c.9]

На околоземной орбите конструкции летательных аппаратов подвергаются воздействиям термического и ионного излучения, глубокого вакуума и т.д. Например, конструкция международной космической станции за период эксплуатации (около 30 лет) должна будет выдержать около 175 тыс. циклов термического нагружения от +125 до -125 °С при движении станции на околоземной орбите [2]. Жесткие условия эксплуатации приводят к необходимости создания легких и высокопрочных конструкций летательных аппаратов, обладающих высокой пространственной стабильностью. Именно композиционные материалы на металлической основе с их высокой удельной жесткостью и низким коэффициентом термического расширения обладают необходимыми характеристиками для создания таких конструкций. [c.224]

Важным вопросом является техника сборки орбитальных станций, которые, очевидно, будут предусматривать использование модульной структуры, составленной из секции КА, которые были ранее разработаны. Подобное стремление к унификации подсказывает и другое возможное направление реализации В частности, рационально взять за основу стандартные конструктивные блоки, масса и габариты которых обусловливаются данными определенных ракет-носителей. Выведенные на околоземную орбиту модули или блоки во многих случаях нецелесообразно оснащать индивидуальными двигательными установками и системами управления движением, необходимыми для сближения и стыковки. Можно представить принципиально иное решение проблемы. Отдельные модули или блоки будущей станции на первом этапе будут выводиться ракетами-носителями в заданный район космического пространства на определенные орбиты, где расстояния между ними могут измеряться километрами. Дальнейшую работу по сближению объектов и их сборке в единый комплекс можно выполнить специальным аппаратом, так называемым космическим буксиром. Большие запасы топлива для системы двигателей, специальные радио- и телевизионные системы позволят орбитальному буксиру совершать маневры вместе с блоками, присоединяя их к общей конструкции. [c.263]

Так, в космических приложениях, когда аппарат совершает орбитальное движение, наиболее удобно вести решение в инерциальной систем координат, и в качестве основы для разработки функциональных алгоритмов БИНС следует взять векторную систему уравнений (3.64). При этом позиционную информацию получают в форме декартовых прямоугольных координат, скоростную — в форме проекций абсолютной скорости на выбранные инерциальные оси, а информацию об ориентации — в виде соответствующей матрицы ориентации или трех углов ориентации ЛА относительно выбранного базиса. [c.80]

Учебник содержит систематическое изложение основ современной газовой динамики. Физическое моделирование исходит из рассмотрения достаточно общей модели — многокомпонентной смеси химически реагирующих идеальных газов. Модели, используемые в различных приложениях газовой динамики, получаются как частные случаи. Движение газа моделируется на основе уравнений баланса, а состояние — на основе принципа локального термодинамического равновесия для конечного числа подсистем, составляющих газовую среду. Рассматриваются одномерные стационарные и нестационарные течения, двумерные стационарные течения и задачи внешней аэродинамики, включая аэродинамические задачи космических спускаемых аппаратов. Практически во всех разделах анализируются проблемы релаксационной газовой динамики и демонстрируются физические эффекты, полученные в этом анализе. [c.6]

Учебник полностью соответствует программам курсов Космическая баллистика , Основы навигсщщ космических аппаратов , Динамика полета и управление движением космических аппаратов направления Гидроаэродинамика и динамика полета , утвержденного приказом Министерства образования Российской Федерации от 20.03.2000 г. № 686, включающего определяемые Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования специальности Баллистика и Динамика полета и управление движением летательных аппаратов . [c.9]

