Теоретические основы баллистико-навигационного обеспечения космических полетов

Теоретические основы баллистико-навигационного обеспечения космических полетов
Л.Н. Лысенко, В.В. Бетанов, Ф.В. Звягин
  • Год:
    2014
  • Тип издания:
    Монография
  • Объем:
    520 стр. / 42.25 п.л
  • Формат:
    70x100/16
  • ISBN:
    978-5-7038-3891-4
  • Читать Online

Ключевые слова: F-орбиты, астробаллистические условия, баллистико-навигационное обеспечение, баллистические данные, баллистическое проектирование, гравитационные маневры, дальний космос, двухимпульсные перелеты, динамические системы, задача трех тел, итерационные схемы, космические полеты, маневрирование, математические модели, межпланетные полеты, метод гравитационных сфер, наблюдаемость, навигационные задачи, одноимпульсная коррекция, орбитальные маневры, орбиты, полиномные среды, проектная баллистика, сервисная баллистика, системы координат, спутниковые радионавигационные системы, технологии управления, точки либрации

Систематизировало изложены современные теоретические основы баллистико-навигационного обеспечения (БНО) космических полетов пилотируемых и беспилотных аппаратов, выводимых на околоземные и межпланетные орбиты.

Основное внимание акцентировано на формулировке предметной области, перечня и содержания задач БНО этапов планирования, баллистического обоснования и оперативного управления полетом.

Существенное внимание уделено выявлению тенденций развития и разработке методов и алгоритмов решения практических задач БНО, позволяющих на основе расширения функциональной структуры подсистем математического моделирования движения космических аппаратов (КА), в том числе на основе теории гало-орбит и орбит F-класса, определения параметров состояния КА, расчета требуемых коррекций орбит и характеристик оптимального управления маневрированием, реализовать концепцию гарантированного повышения гибкости и универсализации построения оперативного БНО.

