ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА» В. В. САЛМИН, С.А. ИШКОВ, О.Л. СТАРИНОВА ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПРОЕКТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И КОНСТРУКТИВНОГО ОБЛИКА МЕЖОРБИТАЛЬНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ АППАРАТОВ С ЭЛЕКТРОРЕАКТИВНЫМИ ДВИГАТЕЛЬНЫМИ УСТАНОВКАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ SOLID WORKS Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия С А М А Р А Издательство СГАУ 2006 УДК 629.78(075) ББК 39.62 С 164 Инновациионная образовательная программа "Развитие центра компетенции и подготовка специалистов мирового уровня в области аэрокосмических и геоинформационных технологий” Рецензенты: д-р. техн. наук, проф. <...> В С 164 Выбор основных проектных характеристик и конструктивного облика межорбитальных транспортных аппаратов с электрореактивными двигательными установками с использованием системы Solid Works: учеб. пособие / В.В. Салмин, С.А. Ишков, О.Л. Старинова. <...> ISBN 5-7883-0453-9 Описаны методика расчета оптимальных баллистических схем полета и проектных характеристик околоземных межорбитальных транспортных аппаратов (МТА) с электрореактивными двигателями малой тяги. <...> Проектный облик МТА формируется и отображается с использованием системы твердотельного моделирования Solid Works. <...> Оно может также представлять интерес для инженеров, аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся в области проектно-баллистической оптимизации межорбитальных транспортных аппаратов с электрореактивными двигателями. <...> Основные характеристики современных ЭРД и солнечных космических энергоустановок. <...> Оптимальные траектории перелетов между некомпланарными круговыми орбитами. <...> Выбор проектных параметров МТА с учётом характеристик существующих двигателей . <...> К таким системам относятся электрореактивные двигатели (ЭРД), работающие на принципе ускорения рабочего <...>
Выбор_основных_проектных_характеристик_и_конструктивного_облика_межорбитальных_транспортных_аппаратов_с_электрореактивными_двигательными_установками_с_использованием_системы_Solid_Works.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»
В. В. САЛМИН, С.А. ИШКОВ, О.Л. СТАРИНОВА
ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПРОЕКТНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК И КОНСТРУКТИВНОГО
ОБЛИКА МЕЖОРБИТАЛЬНЫХ
ТРАНСПОРТНЫХ
АППАРАТОВ С ЭЛЕКТРОРЕАКТИВНЫМИ
ДВИГАТЕЛЬНЫМИ УСТАНОВКАМИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ SOLID
WORKS
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
С А М А Р А
Издательство СГАУ
2006
Стр.1
УДК 629.78(075)
ББК 39.62
С 164
Инновациионная образовательная программа
"Развитие
центра компетенции и подготовка
специалистов мирового уровня в области аэрокосмических
и геоинформационных технологий”
Рецензенты: д-р. техн. наук, проф. Ю. Н. Г о р е л о в
д-р. техн. наук, проф. И. В. Б е л о к о н о в
Салмин В.В
С 164
Выбор основных проектных характеристик и конструктивного
облика межорбитальных транспортных аппаратов с
электрореактивными двигательными установками с использованием
системы Solid Works: учеб. пособие /
В.В. Салмин, С.А. Ишков, О.Л. Старинова. – Самара: Изд-во
Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2006. – 82 с. : ил.
ISBN 5-7883-0453-9
Описаны методика расчета оптимальных баллистических
схем полета и проектных характеристик околоземных межорбитальных
транспортных аппаратов (МТА) с электрореактивными
двигателями малой тяги. Проектный облик МТА формируется и
отображается с использованием системы твердотельного моделирования
Solid Works.
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям
«Космические летательные аппараты и разгонные блоки»
и «Моделирование и исследование операций в организационнотехнических
системах». Оно может также представлять интерес для
инженеров, аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся
в области проектно-баллистической оптимизации межорбитальных
транспортных аппаратов с электрореактивными двигателями.
Техническое редактирование выполнено доцентом, к.т.н.
Прохоровым А.Г., расчеты, иллюстрирующие методики, выполнены
аспирантом Гоголевым М.Ю.
УДК 629.78(075)
ББК 39.62
ISBN 5-7883-0453-9
© Салмин В.В., Ишков С.А.,
Старинова О.Л., 2006
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2006
3
П
Р
И
О
Р
И
Ы
Т
Е
Т
Н
Е
Н
А
Ц
И
О
Н
А
Л
Ь
Н
Ы
Е
Ы
П
Т
Р
О
Е
К
Стр.2
Оглавление
Введение..............................................................................................................5
1. Основные характеристики современных ЭРД и солнечных космических
энергоустановок..............................................................................................6
2. Применение ЭРД в космосе.........................................................................11
3. Проектный облик МТА с ЭРДУ..................................................................14
3.1. Конструктивно-компоновочная схема МТА................................15
3.2. Задачи, решаемые МТА.................................................................16
3.3. Основные системы МТА................................................................16
4. Проектно-баллистический анализ МТА с ЭРДУ.......................................23
4.1. Критерии оптимальности...............................................................23
4.2. Постановка задачи оптимизации...................................................25
4.3. Разделение задач оптимизации .....................................................27
4.4. Уточненная проектная модель МТА с СЭРДУ............................27
4.5. Принципиальные схемы управления вектором тяги...................29
4.6. Преобразование и выделение динамической задачи...................30
5. Выбор оптимальных траекторий и законов управления движением.......33
5.1. Оптимальные траектории перелетов между некомпланарными
круговыми орбитами......................................................................33
5.2. Расчет программных разворотов МТА.........................................40
5.3. Выбор оптимальных дат старта.....................................................42
5.4. Синтез приближенно оптимальных алгоритмов управления.....46
5.5. Построение трассы МТА...............................................................50
6. Методика оптимизации проектно-баллистических характеристик МТА52
6.1. Итерационная процедура оптимизации........................................52
6.2. Выбор проектных параметров МТА с учётом характеристик
существующих двигателей ............................................................57
6.3. Примеры расчетов параметров одноразового МТА....................59
6.4. Описание компоновочной схемы МТА........................................60
6.5. Оценка массы конструкции...........................................................63
7. Описание специализированного программного комплекса......................65
7.1. Назначение и состав.......................................................................65
7.2. Блок оптимизации проектно-баллистических параметров.........68
7.3. Блок баллистического моделирования .........................................68
7.4. Блок расчета геометрических характеристик ..............................68
7.5. Блок связи с Solid Works................................................................70
7.6. Алгоритм формирования проектного облика в Solid Works .....70
7.7. Руководство по применению программного комплекса.............70
7.8. Примеры решения задач ................................................................76
Заключение .......................................................................................................78
Список литературы ..........................................................................................79
4
Стр.3