В инженерной практике широко распространены конструкции, элементы которых имеют полости или отсеки, содержащие жидкость, иапример, объекты авиационной и ракетно-космической техники, танкеры и плавучие топливозаправочные станции, суда для перевозки сжиженных газов и стационарные резервуары, предназначенные для хранения нефтепродуктов и сжиженных газов, ректификационные колонны и т. д. В большинстве случаев жидкость-заполняет соответствующие полостн или отсеки лишь частично, так что имеется свободная поверхность, являющаяся границей раздела между жидкостью и находящимся над ней газом (в частности, воздухом). Обычно можно считать (за исключением особых случаев движения тела с жидкостью в условиях, близких к невесомости, которые здесь не рассматриваются), что колебания жидкости происходят в поле массовых сил, гравитационных и инерционных, связанных с некоторым невозмущенным движением. Как правило, это поле можно в первом приближении считать потенциальным, а само возмущенное движение отсека и жидкости — носящим характер малых колебаний, что Оправдывает линеаризацию уравнений возмущенного движения. Ряд актуальных для практики случаев возмущенного движения жидкости характеризуется большими числами Рейнольдса, что позволяет использовать при описании этого движения концепцию пограничного слоя, считая, кроме того, жидкость несжимаемой. Эти гипотезы лежат в основе теории, излагаемой ниже [23, 28, 32, 34, 45, 54J. Учету нелинейности немалых колебаний жидкости посвящены, например, работы [15, 26, 29, 30]. Взаимное влияние колебаний отсека и жидкости при ее волновых движениях может сильно изменять устойчивость системы, а иногда порождать неустойчивость, невозможную при отсутствии подвижности жидкости. В качестве примера можно привести резкое ухудшение остойчивости корабля при наличии жидких грузов и Динамическую неустойчивость автоматически управляемых ракет-носителей и космических аппаратов с жидкостными ракетными двигателями при неправильном выборе структуры или параметров автомата стабилизации. Поэтому одной из основных Задач при проектировании всех этих объектов является обеспечение их динамической устойчивости [9, 10, 39, 43]. Для гражданских и промышленных сооружений с отсеками, содержащими жидкость, центр тяжести при исследовании их динамики смещается в область определения дополнительных гидродинамических нагрузок, например при сейсмических колебаниях сооружения [31]. [c.61]

Рассмотрены принципы построения, основы проектирования, вопросы повышения точности и динамики систем ориентации и стабилизации космических аппаратов (КА). В основном рассматриваются пассивные и комбинированные системы стабилизации посредством вращения, цри помощи давления солнечных лучей, а также гравитационные и газореактивные системы. При исследовании динамики учитываются упругость и тепловая деформация стабилизаторов, нелинейность характеристик датчиков и т.п. Уделено внимание способам и устройствам демпфирования колебаний пассивных систем стабилизации, вопросам управления и прогнозирования движения спутника, стабилизированного вращением (1-е изд., 1977 г.). [c.2]

В книге в доступной форме, без применения сложного математического аппарата, но вместе с тем вполне строго излагаются основы космодинамики — науки о движении космических летательных аппаратов. В первой части рассматриваются общие вопросы, двигательные системы для космических полетов, пассивный и активный полеты > поле тяготения. Следующие части посвящены последовательно околоземным полетам, полетам к Луне, к телам Солнечной системы (к планетам, их спутникам, астероидам, кометам) и за пределы планетной системы. Особо рассматриваются проблемы пилотируемых орбитальных станций и космических кораблей. Дается представление о методах исследования и проектирования космических траекторий и различных операций встречи на орбитах, посадки, маневры в атмосферах, в гравитационных полях планет (многопланетные полеты и т. п.), полеты с малой тягой и солнечным парусом и т. д. Приводятся элементарные формулы, позволяющие читателю самостоятельно оценить начальные массы ракет-носителей и аппаратов, стартующих с околоземной орбиты, определить благоприятные сезоны для межпланетных полетов и др. Книга содержит большой справочный числовой и исторический материал. [c.2]

В главе 44 изложены основы теории пассивного движения кос-мического аппарата в окрестности прямолинейной точки либрации 2 системы Земля—Луна. Сначала дается подробный вывод уравнений движения в виде, удобном для применения асимптотических методов исследования, приводятся оценки сил, действующих на космический аппарат, и находятся амплитуды вынужденных колебаний космического аппарата вблизи обусловленных гравита- [c.15]

