航天概論課件第四章-wenkub.com
2025-05-10 02:47 本頁(yè)面
【正文】 但技術(shù)復(fù)雜，還處于研究階段，應(yīng)用不多。 由電加熱器、溫度傳感器和控制器三部分組成，構(gòu)成閉環(huán)控制回路。 這樣， 無(wú)論航天器內(nèi)部或外部環(huán)境的熱流量如何改變，被控面的溫度都能保持在所規(guī)定的范圍內(nèi) 。 當(dāng)內(nèi)部溫度超過(guò)規(guī)定范圍時(shí)，用對(duì)溫度敏感的雙金屬片或記憶合金制成的動(dòng)作器受熱變形，直接或者通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)將葉片打開(kāi)，露出表面涂有高輻射涂層的底板，向空間散發(fā)熱量，使儀器設(shè)備的溫度降低。 一種抽真空的密閉管道，管壁用導(dǎo)熱性良好的鋁合金或不銹鋼等材料制成，壁內(nèi)鋪設(shè)一層毛細(xì)結(jié)構(gòu)，毛細(xì)結(jié)構(gòu)中充滿工作液體。 適用于放出脈沖熱源的周期性或間斷性工作的元器件的溫度控制。 能隨溫度變化改變相態(tài)，并在相變過(guò)程中吸收或放出熱量的材料。 b. 多層隔熱材料 改變航天器外表面蒙皮的熱輻射特性，即吸收 輻射比 α /ε ， 就可以控制蒙皮的溫度。 依靠選擇不同的溫控材料、器件和合理的總體布局來(lái)控制航天器內(nèi)外熱交換的過(guò)程，使航天器內(nèi)部的溫度保持在許可的范圍內(nèi)。 任何類型的航天器都有 精心設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng) ，否則難以完成預(yù)定的任務(wù)。 利用磁場(chǎng)、引力場(chǎng)等空間環(huán)境與航天器相互作用產(chǎn)生控制力矩的 環(huán)境力執(zhí)行機(jī)構(gòu) 。 對(duì)天 地大回路控制，將處理變換后的信息通過(guò)發(fā)射機(jī)發(fā)送到地面測(cè)控站，并且接收和存貯地面站發(fā)來(lái)的控制程序和指令，轉(zhuǎn)發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成控制任務(wù)。 將測(cè)量部件檢測(cè)的信息進(jìn)行 處理，變換和放大 。 自主方式軌道控制的 關(guān)鍵技術(shù)是航天器上自主的軌道確定和自主導(dǎo)航 ，技術(shù)難度較大，目前具備這種能力的衛(wèi)星或其它航天器還不多見(jiàn)，但它是今后的一個(gè)發(fā)展方向。 主動(dòng)式控制的類型 ：（ 兩種方式） ○ 自主控制 ○ 天 地大回路控制 自主控制 —— 閉合控制回路的 三大組成部分都在航天 器上而不需要地面干預(yù) 。 利用航天器上的能源（電能或推進(jìn)劑）產(chǎn)生控制力或控制力矩，并且依靠直接或間接測(cè)量到的姿態(tài)或軌道信息，按一定的控制律發(fā)出控制指令，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生控制力和力矩，實(shí)現(xiàn)航天器的姿軌控制。 b ） 重力梯度穩(wěn)定 航天器受到外力矩干擾時(shí) ， 自旋軸將出現(xiàn)進(jìn)動(dòng) ，一般設(shè)置專門(mén)的進(jìn)動(dòng)阻尼器 使進(jìn)動(dòng)及時(shí)衰減來(lái)滿足自旋穩(wěn)定 的要求 。 (1) 被動(dòng)式控制 利用航天器本身的動(dòng)力學(xué)特性或者與周圍環(huán)境相互作用產(chǎn)生的力矩作為控制力矩 ，它 不消耗航天器上的能源，也不需要敏感元件和控制邏輯線路 ，主要用于人造地球衛(wèi)星的姿態(tài)控制。 外力矩 —— 有 氣動(dòng)力矩、太陽(yáng)輻射壓力矩、重力梯度力矩 和 磁力矩 等。 （ 2） 姿態(tài)和姿態(tài)運(yùn)動(dòng) 姿態(tài) —— 航天器相對(duì)于空間某參考坐標(biāo)的方位或指向。 環(huán)境力是指周圍環(huán)境通過(guò)介質(zhì)接觸或場(chǎng)的相互作用而產(chǎn)生的力，包括 天體的引力、輻射壓力、磁場(chǎng)的作用力和空氣動(dòng)力 等。 航天器的軌道和姿態(tài)運(yùn)動(dòng) 飛行器的運(yùn)動(dòng)包括 質(zhì)心的運(yùn)動(dòng) 和 繞質(zhì)心的角運(yùn)動(dòng)兩部分。 在軌道上運(yùn)行時(shí)會(huì)遇到相差懸殊的高溫和低溫環(huán)境。 在飛行的不同階段，必須根據(jù)任務(wù)的 要求使航天器采取不同的姿態(tài) 。 進(jìn)入太空后，為了完成預(yù)定的任務(wù)，必須 按預(yù)先制定的程序沿一定的軌道飛行 。 利用噴出氣體產(chǎn)生控制力，但不是利用主發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，而是 獨(dú)立的利用噴氣產(chǎn)生控制力的系統(tǒng) ，噴出的氣體可以是燃燒產(chǎn)生的氣體，也可以是利用高壓容器貯存的氣體，多用于末級(jí)控制。 “”字方式布置 4臺(tái)搖擺 發(fā)動(dòng)機(jī)， 4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)繞 Y軸擺動(dòng) 將產(chǎn)生偏航力矩，繞 Z軸擺動(dòng) 將產(chǎn)生俯仰力矩，沿圓周方向 同時(shí)順時(shí)針或逆時(shí)針擺動(dòng)將產(chǎn) 生滾動(dòng)控制力矩。 用石墨或耐高溫合金制成的 燃?xì)舛?安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的尾部， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室噴射出來(lái)的高速 氣流作用在燃?xì)舛嫔袭a(chǎn)生控制力 矩。 如何產(chǎn)生控制力和控制力矩，是實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制的最終環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)對(duì)靜態(tài)增益和校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)不同組合的比較，從中 選擇最佳的組合，以保證系統(tǒng)良好的穩(wěn)定性 。 穩(wěn)定性是任何閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題。 運(yùn)載火箭的姿態(tài)按箭體坐標(biāo)系分解為繞 3個(gè)坐標(biāo)軸的角運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)地 由 3個(gè)獨(dú)立的控制通道組成閉合回路，分別對(duì)俯仰角 φ 、 偏航角 ψ和滾動(dòng)角 γ 進(jìn)行控制 。 采用 單自由度的速率陀螺 測(cè)量箭體的角速度。 陀螺儀和加速度計(jì)都固聯(lián)安裝在箭體上 ，測(cè)量得到的參數(shù)都是關(guān)于箭體坐標(biāo)系的，必須變換到慣性坐標(biāo)系上才能進(jìn)行射程偏差和橫向制導(dǎo)偏差的計(jì)算。 O1Z1軸稱為 俯仰軸 ，繞該軸的角運(yùn)動(dòng)
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