ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАЛЫХ АСИММЕТРИЙ СПУСКАЕМОГО АППАРАТА НА ВЕЛИЧИНУ ПРОСТРАНСТВЕННОГО УГЛА АТАКИ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЧЕРЕЗ РЕЗОНАНС

© Ахмад Баракат Альахмад
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2006 г.

Одной из важных задач, связанных с обеспечением успешного снижения неуправляемых спускаемых аппаратов (СА) в атмосфере, является задача об устойчивости пространственного (полного) угла атаки (т. е. устойчивости колебаний аппарата относительно вектора скорости полёта).

Предполагается, что СА осесимметричный, но имеет малую аэродинамическую асимметрию и малую массово-инерционную несимметрию (небольшое смещение центра масс с оси симметрии и малый перекос главных осей инерции). Пространственный угол атаки – один из важных основных параметров динамики углового движения СА, значение которого во многом определяет устойчивость движения аппарата. Резкое увеличение значения пространственного угла атаки имеет место при прохождении через резонанс. Это значение во многом определяется влиянием различных асимметрий СА.

Для исследования влияния асимметрий на величину пространственного угла атаки была разработана математическая модель углового движения аппарата в комплексной форме. Предложен метод исследования влияния малых различных асимметрий на динамику углового движения аппарата, с помощью которого получены аналитические формулы для оценки максимальной амплитуды балансировочного пространственного угла атаки при прохождении через резонанс. Полученный метод позволяет быстро рассчитывать влияние различных асимметрий, как отдельных, так и их сочетаний, на величину пространственного угла атаки.

Результаты анализа и исследования влияния различных асимметрий показывают, что:

- пространственный угол атаки резко увеличивается при прохождении через резонанс;

- в дорезонансном режиме движения балансировочный пространственный угол атаки, получающийся при аэродинамической и массовой асимметрии, не мал, а в сверхрезонансном режиме движения мал;

- аэродинамическая асимметрия оказывает существенно более сильное влияние по сравнению с влиянием массово-инерционных асимметрий при прохождении через резонанс;

- влияние центробежных моментов инерции в дорезонансном режиме вращения на изменение балансировочного пространственного угла атаки слабо по сравнению с влиянием аэродинамической асимметрии, а в сверхрезонансном режиме – наоборот.