Монография рассчитана на научных работников и специалистов в области космической баллистики и управления космическими полетами. Она может быть полезна для студентов старших курсов и аспирантов, а также адъюнктов и курсантов учреждений высшего профессионального образования, обучающихся по соответствующим специальностям и направлениям подготовки.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Раздел 1. Общесистемные принципы информационного обеспечения функционирования АСУ КП и пути повышения эффективности технологий управления, методов и средств реализации технологических циклов БНО
Глава 1. Формулировка предметной области БНО как средства организации управления полетом конкретного типа КА
1.1. Информационное обеспечение управления КП
1.2. Организация управления пилотируемыми КП
1.3. Формулировка основных задач БНО этапов оперативного управления и послеполетного анализа
1.4. Методы проектирования и особенности разработки СПМО задач БНО
1.5. Структура и задачи автоматизированной системы БНО беспилотных космических средств
Глава 2. Технологии управления КП и методы повышения их эффективности
2.1. Краткий обзор существующих типов технологий управления КП
2.2. Оценка возможностей методов и принципов формирования технологических циклов управления
2.3. Концептуальная модель процессов управления КП
2.4. Методы формализации структурирования моделей АСУ КП и технологий автоматизированного управления полетом
2.5. Структуризация процесса функционирования АС БНО
Глава 3. Прогнозный анализ применимости существующих АСУ КП для управления полетом перспективных КА
3.1. Оценка потенциальной точности информационного обеспечения управления полетом при использовании существующих измерительных средств НАКУ
3.2. Требования к точности решения задач координатного обеспечения управления движением существующих и перспективных КА
3.3. Концепция применения НАКУ КП в современных условиях
3.4. Условия перехода на новые технологии управления на основе построения и анализа областей достижимости
Раздел 2. Теоретические основы синтеза моделей динамических систем БНО
Глава 4. Учет наблюдаемости как фундаментального свойства динамических систем при разработке алгоритмов БНО
4.1. Условия и критерии наблюдаемости в задачах навигационных определений
4.2. Общие сведения о структуре и типах математических моделей движения КА
4.3. Согласование структуры ММД с составом навигационных измерений и оптимизация их параметров
4.4. Понятие адекватности ММД и методика ее проверки
4.5. Критерии и методы сравнения ММД КА по точности и оперативности их использования
Глава 5. Обобщенная постановка задач определения параметров движения КА по результатам измерений
5.1. Определение параметров движения КА по результатам измерений в технологическом цикле БНО
5.2. Методы определения параметров движения КА
5.3. Повышение оперативности обработки измерений текущих навигационных параметров
5.4. Методы последовательного определения вектора состояния КА в условиях априорной неопределенности
5.5. Концепция и алгоритмы построения полиномной среды
5.6. Некорректность постановки и решения классических задач оперативного определения вектора состояния КА по результатам измерений
5.7. Особенности постановки задач БНО с учетом действия системных возмущений и дефектов внутренней структуры
Раздел 3. Содержание и структуризация математических моделей БНО околоземных космических полетов
Глава 6. Синтез функциональных структур корректных моделей движения КА
6.1. Общий подход к выбору математической модели движения и ее алгоритмическому представлению
6.2. Построение функциональной структуры системы
6.3. Использования таблиц узловых значений при решении задач сервисной баллистики
6.4. Линеаризация уравнений состояния и методы расчета изохронных производных
6.5. Функциональная структура подсистемы БО и иерархия решаемых ею задач
6.6. Прогнозирование движения КА
6.7. Постановка задачи создания проектно-исследовательского специального математического обеспечения
Глава 7. Технология построения математических моделей состояния и навигационных определений различной структуры
7.1. Системы координат, их преобразования и временные привязки
7.2. Выбор структуры математической модели внешних сил, действующих на КА в полете
7.3. Математическое описание управляющих сил
7.4. Модели воздействия на КА внешних условий, учитываемых при решении задач БНО
7.5. Представление моделей движения КА
7.6. Дифференциальные уравнения движения КА в неособенных переменных
7.7. Алгоритмические основы решения навигационных задач с использованием спутниковых радионавигационных систем
Глава 8. Баллистическое обеспечение задач проектной баллистики
8.1. Линеаризованные уравнения возмущенного движения КА этапа баллистического проектирования
8.2. Определение затрат характеристической скорости на основе анализа влияния импульса скорости на отклонения параметров орбит в заданной точке
8.3. БО решения задач маневрирования в линеаризованной постановке
8.4. Общая постановка задачи приближенного анализа влияния возмущающих ускорений на эволюцию орбиты
8.5. Итерационная схема решения задач баллистического проектирования
Глава 9. Баллистическое обеспечение предполетной подготовки выведения КА на орбиту и расчет СБИ
9.1. Учет возможных астробаллистических условий функционирования КА
9.2. Определение положения подспутниковой точки при априорном построении трасс КА
9.3. Условия видимости КА с пункта наблюдения
9.4. Время существования КА на орбите ИСЗ
9.5. Определение исходных данных на пуск РН для выведения КА на заданную орбиту
9.6. Баллистическое обоснование зон отчуждения для падения отработавших ступеней РН
Глава 10. Методы оптимизации и расчета орбитальных маневров в полете
10.1. Оперативное определение параметров управления маневрами как задача условной оптимизации
10.2. Постановка задачи управления маневрами низкоорбитальных КА и основные пути ее решения
10.3. Общий подход к аналитическому определению управляющего воздействия при различных составах регулируемых параметров при выполнении многоимпульсного маневра
10.4. Расчет параметров управления маневров уклонения КА от поражающего воздействия космического мусора
10.5. Аналитическое определение параметров оптимального управления двухимпульсным маневром коррекции географической долготы восходящего узла, экстремальной высоты и географической широты ее положения
10.6. Одноимпульсная коррекция фокального параметра и аргумента перигея
10.7. Методы численного уточнения параметров управления маневрами КА в общем случае
10.8. Совершенствование алгоритмов уточнения параметров управления в одноимпульсных вариантах маневров
Глава 11. Программно-математическое обеспечение БНО управления космическим полетом
11.1. Принципы построения комплекса программно-математических средств
11.2. Структура автоматизированного комплекса программ БНО
11.3. Автоматизированный банк баллистических данных
11.4. Технологические требования к баллистико-навигационным комплексам, ориентированным на большие объемы формально публичной информации
Раздел 4. Расчетно-теоретические основы БНО экспедиций освоения дальнего космоса
Глава 12. Прикладные аспекты баллистического обеспечения межпланетных полетов
12.1. Формулировка задач и анализ полетных схем экспедиций к планетам и телам Солнечной системы
12.2. Исходная постановка и методы решения "задачи n тел"
12.3. Формулировка ограниченной задачи трех тел
12.4. Метод гравитационных сфер и основные аспекты его применения
12.5. Постановка задачи синтеза БО формирования орбит с использованием гравитационных маневров
Глава 13. Особенности постановки задач коррекции орбит при выполнении межпланетных полетов
13.1. Принципы классификации коррекций траекторного движения КА при построении универсальных методик анализа БНО экспедиций освоения дальнего космоса
13.2. Постановка задачи определения условий применения теории стохастической коррекции орбит при планировании проектно-баллистического обеспечения межпланетных миссий
13.3. Элементы теории линейной коррекции
13.4. Математические основы параметрической коррекции
13.5. Связанные и независимые коррекции
13.6. Постановка задачи определения характеристик стохастической коррекции
13.7. Анализ стратегий коррекции движения АМС "Вега"
Глава 14. Баллистическое обеспечение полетов по периодическим орбитам, проходящим в окрестностях точек либрации
14.1. Введение в формирование баллистических схем межпланетных полетов с использованием точек либрации
14.2. Формы моделей движения задачи трех тел
14.3. Анализ допустимых движений
14.4. Математическая трактовка точек либрации и методы их определения
14.5. Структура фазового пространства задачи трех тел в окрестности коллинеарных точек либрации
14.6. Пространственное движение в окрестности точек либрации
14.7. Построение инвариантных многообразий
14.8. Расчетная схема построения двухимпульсных перелетов
14.9. Орбиты F-класса
14.10. Орбиты F-класса в Солнечной системе
14.11. Свойство синхронности F-орбит
14.12. Двухимпульсные перелеты на F-орбиты Земли и Луны

Авторы работы: Лысенко Л.Н., Бетанов В.В., Звягин Феликс Валерьевич