Previous Page  4 / 24 Next Page
Information
Show Menu
Previous Page 4 / 24 Next Page
Page Background

И.С. Григорьев, М.П. Заплетин, А.С. Самохин, М.А. Самохина

4

Инженерный журнал: наука и инновации

# 7·2017

гательными установками [2, 15]. Двигательная установка «Фрегат»

с тягой

Т

= 19613 Н, удельной тягой

Р

уд

= 331 с и сухой массой

М

Ф

= 735 кг осуществляет разгон КА у Земли. Затем на протяжении

перелета от Земли к Марсу может работать двигательная установка

малой тяги СПД-230 с

Т

= 0,784532 Н вблизи Земли и

Т

= 0,392266 Н

вблизи Марса,

Р

уд

= 2700 с, сухой массой

М

МТ

= 350 кг.

Торможение у Марса обеспечивается двигательной установкой

перелетного модуля (ДУПМ) с

T

= 1529,8374 Н, удельной тягой

уд

304

P

с и сухой массой

ДУПМ

M

= 180 кг. Разгон у Марса при стар-

те в обратном направлении (к Земле) выполняется двигательной уста-

новкой возвращаемого аппарата (ДУВА) с

T

= 125 Н, удельной тягой

уд

306с

P

и сухой массой

ДУВА

M

= 139 кг. В первой части миссии

каждая очередная ДУ после отработки сбрасывается. На Фобосе также

остается перелетный модуль массой

п.м

600

M

кг (550 кг — сам пе-

релетный модуль и 50 кг — доставленная научная аппаратура для

проведения дальнейших исследований).

Во второй части миссии двигательная установка возвращаемого

аппарата сбрасывается в конечный момент времени, так как на протя-

жении перелета за ее счет можно проводить корректировочные вклю-

чения тяги. Они есть в схеме миссии, представленной в работе [2], но

здесь они не учитываются. Предполагается, что сбросы двигательной

установки вместе с баками происходят мгновенно, управление КА

осуществляется модулем и направлением вектора реактивной тяги,

отлет от Земли и подлет к ней и отлет от Марса — безвитковые, реали-

зующиеся за одно включение двигателей большой тяги. Моменты

включения, выключения двигательных установок малой тяги и воз-

вращаемого аппарата оптимизируются, а двигательных установок

«Фрегат» и перелетного модуля — заданы продолжительностями их

работы — параметрами рассматриваемой задачи.

Минимизируемым функционалом задачи является конечная масса:

д.у д.у

к

0

д.у

д.у

д.у

Δ

min,

 

 

T

M M

M

С

(1)

где

д.у

уд

E

C g P

— скорость истечения реактивной струи соответ-

ствующей двигательной установки;

д.у

Δ

— суммарное время рабо-

ты соответствующей двигательной установки;

E

g

= 9,81 м/с

2

— уско-

рение свободного падения.

В рамках постановки этой задачи проведем сквозную оптимиза-

цию траектории всей экспедиции по параметрам задачи, оценим воз-

можный выигрыш при использовании комбинированной тяги по

сравнению с использованием только двигателей большой тяги.