В механике жидкостей и газов наблюдается сходный процесс. Необходимость учета сжимаемости среды при движениях с большими дозвуковыми, затем околозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями, когда термодинамика процесса играет первостепенную роль, заставляет все больше усилий уделять газовой динампке — дисциплине, в начале века составляющей небольшую главу механики, а теперь соперничающей по объему материала и размаху исследований с классической аэродинамикой. Изучаются движения в газообразной среде и с так называемыми ги-перзвуковыми скоростями — скоростями космических кораблей и метеоров, когда надо принимать во внимание и диссоциацию молекул газа. В гидромеханике схема идеальной жидкости в двумерных стационарных задачах при современных возможностях математического аппарата представляется почти исчерпанной. Больше внимания привлекают пестациопарные задачи плоского движения идеальной жидкости и трехмерные задачи и особенно механика вязкой (несжимаемой) жидкости. Статистические методы остаются основными в теории турбулентности, где еще предстоит решить ряд кардинальных проблем. Очень большое место занимают теперь такие разделы, как движение жидкости и газа в пористых средах, теория взрывных процессов на основе гидродинамической схемы, теплопередача при движении жидкостей и газов. [c.301]

Завалищин Станислав Тимофеевич, доктор физико-математиче-ских наук, профессор. Заведующий сектором нелинейного анализа Института математики и механики УрО РАН. Известный специалист в области управления движением систем с импульсной структурой. Разработал новый подход к построению общей теории линейных систем, опирающийся на аппарат обобщенных функций построил теорию аналитического конструирования импульсных регуляторов, основанную на новом понятии импульсного синтеза и импульсно-скользяще-го режима. Разработал теорию динамических систем с умножением импульсных воздействий на разрывные реализации функций фазовых координат. На этой основе исследовал класс нерегулярных задач оптимизации Лагранжа и решил ряд актуальных оптимизационных задач квантовой механики, динамики летательных аппаратов, механики космических полетов, имеющих оптимальные импульсные решения. Ряд из этих результатов нашел применение в опытно-конструкторских изысканиях по созданию новой техники. В последнее время развивал новое научное направление, связанное с энергетической оптимизацией движения тел и мобильных манипуляционных систем в вязкой среде. [c.223]

Аэродинамика является теоретическоп основой авиационно , ракетно-космической и артиллерпнско техник , фундаментом аэродинамического расчета современных летательных аппаратов. Важнейшие выводы аэродинамики используются прп исследовании внешнего обтекания различных тел или движения воздуха (газа) внутри каких-либо сооружений. Поэтому без прочных знаний аэродинамики невозможно стать хорошим инженером в области авиации, артиллерии, ракетостроения, автомобильного транспорта, двигателей внутреннего сгорания и др., т. с. специалистом тех отраслей техники, где в том или ином виде можно встретиться с ьв-леииями течения воздуха или газа. [c.3]

Космодинамика представляет собой фундамент общей теории космического полета (подобно тому как аэродинамика представляет собой фундамент теории полета в атмосфере самолетов, вертолетов, дирижаблей и других летательных аппаратов). Эту свою роль космодинамика делит с ракетодинамикой — наукой о движении ракет. Обе науки, тесно переплетаясь, лежат в основе космической техники. Обе они являются разделами теоретической механики ), которая сама представляет собой обособившийся раздел физики. [c.17]

Основой для изучения этих закономерностей служат фундаментальные законы Ньютона, описывающие движение материальных тел в рамках классической (нерелятивистскон) механикн. Законы Ньютона выполняются с высокой точностью при малых по сравнению со скоростью света скоростях движения. Поскольку в современной ракетно-космической технике скорости полета любых летательных аппаратов составляют не более 4 10 % от скорости света, влиянием на закономерности их движения релятивнстских эффектов (например, изменением массы в зависимости от скорости движения) можно полностью пренебречь и таким образом применять законы Ньютона без учета поправок на релятивистские эффекты. [c.529]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...