ОГЛАВЛЕНИЕ
От авторов .......................................... 4
Предисловие к первому изданию........................ 7
Предисловие ко второму изданию....................... 8
Основные обозначения................................ 10
Основные сокращения ................................ 12
Верхние и нижние индексы............................ 13
ВВЕДЕНИЕ........................................... 14
РАЗДЕЛ I. Орбитальное движение космических аппаратов.......... 21
Глава 1. Условия и окружающая среда космического полета 21
1.1. Вселенная (космос) ............................. 22
1.2. Солнечная система.............................. 25
1.3. Солнце....................................... 31
1.4. Земля и околоземное пространство................. 32
1.5. Планеты Земной группы (маленькие планеты)........ 39
1.6. Планеты Юпитеровой группы (гигантские планеты) ... 41
1.7. Плутон и Харон................................ 44
1.8. Приближенные модели атмосфер планет ............ 44
1.9. Спутники планет............................... 45
1.10. Малые тела. Астероиды и кометы................. 47
1.11. Метеоры и метеориты .......................... 50
1.12. Межпланетная среда........................... 51
Глава 2. Невозмущенное движение ..................... 52
2.1. Математическая модель невозмущенного движения КА . 53
2.2. Интеграл площадей............................. 56
2.3. Интеграл «живых сил» (энергии) .................. 57
2.4. Интегралы Лапласа............................. 58
2>5. Шестой интеграл уравнений невозмущениого движения 59
2.6. Определение произвольных постоянных............. 61
2.7. Переход к орбитальным координатам............... 62
2.8. Кеплеровы элементы невозмущенного движения...... 66
2.9. Общие свойства не возмущенного движения.......... 68
2.10. Эллиптическое движение ....................... 69
2.11. Круговые орбиты. Сфера действия ................ 70
2.12. Некоторые практические задачи.................. 72
2.13. Параболические орбиты......................... 74
2.14. Гиперболические орбиты........................ 76
Глава 3. Возмущенное движение........................ 79
3.1. Общая характеристика возмущений и возмущенного движения ........................................ 79
3.2. Задача n тел и методы ее решения.................. 83
3.3. Ограниченная задача трех тел и ее прикладные аспекты.......................................... 87
3.4. Гравитационные сферы.......................... 90
3.5. Метод оскулирующих элементов................... 93
3.6. Система дифференциальных уравнений движения в оскулирующих элементах...........96
3.7. Оценка изменений оскулирующих элементов.........100
3.8. Возмущения, вызываемые нецентральностью поля тяготения Земли...............................101
3.9. Возмущения, вызываемые сопротивлением атмосферы........................................103
3.10. Возмущения, вызываемые притяжением Солнца и Луны....................................104
3.11. Возмущения, вызываемые давлением солнечного света...................................106
3.12. Влияние начальных возмущений на движение ИСЗ по круговой орбите................106
3.13. Время существования КА на орбите ИСЗ ...........112
Глава 4. Межпланетные перелеты ......................115
4.1. Анализ задач экспедиций к планетам и телам Солнечной системы. Основные требования, предъявляемые к схемам полета ......................116
4.2. Формирование межпланетных орбит................121
4.3. формирование орбит с использованием гравитационных маневров...........................125
4.4. Классификация схем полета......................127
4.5. Оптимизация схем полета........................129
РАЗДЕЛ II. Определение орбит КА............................135
Глава 5. Определение невозмущенной орбиты по заданным условиям движения.........136
5.1. Определение орбиты по положению и скорости КА в начальный момент..................136
5.2. Определение орбиты по двум фиксированным положениям и фокальному параметру....137
5.3. Метод Гаусса для нахождения фокального параметра орбиты ..........................................139
5.4. Нахождение элементов орбиты по двум фиксированным положениям аппарата............140
5.5. Определение орбиты по двум фиксированным положениям методом Ламберта—Эйлера................142
Глава 6. Определение орбиты и вектора состояния КА
по внешнетраекторным измерениям ...................146
