МЕТОД ФОРМИРОВАНИЯ ТРОСОВОЙ ГРУППИРОВКИ МИКРОСПУТНИКОВ В ВИДЕ ПРАВИЛЬНОГО ТРЕУГОЛЬНИКА С УЧЕТОМ ИХ ДВИЖЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕНТРОВ МАСС

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается процесс формирования вращающейся тросовой группировки микроспутников в виде правильного треугольника. Предлагается комбинированный метод управления при развертывании системы, использующий контроль за натяжением тросов и двигатели малой тяги. Для обоснования предлагаемого способа управления применяются две модели. Первая модель получена методом Лагранжа и предназначена для построения номинальной программы формирования группировки. В этой модели микроспутники рассматриваются как материальные точки и тросы представляют собой нерастяжимые механические связи. Вторая модель разработана для оценки возможности реализации номинальной программы управления, так как учитывает растяжимость тросов, моделирует работу механизмов выпуска тросов, принимает во внимание движение микроспутников относительно своих центров масс, от которых зависит направление сил малой тяги. Уравнения пространственного движения группировки, соответствующие второй модели, записаны в неподвижной геоцентрической системе координат и позволяют оценить влияние статической и инерционной асимметрии микроспутников на их движение относительно центра масс. Приводятся результаты численных расчетов, подтверждающих возможность применения предлагаемого способа управления для формирования тросовой группировки в виде правильного треугольника, вращающего с постоянной заданной угловой скоростью в своем конечном состоянии.

Об авторах

Ю. М. Заболотнов

Самарский национальный исследовательский ун-т

Email: yumz@yandex.ru
Россия, Самара

Ш. Чэнь

Самарский национальный исследовательский ун-т; Северо-западный политехнический ун-т

Автор, ответственный за переписку.
Email: csm.ssau@yandex.ru
Россия, Самара; КНР, Сиань

Список литературы

  1. Bainum P.M., Harkness R.E., Stuive W. Attitude Stability and Damping of a Tethered Orbiting Interferometer Satellite System // J. Astronaut. Sci. 1972. V. 19. № 5. P. 364–389.
  2. Breakwell J.V., Andeen G.B. Dynamics of a Flexible Passive Space Array // J. Spacecraft Rockets. 1977. V. 14. № 9. P. 556–561.
  3. Chobotov V.A. Gravitationally Stabilized Solar Sower Station in Orbit // J. Spacecraft Rockets. 1977. V. 14. № 4. P. 249–251.
  4. Misra A.K., Diamond G.S. Dynamics of a Subsatellite System Support by Two Tether // J. Guid. Control Dynam. 1986. V. 9. № 1. P. 12–16.
  5. Лукьянов А.В. Пленочные отражатели в космосе. М.: Изд-во МГУ, 1977. 69 с.
  6. Ван Ч., Заболотнов Ю.М. Анализ динамики формирования тросовой группировки из трех наноспутников с учетом их движения вокруг центров масс // ПММ. 2021. Т. 85. Вып. 1. С. 21–43.
  7. Bekey I. Tethers Open New Space Options // J. Astronautics Aeronautics. 1983. V. 21. P. 32–40.
  8. Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. М.: Наука, 1990. 329 с.
  9. Misra A.K., Pizzaro-Chong A. Dynamics of Tethered Satellites in a Hub-spoke Formation // Adv. Astronaut. Sci. 2004. V. 117. P. 219–229.
  10. Pizzaro-Chong A., Misra A.K. Dynamics of Multi-tethered Satellite Formations Containing a Parent Body // Acta Astronaut. 2008. V. 63. P. 1188–1202.
  11. Kumar K.D., Yasaka T. Rotating Formation Flying of Three Satellites Using Tethers // J. Spacecraft Rockets. 2004. V. 41. № 6. P. 973–985.
  12. Kim M., Hall C.D. Control of a Rotating Variable-length Tethered System // J. Guid. Control Dynam. 2004. V. 27. № 5. P. 849–858.
  13. Williams P. Optimal Deployment/retrieval of a Tethered Formation Spinning in the Orbital Plane // J. Spacecraft Rockets. 2006. V. 43. № 3. P. 638–650.
  14. 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.
  15. 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.
  16. Su B., Zhang F., Huang P. Robust Control of Triangular Tethered Satellite Formation with Unmeasured Velocities // Acta Astronaut. 2021. V. 186. P. 190–202.
  17. Chen S., Li A., Wang C. Analysis of the Deployment of a Three-mass Tethered Satellite Formation // International Workshop on Navigation and Motion Control (NMC 2020) // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, Samara. 2020. V. 984. C. 012–028.
  18. Zabolotnov Yu.M. Control of the Deployment of an Orbital Tether System that Consists of Two Small Spacecraft // Cosmic Res. 2017. V. 55. № 3. P. 224–233.
  19. Шилов А.А. Оптимальная коррекция матрицы направляющих косинусов при расчетах вращения твердого тела // Уче. зап. ЦАГИ. 1977. Т. 8. № 5. С. 137–139.

Дополнительные файлы


© Ю.М. Заболотнов, Ш. Чэнь, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах