1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Механика твердого тела
  4. № 4, 2023

Известия РАН. Механика твердого тела, 2023, № 4, стр. 110-124

АНАЛИЗ ДИНАМИКИ И УПРАВЛЕНИЕ ПРИ РАЗВЕРТЫВАНИИ КОЛЬЦЕВОЙ ТРОСОВОЙ ГРУППИРОВКИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Ю. М. Заболотнов a, *, А. А. Назарова a, **, Чанцин Ван b, ***

a Самарский национальный исследовательский университет
Самара, Россия

b Северо-западный политехнический университет
Сиань, Китай

* E-mail: yumz@yandex.ru
** E-mail: anazarova63@gmail.com
*** E-mail: wangcq@nwpu.edu.cn

Поступила в редакцию 29.08.2022
После доработки 01.10.2022
Принята к публикации 04.10.2022

Аннотация

В работе рассматривается метод формирования вращающейся тросовой группировки малых космических аппаратов в виде правильного многоугольника. Для создания внешнего вращающего момента, действующего на всю систему в целом, используются двигатели малой тяги, причем направления реактивных сил неизменны в связанных с космическими аппаратами системах координат. Выпуск тросов регулируется по измерениям их длины и скорости в соответствии с номинальной программой, в которой предполагается, что механизмы выпуска тросов работают только на их торможение. Номинальная программа строится по упрощенной модели движения системы, построенной с помощью уравнений Лагранжа. Реализуемость программы развертывания проверяется с использованием более полной модели пространственного движения системы, записанной в геоцентрической неподвижной системе координат и учитывающей растяжимость тросов, односторонность соответствующих им механических связей, работу системы регулирования, возмущения, связанные с начальными условиями движения и т.д. В более полной модели движения учитывается движение космических аппаратов относительно своих центров масс как твердых тел конечных размеров, что приводит к возмущениям в направлениях действия реактивных сил. Приводятся численные примеры развертывания кольцевых тросовых группировок малых космических аппаратов в виде многоугольников, имеющих до семи вершин включительно, при действии возмущений.

Ключевые слова: космические аппараты, кольцевая тросовая группировка, развертывание, динамика, управление

Список литературы

  1. Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. М.: Наука, 1990. 336 с.

  2. Kumar K.D., Yasaka T. Rotating formation flying of three satellites using tethers // J. Spacecr. 2004. V. 41. № 6. P. 973–985. https://doi.org/10.2514/1.14251

  3. Kim M., Hall C.D. Control of a rotating variable-length tethered system // J. Guid. Contr. Dyn. 2004. V. 27. № 5. P. 849–858. https://doi.org/10.2514/1.3226

  4. Williams P. Optimal deployment/retrieval of a tethered formation spinning in the orbital plane // J. Spacecr. 2006. V. 43. № 3. P. 638–650. https://doi.org/10.2514/1.17093

  5. Su B., Zhang F., Huang P. Robust control of triangular tethered satellite formation with unmeasured velocities // Acta Astronaut. 2021. V. 186. P. 190–202. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.04.045

  6. Razzaghi P., Assadian N. Study of the Triple-Mass Tethered Satellite System under Aerodynamic Drag and J2 Perturbations // Adv. Space Res. 2015. V. 56 (10). P. 2141–2150. https://doi.org/10.1016/J.ASR.2015.07.046

  7. Cai Z., Li X., Wu Z. Deployment and retrieval of a rotating triangular tethered satellite formation near libration points // Acta Astronaut. 2014. V. 98. P. 37–49. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2014.01.015

  8. Cai Z., Li X., Zhou H. Nonlinear dynamics of a rotating triangular tethered satellite formation near libration points // Aerosp. Sci. Technol. 2015. V. 42. P. 384–391. https://doi.org/10.1016/j.ast.2015.02.005

  9. Pizarro-Chong A., Misra A.K. Dynamics of multi-tethered satellite formations containing a parent body // Acta Astronaut. 2008. V. 63. P. 1188–1202. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2008.06.021

  10. Alary D., Andreev K., Boyko P. et al. Dynamics of multi-tethered pyramidal satellite formation // Acta Astronaut. 2015. V. 117. P. 222–230. https://doi.org/10.1016/J.ACTAASTRO.2015.08.011

  11. Yarotsky D., Sidorenko V., Pritykin D. Three-dimensional multi-tethered satellite for-mation with the elements moving along Lissajous curves // Celest. Mech. Dyn. Astron. 2016. V. 125. № 3. P. 309–322. https://doi.org/10.1007/s10569-016-9683-2

  12. Ван Ч., Заболотнов Ю.М. Анализ динамики формирования тросовой группировки из трех наноспутников с учетом их движения вокруг центров масс // ПММ. 2021. Т. 85. № 1. С. 21–43. https://doi.org/10.31857/S0032823521010082

  13. Заболотнов Ю.М. Управление развертыванием орбитальной тросовой системы, состоящей из двух малых космических аппаратов // Космич. исслед. 2017. Т. 55. № 3. С. 236–246. https://doi.org/10.7868/S002342061702008X

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Механика твердого тела

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал