АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ АСИММЕТРИЙ НА ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ СПУСКАЕМОГО АППАРАТА В АТМОСФЕРЕ ПЛАНЕТЫ

© А.Г.Топорков, В.В.Корянов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2014 г.

Наличие малых асимметрий способно вызывать сложные динамические явления, такие как параметрический резонанс. В результате резонансных явлений статически устойчивый спускаемый аппарат (СА) может оказаться динамически неустойчивым. Условие возникновения параметрического резонанса — это равенство угловой скорости вращения СА относительно продольной оси и частоты поперечных собственных колебаний СА.

В данной работе асимметрии СА рассматриваются как возмущения массово-инерционных и геометрических параметров. К таким возмущениям можно отнести боковое смещение центра масс от продольной оси симметрии, угловое отклонение главных осей инерции относительно осей и плоскостей геометрической симметрии, аэродинамическую асимметрию (для абсолютно жёсткого тела). Под аэродинамической асимметрией абсолютно жёсткого тела понимается отклонение аэродинамической формы СА от номинальной, которая зависит от неточности изготовления СА, а также неравномерного обгара при аэродинамическом торможении.

Возмущённое движение вращающегося вокруг своей продольной оси СА может значительно изменять величины параметров пространственного углового движения, что в дальнейшем может существенно повлиять на успешное завершение космической миссии.

В результате разработана физико-математическая модель процесса спуска СА в атмосфере планеты с учётом влияния асимметрий. Разработан программно-алгоритмический комплекс решения уравнений, описывающих процесс спуска, с выводом результатов в отдельные файлы, с которыми можно потом работать в дальнейшем при анализе результатов расчёта. Проведены расчёты для широкого диапазона величин асимметрий. Результаты тестирования реализованного алгоритма дают основание говорить, что данный алгоритм может служить достаточно эффективным инструментом оценивания движения СА в условиях прогнозируемого возникновения явления параметрического резонанса на стадии математического моделирования.

Такое моделирование на стадии проектирования СА даёт основание для внесения соответствующих изменений, совершенствующих конструкцию СА и улучшающих его массо-инерционные и геометрические характеристики.