Как рассчитать расчет силы подруливающего устройства во время маневров

Как программное обеспечение динамики полета рассчитывает требуемую дельта-V и силу/импульс, необходимые для каждого двигателя для удержания позиции?

Для расчета dV для удержания станции необходимо знать отклонения элементов орбиты от номинальных. Для спутника GEO существуют два основных возмущения : возмущение наклона, вызванное землей и луной, примерно на 0,85 градуса в год, и возмущение эксцентриситета, вызванное эллиптичностью полярной симметрии Земли.

Для круговой орбиты dV, необходимое для изменения наклонения, определяется следующим уравнением :

$\Delta v_i = 2v*sin(\frac{\Delta i}{2})$

куда$v$- орбитальная скорость, а$\Delta i$это изменение наклона. Скорость должна сообщаться в нормальном направлении в нисходящем узле или в антинормальном направлении в восходящем узле. Скорость на геостационарной орбите составляет приблизительно 3,07 км/с, что дает dV около 46 м/с. Это может быть одно ежегодное сжигание (например , GOES ) или несколько небольших сжиганий в течение года. Местоположение линии узлов может быть вычислено с использованием определенного вектора относительного углового момента.

Поправку на эксцентриситет можно приблизительно выполнить, предположив простой маневр в стиле Хомана, чтобы поднять или опустить экстремумы орбиты обратно до круговых. Исправление этого на GEO требует небольших 2 м/с в год. При этом обычно используется более сложный ожог. Подробное описание требуемых тангенциальных, радиальных и ортогональных компонентов dV см . в этом PDF -файле .

как он рассчитывает ситуации разгрузки колес?

Для снижения насыщения реактивного колеса требуется, чтобы двигатели создавали крутящий момент, чтобы предотвратить вращение s / c при вращении колеса. Крутящий момент, сообщаемый с/к реактивным колесом, определяется как:

$T = I_w * \alpha_w$

куда$I_w$- момент инерции колеса, а$\alpha_w$скорость, с которой колесо замедляется. Двигатели должны поддерживать этот крутящий момент на протяжении всего рассыщения. С несимметричным блоком двигателей, как на печально известном Марсианском климатическом орбитальном аппарате , выполнение этих маневров придаст dV и изменит траекторию спутников. Если предположить, что двигатели рассматриваемого корабля направлены в противоположные стороны, этого можно избежать. Крутящий момент, создаваемый двигателем, определяется как:

$T = F_{thr}*d$

куда$F_{thr}$- сила, обеспечиваемая двигателем, и$d$- это ортогональное расстояние или «плечо момента» двигателя от оси, которая параллельна оси вращения колеса и пересекает центр масс s / c. Как упоминалось ранее, этот крутящий момент может быть обеспечен одним подруливающим устройством или суммой меньших крутящих моментов, обеспечиваемых несколькими подруливающими устройствами, но в обоих случаях общий крутящий момент должен равняться крутящему моменту, создаваемому колесом.