Исследование динамики малого космического аппарата с учётом воздействия упругих колебаний конструкции присоединённых панелей солнечных батарей и аэродинамического момента

В. Д. Еленев, Б. А. Титов, Е. И. Давыдов, И. Е. Давыдов, А. Г. Кочян, В. В. Юдинцев

Аннотация


В статье представлен анализ динамики малого космического аппарата (МКА) с присоединёнными панелями солнечных батарей, обладающими в силу своей конструкции определённой степенью упругости. Сформирована математическая модель возмущённого движения космического аппарата на активном участке траектории, учитывающая упругость корпуса и наличие жидкого наполнения. При составлении модели, учитывая рассеяние энергии, получена конечномерная система уравнений возмущённого движения упругого МКА. Рассмотрены вопросы упругих колебаний конструкции, возникших после динамических операций, связанных с переориентацией МКА или с перестройкой отдельных его элементов, которые приводят к длительным переходным процессам в каналах управления. Проведены исследования на моделирующем комплексе по оценке влияния упругих колебаний конструкции МКА на точностные и динамические характеристики системы управления, такие как длительность переходного процесса и максимальная амплитуда колебаний измеренного значения угловой скорости МКА. Получены зависимости угловой скорости МКА от времени. Анализ полученных результатов показывает, что упругие колебания конструкции МКА существенно влияют на динамику аппарата в режимах закрутки. Отмечено, что наиболее критичными являются колебания в канале тангажа, где при номинальном положении панелей солнечных батарей наблюдаются колебания «из плоскости панели» и крутильные колебания относительно оси симметрии раскрытых створок панелей.  Рассмотрено движение аппарата в процессе его отделения от аппарата-носителя с учётом воздействия малого аэродинамического момента.


Ключ. слова


Малый космический аппарат; динамика; отделение; упругие панели солнечных батарей; аэродинамический момент; управление; математическая модель движения

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Aslanov V., Kruglov G., Yudintsev V. Newton–Euler equations of multibody systems with changing structures for space applications // Acta Astronautica. 2011. V. 68, no. 11-12. P. 2080–2087. doi: 10.1016/j.actaastro.2010.11.013

2. Круглов Г.E. Аналитическое проектирование механических систем. Самара: изд-во Самар. госуд. аэрокосм. ун-та, 2001. 131 с.

3. Дягтерёв Г.Л., Сиразетдинов Т.К. Теоретические основы оптимального управления упругими космическими аппаратами. М.: Машиностроение, 1986. 215 с.

4. Докучаев Л.В. Нелинейная динамика летательных аппаратов с деформируемыми элементами. М.: Машиностроение, 1987. 231 с.

5. Колесников К.С., Сухов В.Н. Упругий летательный аппарат как объект автоматического управления. М.: Машиностроение, 1974. 267 с.

6. Мирович Л., Квинн Р.Д. Уравнения движения маневрирующего космического аппарата нежёсткой конструкции // Аэрокосмическая техника. 1988. № 5. С. 82-96.

7. Синяков А.Н. Системы управления упругими подвижными объектами. Л.: ЛГУ, 1981. 196 с.

8. Титов Б.А., Вьюжанин В.А., Дмитриев В.В. Формирование динамических свойств упругих космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1995. 304 с.

9. Черноусько Ф.Л. О движении твёрдого тела с упругими и диссипативными элементами // Прикладная математика и механика. 1978. Т. 42, № 1. С. 34-42.

10. Ibrahim A.M., Modi V.J. A formulation for studying dynamics of N connected flexible deployable members // Acta Astro-nautica 1987. No. 16, Iss. C. P. 151-164. doi: 10.1016/0094-5765(87)90103-2

11. Meirovich L., Norris M.A. Control of distributed structures with small nonproportional damping // AIAA Guid., Navig. and Contr. Conf., Monterey, Calif., Aug. 17-19, 1987. Collect. Techn. Pap. V. 1. New York, N. Y., 1987. P. 99–105.

12. Ohkami Y., Okamoto O., Kida T., Yamaguchi I. Dynamics formulation and simulation of multibody space structures // IAF Pap. 1986. No. 238. P. 1–7.

13. Лурье А.И. Аналитическая механика. М.: Физматгиз, 1961. 824 с.

14. Титов Б.А. Модальный подход в динамике упругих космических аппаратов и ракет-носителей. М.: Машиностроение, 2014. 310 с.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/1998-6629-2015-14-1-25-35

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533