6.1. Анализ технической реализуемости измерений состояния КА различными средствами..148
6.2. Схемы измерений ..............................150
6.3. Ошибки измерений .............................151
6.4. Метод определения орбиты по измерениям
наклонной дальности и скорости изменения дальности.....156
6.5. Характеристика методов обработки результатов измерений........................................157
6.6. Метод наименьших квадратов и его использование
при обработке результатов измерений ..................159
6.7. Метод максимального правдоподобия...............168
6.8. Основные положения методов определения параметров движения КА по выборке измерений нарастающего объема ..171
6.9. Методы определения вектора состояния КА
по измерениям текущих навигационных параметров ......175
Глава 7. Прогнозирование движения
космических аппаратов ..............................185
7.1. Прогнозирование движения ИСЗ методами численного интегрирования..................187
7.2. Аналитические методы прогнозирования движения ИСЗ ....................................189
7.3. Прогнозирование движения межпланетных КА.......192
РАЗДЕЛ III. Введение в теорию спутниковой навигации............193
Глава 8. Общие принципы построения и элементы баллистического обеспечения спутниковых навигационных систем...............................197
8.1. Структура, основные элементы и общая характеристика СНС...............198
8.2 Кинематические характеристики СНС...............206
8.3. Требования, предъявляемые к орбитальной структуре СНС....................212
8.4. Упрощенное определение структуры орбитальной группировки геометрическим методом……….214
8.5. Общая постановка задачи баллистического проектирования орбитальных структур СС..220
8.6. Влияние эволюции орбитальной структуры и управление СНС..................................229
Глава 9. Методы и точность решения навигационных задач с использованием СРНС....236
9.1. Основы построения алгоритмов навигационных определений ......................................237
9.2. Понятия об алгоритмах решения навигационных задач по выборке одновременных измерений и выборке нарастающего объема ......................240
9.3. Показатели точности навигационных определений .... 249
9.4. Синхронизация временных шкал ..................254
РАЗДЕЛ IV. Межорбитальные и локальные маневры космических аппаратов.........258
Глава 10. Маневры орбитального перехода...............260
10.1. Характеристики маневров, выполняемых под действием импульсной силы.......263
10.2, Энергетические затраты на импульсное изменение элементов орбиты и условия их минимизации............268
10.3. Общий подход к решению задач оптимизации управления маневрами околокруговых КА..............270
10.4, Основные виды импульсных орбитальных переходов КА ..........................274
Глава 11. Корректирующие маневры .................280
11.1. Элементы теории малых возмущений..............282
11.2. Корректируемые параметры .....................285
11.3. Понятие об области рассеивания в пространстве корректируемых параметров.....286
11.4. Математические основы двухпараметрической коррекции........................................287
11.5. Однопараметрическая коррекция.................289
11.6. Связанные коррекции ..........................290
11.7. Аналитическое определение корректирующих воздействий при различных составах управляемых параметров............................292
11.8. Особенности постановки задачи определения характеристик стохастической коррекции ..............296
11.9. Анализ стратегий коррекции движения АМС «Вега» ..299
Глава 12. Навигационное обеспечение и автономная навигация при выполнении межорбитальных маневров КА..........309
12.1. Особенности решения навигационной задачи
при автономном выполнении межорбитальных маневров ... 311
12.2. Моделирование базисных направлений и получение навигационной информации с помощью астрономических, гироскопических датчиков и комплексных навигационных систем пилотируемых и беспилотных КА ...............315
12.3. Методические погрешности и инструментальные ошибки построителей базисных направлений и бортовых астроизмерителей. Методы повышения точности измерений при решении навигационных задач....................319
12.4. Применение высокоточных радиоинтерферометрическнх измерений A DOR для межпланетной навигации...........329
Глава 13. Маневры сближения и встреча КА на орбите .... 332
13.1. Уравнения относительного движения КА...........335
13.2. Начальные условия для обеспечения встречи........340
13.3. Ближнее наведение с учетом действия относительного гравитационного ускорения..........................342
13.4. Математические основы методов ближнего наведения без учета действия относительного гравитационного ускорения........................................344
13.5. Измерение и оптимальное оценивание параметров сближения при выполнении локальных маневров КА......348
13.6. Синтез стратегий сближения на основе теории нечеткого управления...............................354
РАЗДЕЛ V. Снижение и посадка космических аппаратов на поверхность планет ............368
Глава 14. Спуск КА с орбиты искусственного спутника
Земли ................................................368
14.1. Общая схема спуска КА с использованием аэродинамического торможения........369
14.2. Внеатмосферный участок спуска..................372
14.3. Участок основного аэродинамического торможения ... 375
14.4. Участок мягкой посадки ........................385
14.5. Скользящий спуск.............................387
14.6. Планирующий спуск...........................410
Глава 15. Особенности спуска на поверхность Земли с лунных и межпланетных траекторий возвращения .....418
15.1. Коридор входа................................418
15.2. Возвращение от Луны ..........................420
15.3. Вход с гиперболическими скоростями..............422
15.4. Управление СА на гиперболических траекториях возвращения......................................423
15.5. Метод построения системы управления спуском......427
15.6. Описание алгоритма работы СУС на гиперболических траекториях...................429
Глава 16. Особенности спуска КА в атмосферах планет .... 433
16.1. Основные принципы исследования................433
16.2. Характеристика спуска в атмосфере Марса..........434
16.3. Требования, предъявляемые к СА при посадке на Марс..........................................436
16.4. Упрощение основной задачи спуска ...............437
16.5. Оптимальное управление КА на участке
реактивного торможения............................438
16.6. Оптимальное управление КА на парашютно-реактивном участке спуска....................439
16.7. Оптимальное управление на участке основного аэродинамического торможения.......441
16.8. Спуск в атмосфере Юпитера .....................442
16.9. Анализ траекторий спуска с постоянным качеством ... 443
16.10. Управляемый спуск КА в атмосфере Юпитера ......445
РАЗДЕЛ VI. Баллистико-иавигационное беспечение управления полетом КА...........447
Глава 17. Системно-теоретические основы управления космическими полетами...............449
17.1. Эволюция функций и задач НАКУ:
учет многоуровневой иерархии его структуры............450
17.2. Математическая модель функционирования автоматизированной системы управления технологическим циклом БНО......................................456
17.3. Особенности постановки задачи БНО при действии возмущений ......................................465
17.4. Организационно-технические аспекты использования оперативного БНО........................468
17.5. Требования, предъявляемые к БНО ...............472
Глава 18. Методические особенности решения баллистико-навигационных задач при оперативном управлении КА .. 473
18.1. Специальное программно-математическое обеспечение решения задач БНО...........475
18.2. Расчет стандартной баллистической информации , , . , 478
18.3. Некоторые особенности решения задач расчета маневров
и коррекции траектории полета КА.....................485
18.4. Особенности БНО полета автоматических межпланетных станций........................489
18.5. Баллистико-навигационное обеспечение спуска КА ... 495
Глава 19. Баллистико-навигационное обеспечение возвращения на Землю КА, выработавших свой ресурс .. 500
19.1. Постановка задачи спуска с орбиты КА, выработавших ресурс...............................502
19.2. Анализ возможных вариантов стратегий спуска......504
19.3. Управление полетом ОК «Мир» на завершающем этапе его работы.........................510
19.4. Практическая реализация завершающих динамических операций по
спуску ОК «Мир» ........................525
ЛИТЕРАТУРА .........................................531
(“Баллистика и навигация космических аппаратов” Н.М. Иванов, Л.Н. Лысенко 2004)
Эту книгу Вы можете скачать на: www.librus.ru/