ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

UDC 629.7

Технічна механіка, 2019, 3, 30- 45

ДО ВИБОРУ БАЛІСТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ОРБІТАЛЬНОГО СЕРВІСНОГО АПАРАТА

Алпатов А. П., Гольдштейн Ю. М.

Алпатов А. П.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Гольдштейн Ю. М.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      В даний час спостерігається суттєве зростання вартості космічних апаратів (КА). У зв'язку з цим зростають вимоги до збільшення тривалості строків їх активного існування, надійності функціонування й зниженню експлуатаційних витрат. Багатообіцяючим шляхом задоволення цих вимог є впровадження технології орбітального сервісного обслуговування (ОСО). OCO дозволяє вирішувати технічні та економічні проблеми за рахунок виконання сервісних операцій у космосі. Впровадження ОСО сприяє збільшенню строків активного існування КА, підвищенню надійності їх функціонування, зниженню витрат на підтримку в експлуатації орбітальних супутникових систем різного призначення. Програми ОСО з усунення КА, що завершили активне існування, або ушкоджених КА з робочих орбіт допомагають зм'якшити проблему нагромадження космічного сміття. Склад системи ОСО залежить від плануємих до виконання сервісних завдань і балістичних можливостей одноразових або багаторазових сервісних космічних апаратів (СКА). Реалізуємість і характер балістичних маневрів СКА багато в чому визначаються типом і характеристиками їх маршових двигунів. Метою статті є оцінка балістичного потенціалу сучасних і перспективних орбітальних сервісних апаратів і розробка методики планування раціональних маршрутів ОСО. Розглянуто й проаналізовано різні системи ОСО наземного та космічного базування. Проведено оцінку доцільності їх використання в залежності від плануємих для виконання сервісних завдань. Виявлено найбільш перспективні схеми ОСО. Запропоновано методику планування раціонального маршруту послідовного обходу орбіт КА, що обслуговуються, й наведено тестовий приклад розрахунку. Методика базується на розв'язанні багатокритеріальної задачі комівояжера. Багатокритеріальна задача комівояжера сформульована в термінах целочисельного лінійного програмування й приведена до однокритеріальної задачі методом адитивної згортки. Новизна запропонованої методики полягає у приведенні вихідної задачі до виду багатокритеріальної задачі комівояжера. Отримані результати можуть знайти застосування при обґрунтуванні, плануванні й здійсненні сервісних космічних операцій.

задача комівояжера, космічний апарат, багатокритеріальна оптимізація, орбітальне сервісне обслуговування, планування маршруту

1 Иванов В. М. Основные положения концепции орбитального обслуживания перспективных автоматических космических аппаратов. Ракетно-космическая техника: вестник МАИ. 2008. Т. 15. № 3. С. 5-7.

2 Barbee B. Design of Spacecraft Missions to Remove Multiple Orbital Debris Objects. Specialist Conference, Paper AAS 15-598, August. 2015.

3 Stephen J. Design for on-orbit spacecraft servicing. Specialist Conference Paper AAS 14-374. October. 2014.

4 Кейвни Л. Космические двигатели: состояние и перспективы. М. : Мир, 1988. 454 с.

5 Сердюк В. К., Толяренко Н. В., Хлебников Н. Н. Транспортные средства обеспечения космических программ. Ракетостроение и космическая техника: ВИНИТИ. 1990. Т. 11.

6 Гусев Ю. Г., Пильников А. В. Роль и место электроракетных двигателей в Российской космической программе. Электронный журнал “Труды МАИ”. Вып. 60. URL: https:// www.mai.ru/science/trudy/.

7 Васин А. И. Коротеев А. С., Ловцов А. С. Обзор работ по электроракетным двигателям в Государственном научном центре ФГУП “Центр Келдыша”. Электронный журнал “Труды МАИ”. Вып. 60. URL: https:// www.mai.ru/science/trudy/.

8 Ким В. Стационарные плазменные двигатели в России: проблемы и перспективы. Электронный журнал “Труды МАИ”. Вып. 60. URL: https:// www.mai.ru/science/trudy/.

9 Горшков О. А., Муравлев В. А., Шагайда А. А. Холловские и ионные плазменные двигатели для космических аппаратов. М: Машиностроение, 2008. 280 с.

10 Нариманов Г. С. Основы теории полета и проектирования космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1972. 607 с.

11 Петухов В. Г. Робастное квазиоптимальное управление с обратной связью для перелета с малой тягой между некомпланарными эллиптической и круговой орбитами. Ракетно-космическая техника: вестник МАИ. 2010. Т. 17, № 3. С. 50-58.

12 Лебедев В. Н. Расчет движения космического аппарата с малой тягой. М.: ВЦ АН СССР, 1968. 105 с.

13 Гришин С. Д., Захаров Ю. А., Одолевский В. К. Проектирование космических аппаратов с двигателями малой тяги. М.: Машиностроение, 1990. 223 с.

14 Ильин В. А., Кузмак Г. Е. Оптимальные перелеты космических аппаратов. М.: Наука, 1976. 740 с.

15 Гродзовский Г. Л., Иванов Ю. Н. , Токарев В. В. Механика космического полета (проблемы оптимизации). М.: Наука, 1975. 704 с.

16 Салмин В. В. Методы решения вариационных задач механики космического полета с малой тягой. Самара: Издательство Самарского научного центра РАН, 2006. 127 с.

17 Петухов В. Г. Оптимизация межпланетных траекторий космических аппаратов с идеально-регулируемым двигателем методом продолжения. Космические исследования. 2008. Т. 46. № 3. С. 224–237.

18 Григорьев И. С. Выбор перспективных последовательностей астероидов. Автоматика и телемеханіка. 2013. Выпуск 8. С. 65–67.

19 Пападимитриу Х., Стайглиц К. Комбинаторная оптимизация. Алгоритмы и сложность. М.: Мир, 1982. 510 с.

20 Сигал И. Х. Алгоритмы для решения бикритериальной задачи коммивояжера большой размерности. ЖВММФ. 1994. Т. 34. № 1. С. 44–57.

Copyright (©) 2019 Алпатов А. П., Гольдштейн Ю. М.

Copyright © 2014-2019 Технічна механіка