Полеты в космос. Оперативное управление космическими аппаратами

1. Полеты в космос. Оперативное управление космическими аппаратами

Профессор
В.А. Соловьёв

2. Космический полет

Полет КА
Перемещение КА в
пространстве по заданной
траектории
Выполнение полетных
операций
Примеры полётных операций:
• выведение с Земли на промежуточную орбиту;
• переход на рабочую орбиту;
• стыковка КА;
• выход космонавтов в открытый космос;
• и т.д.

3. Управление полетом КА

Планирование полета
Коррективы к
разработанному
плану
Реализация разработанного плана
Контроль полета
Продолжение
полета по
разработанному
плану
(N)
Результаты контроля
норма
(N)
не норма
(Ñ)
Принятие решения по результатам
контроля
(Ñ)
Выполнение
оперативных
мероприятий по
парированию
нештатной
ситуации

4. Контур управления полетом

Космический аппарат
внутренние
возмущающие
воздействия
управляющие
воздействия
Случайные внешние
возмущающие
воздействия
внутренние
возмущающие
воздействия
Система управления полетом
Расчетные
воздействия
внешней среды
Информация о
состоянии КА

5. КА как объект управления

Информация о КА, важная с точки зрения управления:
Функциональные возможности КА;
Располагаемые ресурсы;
Характеристики полётных операций;
Состав бортовых систем КА и режимы их работы;
Методики управления бортовыми системами КА;
Описание каналов управления;
Методики контроля состояния и работы КА;
Ограничения на режимы работы КА.

6.

Основные объекты управления полётом
Пилотируемые комплексы
МКС (18 модулей)
Автоматические космические аппараты
КА «Ямал-200»
РС МКС (9 модулей)
Средства выведения (разгонные блоки)
Федеральные
программы Программа
«Наземный
старт»
КА «БелКА»
КА «E-star»
Программа
«Морской
старт»

7.

Особенности управления полетом для
пилотируемых и автоматических космических
аппаратов
Пилотируемые
космические аппараты
Автоматические
космические аппараты
Широкий спектр задач полёта
Узкая специализация задач
полёта
Большие информационные
потоки
Незначительный объем
информационных потоков
Насыщенная структура
наземного контура управления
Упрощенная структура НКУ
Многочисленный
персонал управления
Ограниченный
персонал управления
Наличие экипажа на борту:
дополнительные возможности по
управлению КА
возможность проведения
ремонтно-восстановительных
работ на борту с заменой
отказавших элементов
Отсутствие экипажа на борту:
более низкие возможности по
управлению КА
невозможность замены отказавших
элементов, парирование отказов
перераспределением функций
бортовых систем и корректировкой
бортового ПО

8.

Особенности управления полетом
для средств выведения
Средства выведения
Короткий период эксплуатации
(часы и минуты)
Основная нагрузка по управлению полетом
возложена на бортовой контур управления
Упрощенная структура НКУ
(основная задача – прием и обработка ТМИ)
Ограниченные возможности по выдаче
команд управления
Незначительный персонал управления

9. Состав космического аппарата

Конструкция
• Корпус КА
• Внешние элементы конструкции
• Элементы интерьера
Служебные бортовые системы
• Система управления движением и навигации
• Двигательная установка
• Система управления бортовым комплексом и бортовая вычислительная система
• Бортовой радиотехнический комплекс
• Система обеспечения теплового режима и электромеханические системы
• Система электропитания и система ориентации солнечных батарей
• Системы обеспечения жизнедеятельности экипажа
• Группа систем управления спуском и средств приземления
Целевые системы
• Астрофизическая аппаратура
• Аппаратура для изучения Земли
• Аппаратура для технологических исследований
• Аппаратура для медико-биологических исследований
9

10.

Конструкция ТПК «Союз»
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Стыковочный агрегат
Спускаемый аппарат
Переходный отсек
Приборный отсек
Агрегатный отсек
Бытовой отсек
Посадочный люк
Оптический визир пилота
10

11.

11

12.

12

13.

Бытовой отсек
Спускаемый аппарат
Агрегатный отсек

14.

Задачи СУДН
Объект управления
Основные задачи
• Расчёт ориентации КА относительно опорных систем
координат (кинематический контур)
Система управления
движением и
навигацией
• Управление ориентацией и выдача импульсов для
коррекции орбиты с помощью исполнительных органов
(динамический контур)
• Расчёт вектора состояния КА (навигационный контур)
• Решение задачи автоматического сближения и стыковки
космической станции и кораблей

15.

Система координат МКС

16.

Орбитальная система координат