Принципы построения системы радиовысотомерной для измерения параметров движения возвращаемого аппарата

Авторы

Васильева А. В.^*, Седов Д. П.^*

Уральское проектно-конструкторское бюро «Деталь», ул. Пионерская, 8, Каменск-Уральский, Свердловская область, 623409, Россия

*e-mail: solovjev@nexcom.ru

Аннотация

Ключевым фактором при выборе системы посадки современных космических кораблей является одно требование – необходимость обеспечения многоразового использования спускаемого аппарата. Простая парашютная система с посадкой на твердую землю не способна замедлить корабль в необходимой степени, потому как сложно создать посадочные амортизаторы, которые выдержат нагрузку и защитят корпус корабля от повреждений. Кроме того, из-за непогашенной боковой скорости и при сильном ветре капсула может заваливаться на бок. Для учёта боковой скорости и углов наклона возвращаемого аппарата относительно поверхности необходимо использовать систему, обеспечивающую измерение соответствующих параметров.

Система радиовысотомерная входит в состав возвращаемого аппарата космического пилотируемого транспортного корабля и предназначена для измерения: текущей высоты спуска от 500 до 0,5 м, текущих составляющих вектора скорости центра масс, текущих углов наклона возвращаемого аппарата относительно подстилающей поверхности. Система радиовысотомерная отличается от разработанных ранее применением оригинальных технических решений, обеспечивающих выполнение требований технического задания по диапазону и точности измеряемых параметров, встроенному самоконтролю, показателям надежности, живучести и стойкости к внешним воздействиям.

Система радиовысотомерная представляет собой импульсный допплеровский измеритель параметров движения. В качестве антенной системы предлагается использовать многолучевую двухзеркальную антенну с девятью лучами.

Для обеспечения выполнения задачи посадки в случае отказов в системе используется двойное резервирование приёмопередающих модулей. Каждый модуль функционирует независимо и выполняет измерение параметров полёта. Использование информации всех приёмопередатчиков повышает точность измерения параметров.

В работе представлены основные принципы построения системы радиовысотомерной для измерений параметров движения возвращаемого аппарата. Приведены алгоритмы работы прибора и основные выражения для вычисления требуемых параметров. Разработана функциональная схема системы радиовысотомерной и предложены пути повышения надежности. Эффективность предложенных алгоритмов подтверждена посредством моделирования работы системы. Произведена оценка точностных характеристик системы радиовысотомерной, показавшая правильность выбранных методов.

Ключевые слова

система радиовысотомерная, возвращаемый аппарат, перспективная пилотируемая транспортная система, текущая высота, составляющие вектора скорости, углы наклона

Библиографический список

1. Егоров В.В. Доплеровские радары посадки космических аппаратов на Луну и планеты Солнечной системы // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 145 – 151.

2. Колчинский В.Е., Мандуровский И.А., Константинов М.И. Автономные допплеровские устройства и системы навигации летательных аппаратов. – М.: Советское радио, 1975. – 432 с.

3. Жуковский А.П., Оноприенко Е.И., Чижов В.И. Теоретические основы радиовысотометрии. – М.: Советское радио, 1979. – 320 с.

4. Шашурин В.Д., Башков В.М., Ветрова Н.А., Шалаев В.А. Надежность технических систем. Резервирование, восстановление. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 60 с.

5. Хохлачев В.В., Антоненко В.Н. Отражающие свойства поверхностей суши СВЧ. Справочник. – Запорожье: Запорожский машиностроительный институт им. В.Я. Чубаря, 1986.

6. Фитенко В.В., Грановский В.А., Варгафтик B.C. Посадочный радиолокатор для космического аппарата Фобос-Грунт // Наукоемкие технологии. 2008. № 6. С. 14 – 19.

7. James T. Murray; Jason Seely; Jeff Plath; Eric Gotfreson; John Engel, et al. Dust-Penetrating (DUSPEN) «see-through» lidar for helicopter situational awareness in DVE // Proc. SPIE 8737, Degraded Visual Environments: Enhanced, Synthetic, and External Vision Solutions 2013, 87370H (May 16, 2013), 8 p.

8. Planetary terminal descent and landing radar. Final report Autonetics North American Rockwell. NASA CR-111861 C71-52/301 copy, 1971, available at: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19710011019.pdf

9. Dunn С., Prakash R. A Terminal Descent Sensor Trade Study Overview for the Orion Landing and Recovery System // IEEE Aerospace Conference, March 6, 2008, Big Sky, Montana, available at: http://hdl.handle.net/2014/41702

10. Верба В.С. Траектория полета. ЦКБ-17, НИИ-17, МНИИП, ОАО «Концерн «Вега». – М.: Оружие и технологии, 2005. – 252 с.

11. Бакитько Р.В., Васьев М.Б., Виницкий А.С. и др. Радиосистемы межпланетных космических аппаратов. – М.: Радио и связь, 1993. – 328 с.

12. Зубкович С.Г. Статистические характеристики радиосигналов, отраженных от земной поверхности. – М.: Советское радио, 1968. – 224 с.

13. Ulaby F.T. et al. Michigan microwave canopy scattering model // International Journal of Remote Sensing, 1990, vol. 11, no. 7, pp. 1223 – 1253.

14. Боркус М.Н., Чёрный А.Е. Корреляционные измерители путевой скорости и угла сноса летательных аппаратов. – М.: Советское радио, 1973. – 168 c.

15. Сколник М. Основы радиолокации. Справочник по радиолокации в 4-х т. – М.: Советское радио, Т.1. 1976. – 456 с.

16. Лукошкин А.П. и др. Обработка сигналов в многоканальных РЛС. – М.: Радио и связь, 1983. – 328 с.

17. Дядьков Н.А., Марков Ю.В., Важенин В.Г., Боков А.С., Седов Д.П., Калмыков Н.Н., Мельников С.А. Многолучевая импульсная навигационная система возвращаемого аппарата // 27-я международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». Крымико’2017, (Севастополь, 10-16 сентября 2017). Рефераты докладов. – Севастополь: Крымский научно-технологический центр им. проф. А.С. Попова, 2017. С. 82.

18. Лешко Н.А., Ашурков И.С., Цыбульник А.Н. Концептуальная модель разнесенной системы радиолокационного наблюдения сложных маневрирующих баллистических целей // Труды МАИ. 2017. № 97. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=87350

19. Хуан Ичун. Оптимальное управление маневром лунного аппарата на выбранную точку мягкой посадки между зависаниями // Труды МАИ. 2016. № 90. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=74747

20. Ковальский А.А., Афонин Г.И., Терещенко С.В. Предложения по основным направлениям модернизации системы единого времени наземного автоматизированного комплекса управления космическими аппаратами // Труды МАИ. 2017. № 97. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=87284

Скачать статью