ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 50
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Необходимыми составными частями БСУ (рис. 1.2) являются:
– бортовая цифровая вычислительная система (БЦВС), решающая основные задачи системы управления и обеспечивающая информационное взаимодействие с другими подсистемами;
– блоки силовой автоматики (БСА), обеспечивающие коммутацию электропитания и электрическое взаимодействие со смежными системами, имеющими аналоговый вход (выход);
– информационно-измерительная система (ИИС); ее состав и характерисики определяются условиями функционирования КА, решаемыми задачами и предъявляемыми точностными требованиями;
– исполнительные органы (ИО); их состав и характеристики определяются инерционно-массовыми характеристиками КА и заданными требованиями по динамике и точности стабилизации.Рис. 1.2 Структурная схема бортовой системы управления
1.4 Базовые составные части бортовой системы управления
Базовой для всех БСУ, разрабатываемых МОКБ «Марс» для различных КА, является бортовая цифровая вычислительная система «Марс-4», представляющая собой четырехгранную БЦВМ, где вычислительным и информационным ядром каждой грани служит двухпроцессорный комплекс «центральный процессор (ЦПР) – процессор ввода/вывода (ПВВ)». ПВВ каждой грани связан с резервированным МКО, к которому подсоединены оконечные устройства – источники входной и потребители выходной информации бортовой цифровой вычислительной машины. Между гранями существует канал обмена информацией, используемый системой контроля и диагностики и системой восстановления сбойной информации. Четырехкратно резервированный формирователь рабочего цикла обеспечивает синхронизацию выполнения рабочих программ в цикле. Одна из граней находится в холодном резерве. Реконфигурация БЦВС при отказе одной из рабочих граней обеспечивается алгоритмами системы контроля и диагностики (СКД), в основе которых приняты межгранный обмен, программная мажоритарная обработка информации, алгоритм выбора контроллера шины МКО и логика вывода в резерв отказавшей грани-и ввода в действие грани из резерва, если он не исчерпан. Вычислительные ресурсы БЦВС «Марс-4» обеспечивают решение всех известных на сегодняшний день функциональных задач БСУ с определенным технологическим запасом по памяти и быстродействию.
-
Анализ сегментально-конических форм спускаемых аппа-ратов
Спускаемый аппарат (СА) (рис. 1.3) – это часть космического аппарата (КА), предназначенная для размещения полезной нагрузки, создания условий нормального ее функционирования и доставки на Землю. Спускаемый аппарат сочетает в себе функции отсека КА и в то же время самостоятельного атмосферного летательного аппарата. При возвращении на Землю необходимо обеспечить торможение, посадку и тепловой режим внутри СА. Способы спуска и приземления выбираются в зависимости от аэродинамического качеств-а СА. Спускаемые аппараты, имеющие малое аэродинамическое качество, осуществляют спуск в атмосфере и приземление с использованием парашютов, двигателей мягкой посадки; СА с достаточно высоким аэродинамическим качеством могут совершать горизонтальную посадку. Особый тип СА составляют спускаемые капсулы, предназначенные для доставки на Землю полезной нагрузки малой массы и объема, например фото- и кинопленки. Спускаемый аппарат и капсулы могут иметь различную форму. Особенностью сферической формы является максимальный внутренний объем при минимальной внешней поверхности. Центр давления сферы находится в ее геометрическом центре. Для обеспечения устойчивости СА и спускаемых капсул при спуске необходимо сместить центр масс на 4.6 % длины радиуса в направлении лобового теплозащитного покрытия, от центра сферы для сферического СА, что достигается компоновкой. Коническая форма СА обеспечивает размещение полезной нагрузки, имеющей большую длину, например фотоаппаратуры без излома оптической оси. Траектории спуска выбирают с учетом возможностей, создаваемых характеристиками СА, в пределах ограничений по перегрузкам и тепловым режимам, а также требований самой траектории спуска (заданный маневр, точность посадки). Указанные ограничения влияют на характеристики СА и программы управления его движением. Возможности формирования траекторий зависят от выбора аэродинамического качества и баллистического параметра, а управление движением – от их изменения в полете. В автоматических КА применяется баллистический спуск без использования подъемных сил, без управления по дальности и с большим разбросом точекпосадки.
Рис. 1.3 Спускаемый аппарат «Союз»
Сегментально-коническая форма тела состоит из лобовой части в виде шарового сегмента и сужающейся конической кормовой части со сферическим окончанием, такая форма нашла применение для космических аппаратов, возвращаемых в атмосферу с первой и второй космическими скоростями. Такую форму имеют аппараты «Союз» и «Аполлон», различаясь в основном только углом конической части. Она наилучшим образом удовлетворяет требованиям баллистического спуска и может использоваться для спуска в атмосфере со значениями аэродинамического качества К ≈ 0,3 ÷ 0,6. Для возвращения из космического пространства различных грузов, приборов, информационных материалов и т. п. сегментально-коническая форма с успехом применяется для аппаратов капсульного типа. Не исключено применение такой формы в других областях техники. Поэтому были проведены подробные исследования аэродинамических характеристик и характера обтекания сегментально-конических тел, часть из которых приводится ниже. Сегментально-коническая форма тела обладает целым рядом особенностей в протекании аэродинамических характеристик по углам атакичислам Маха (M∞) и Рейнольдса (Re). Особенно остро это проявляется в околозвуковом диапазоне скоростей. Поскольку в этом диапазоне надежное расчетное определение аэродинамических характеристик затруднено, то большинство исследований имело экспериментальный характер.
Рис. 1.4 Сегментально-коническая форма
Здесь мы используем Союз в качестве примера. Этот аппарат стал первым отечественным спускаемым аппаратом, на котором выполнялся управляемый спуск в атмосфере. Днище и потолок спускаемого аппарата имеют форму шаровых сегментов, а его боковые стенки — усеченного конуса. Космонавты располагаются в амортизированных креслах, установленных таким образом, чтобы направление действия перегрузок при выведении на орбиту и спуске было оптимальным с точки зрения их переносимости.
Иногда целесообразно часть функций по управлению спуском возложить на экипаж. В этих случаях следует учитывать, что в условиях действия перегрузок возможности человека снижаются. Труднее всего перегрузка переносится, когда она направлена от ног к голове, а легче всего, когда она действует под углами 10–15° к направлению грудь — спина и таким образом
, чтобы имелась небольшая составляющая от головы к ногам. Но даже в этих условиях уже при трех-четырехкратных перегрузках объем движений в суставах рук существенно сокращается, а при перегрузках 8 g и более свободными остаются только движения в лучезапястных суставах.
На внешней стороне поверхности спускаемого аппарата установлена плата с разъемами электрокоммуникаций, обеспечивающих связь с другими отсеками. Перед разделением корабля разъемы автоматически отстыковываются.
После аэродинамического торможения на участке спуска барометрические датчики измеряют давление за бортом спускаемого аппарата. При атмосферном давлении, соответствующем высоте 9,6 км, запускается программно-временное устройство, формирующее команду на отстрел крышки контейнера основной парашютной системы и на ввод в действие вытяжных парашютов. Через 16,5 с после этого вырабатывается команда на ввод основного парашюта. На высоте 5,5 км основной парашют при условии нормального раскрытия должен обеспечить установившееся снижение спускаемого аппарата. Для проверки исправности парашюта предусмотрен контроль фактической скорости снижения в течение 50 с. Если скорость превышает предельно допустимое значение, то формируется команда на отстрел основного парашюта и ввод в действие запасной парашютной системы.
Через 75 с после достижения высоты 5,5 км по команде программно- временного устройства отделяется лобовой теплозащитный экран, причем срабатывание датчиков отделения снимает блокировку на запуск двигателей мягкой посадки. Кроме того, программно-временное устройство выдает команду на перецепку парашюта на симметричную подвеску, включает гаммалучевой высотомер и взводит систему амортизации кресел. По сигналу высотомера на высоте порядка 1 м от земной поверхности включаются двигатели мягкой посадки. По специальным ударным датчикам, которые регистрируют посадку аппарата, снимается блокировка на отстрел стренг парашюта.
В качестве примера рассмотрим полет спускаемого аппарата корабля «Союз Т-12». Перед выполнением операции посадки космический корабль был сориентирован на торможение. Над южным районом Атлантического океана включалась двигательная установка тягой 4 кН. Отработав 800 с, двигатель уменьшая орбитальную скорость на 115 м/с — орбита стала эллиптической. Над Средиземным морем на высоте 130 км космический корабль был установлен в исходное положение для разделения.
Это положение выбирается с таким расчетом, чтобы к моменту разделения продольная ось корабля была отклонена от направления полета на угол, близкий к 90°.В этом случае после разделения аэродинамические силы не могут вновь вызвать повторное сближение и соударение отсеков. После разделения только спускаемый аппарат, защищенный теплозащитным покрытием, противостоит и противоборствует высоким температурам и сопротивлению атмосферы. Другие отсеки не рассчитаны не такие суровые испытания и поэтому сгорают в атмосфере. Управляемый спуск начался над восточной частью Турции.
Во время полета с управляемым спуском космонавты отмечают, что полет похож на езду по булыжной мостовой от возникающих вибраций и тряски. Эти явления, вероятно, испытывал каждый из нас при полетах на скоростных пассажирских самолетах. В период снижения самолета при заходе па посадку, особенно при прохождении плотной облачности, в которой присутствуют турбулентные восходящие потоки воздуха, возникает вибрация. В верхних слоях атмосферы тоже всегда существуют течения вверх — вниз, дуют ветры, имеются отдельные участки пониженного давления, другие повышенного. При полете на планере с малой скоростью эти неоднородности накатываются плавно и медленно и плавно поднимают и опускают планер. При значительном увеличении скорости эти неоднородности встречаются и чередуются чаще, можно сказать, мелькают и встряхивают небольшими ударами летательный аппарат.