РАСЧЁТ СИЛ И МОМЕНТОВ СИЛ ВОЗДЕЙСТВИЯ НАБЕГАЮЩЕГО ПОТОКА АТМОСФЕРЫ НА МКС ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ

© С.Н.Атрошенков, А.Н.Крылов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2016 г.

В процессе полёта МКС бортовая система управления движением и навигации (СУДН) выполняет различные динамические режимы: программные развороты, поддержание заданной ориентации, стабилизацию вектора тяги во время коррекции орбиты, неуправляемый полёт в индикаторном режиме и др. Выполнение каждого такого режима и их совокупности на длительных интервалах полёта МКС требуют проведения предварительного моделирования как для верификации работоспособности СУДН, так и для планирования потребных ресурсов, в частности, — расхода топлива для ракетных двигателей (РД) объединённой двигательной установки (ОДУ) МКС. При этом необходимо моделировать основные внешние факторы, действующие на МКС — силы и моменты сил, создаваемые гравитацией («гравитационные») и создаваемые набегающим потоком атмосферы («аэродинамические»). Расчёт аэродинамических силовых факторов для МКС является непростой задачей, т.к. в настоящее время МКС — объект с непрерывно меняющейся геометрией за счёт вращения по многим степеням свободы панелей солнечных батарей (СБ) и радиаторов американского сегмента (АС) МКС. При этом положение Солнца отслеживают не все поворотные элементы. Например, на участке полёта МКС при выполнении операции сближения с российским космическим аппаратом (КА) американские коллеги, как правило, фиксируют приводфы «Альфа» своих СБ, а отслеживать Солнце приводами «Бета» позволяют четырём СБ АС из восьми, фиксируя оставшиеся приводы «Бета».

Для расчёта аэродинамических сил и моментов в ходе моделирования динамических режимов МКС в РКК «Энергия» разработан многоступенчатый процесс, в котором участвуют специалисты по бортовому программному обеспечению (ПО) СУДН, специалисты-расчётчики аэродинамических сил и моментов сил, а также специалисты групп управления полётом МКС ЦУП-М.

Приведено описание этого процесса, а также иллюстрация расчёта аэродинамических сил и моментов при моделировании разворота МКС на большие углы.