Verfügt eine Mission über ein Antriebssystem, bei dem Triebwerke automatisch ausgerichtet werden, um nur Delta-V zu erzeugen, ohne jedoch den Drehimpuls zu ändern? Wenn ja, wie wird das gemacht? Das heißt, wie ist die Halterung solcher Triebwerke ausgelegt, um sicherzustellen, dass der Reaktionskraftvektor durch den Schwerpunkt des Raumfahrzeugs verläuft?
Jedes Antriebssystem, das Treibmittel verwendet, wird es schwer haben, dieses Ziel zu erreichen. Wenn das Treibmittel aufgebraucht wird, ändert sich der Massenschwerpunkt (das Treibmittel trägt zum Massenschwerpunkt bei). Sie könnten ein Antriebssystem mit einem kugelförmigen Treibstofftank konstruieren, der auf die Mitte des Raumfahrzeugs ausgerichtet ist, wodurch die Auswirkungen des Kraftstoffverlusts auf das CoM zunichte gemacht werden. Dies würde jedoch immer noch erfordern, dass Sie Ihr Raumfahrzeug ohne Trägheitsprodukte konstruieren. Wenn Sie jemals versucht haben, eine vollständige Satellitenkonfiguration bis hin zu den Schrauben und Muttern durchzuführen, dann wissen Sie, wie schwierig es ist, Nullen für die Trägheitsprodukte zu erhalten (ich würde vorschlagen, dass es grenzwertig unmöglich ist, vollständig Null zu sein - Materialfehler etc.).
Zwei Methoden fallen mir jedoch ein. Zuerst haben Sie Dinge wie Sonnensegel, diese brauchen kein Treibmittel vom Raumschiff, und solange sie senkrecht zum Kraftvektor der Sonne ausgerichtet sind, sollten sie theoretisch eine konstante Kraft über die Oberfläche erfahren (Sonnenteilchenfluss in Richtung der Segellänge und -breite sollten symmetrisch zur Mitte des Segels sein). Alles, was dies dann erfordert, ist, dass Sie Ihr Raumfahrzeug so konstruieren, dass es einen Massenmittelpunkt hat, der direkt mit dem Sonnenkraftvektor ausgerichtet ist.
Der andere Gedanke, der mir in den Sinn kam, war ein drallstabilisiertes Raumschiff. Wenn Sie eine lange kontinuierliche Verbrennung durchführen, mildern Sie jeden Teil der Verbrennung, der nicht entlang des Drehimpulsvektors vor der Verbrennung liegt. Wenn Sie also direkt nach vorne gehen und den Drehimpuls nicht ändern möchten, drehen Sie sich um. Ändern Sie Ihren Drehimpuls, um zufällige Änderungen Ihres Drehimpulses zu negieren.
Sie können den Thruster auf einem Gimbal montieren und Störmomente verwenden, um ihn auszurichten. Trägerraketen kardanisieren die Düse zu diesem Zweck häufig.
Ich kann die einst existierende Methode beschreiben, die auf dem Shuttle Orbiter verwendet wurde. Große Orbitaländerungen wurden unter Verwendung der 2 Orbital Maneuvering System (OMS)-Triebwerke (jeweils 6000 lbf) vorgenommen. Diese Triebwerke waren kardanisch gelagert und wurden von einem Satz elektrischer kardanischer Aktuatoren positioniert, damit sie durch den Schwerpunkt des Orbiters zeigten. Das Gimbaling wurde vom Digitalen Autopiloten (DAP) wie hier beschrieben gehandhabt :
Für die OMS-Schubperiode wird der Orbitalzustand (Position und Vektor) durch Navigation erzeugt, die Trägheitsmesseinheit-Deltageschwindigkeiten während des Motor- und Ausrollflugs einbezieht. Dieser Zustand wird an die Führung gesendet, die Zieleingaben durch die CRT verwendet, um Schubrichtungsbefehle und eine befohlene Lage für die Flugsteuerung und Schubparameter für die CRT-Anzeige zu berechnen. Die Flugsteuerung wandelt die Befehle für einen automatischen Schubzeitraum in Gimbal-Winkel des OMS-Triebwerks (Schubvektorsteuerung) um. Die OMS-Schubvektorsteuerung für normalen zweimotorigen Schub wird eingegeben, indem die orbitale DAP-Auto-Druckknopf-Leuchtanzeige gedrückt wird, wobei sich beide RHCs in Software-Rasten befinden. Die manuelle OMS-Schubvektorsteuerung für beide OMS-Triebwerke wird durch Drücken der Orbitalmann-DAP-Druckknopf-Leuchtanzeige oder durch Bewegen des Kommandanten oder Piloten aufgerufen. s RHC außer Rastung; die Flugbesatzung liefert die Ratenbefehle an das TVC-System anstelle einer Führung. Die manuellen RHC-Rotationsanforderungen sind proportional zu den RHC-Auslenkungen und werden in Kardanwinkel umgewandelt. Der OMS-Schub wird in jedem Fall durch den Schwerpunkt des Raumfahrzeugs aufgebracht.
Akronym-Entschlüsselung: CRT = Kathodenstrahlröhre, das Besatzungsdisplay (dieses Handbuch ist alt), RHC = Rotationshandsteuerung, auch bekannt als Joystick, TVC = Schubvektorsteuerung
Wenn Sie mehr über das OMS selbst lesen möchten, finden Sie das hier .
DJohnM
David Hammen