《美國載人航天器交會對接綜述》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。

1、隨著航天技術(shù)尤其是載人航天技術(shù)的發(fā)展，空間交會對接技術(shù)也得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。要使飛船成為天地間的有效運輸工具，以及進行大型航天器的在軌裝配和長期軌道運行，就必須解決交會對接技術(shù)。美國和前蘇聯(lián)從60年代初開始研究交會對接技術(shù),迄今己達到相當高的水平。目前載人航天己成為世界航天的發(fā)展熱點，不少國家都把發(fā)展載人航天技術(shù)和建立永久性空間站作為本世紀內(nèi)的發(fā)展目標?？梢灶A言，隨著載人航天事業(yè)的發(fā)展，交會對接技術(shù)必將向著更高水平、自動和自主的方向前進。一、美國雙子星座號飛船計劃中的交會對接美國雙子星座號飛船計劃始于1962年］月15□,1966年11

2、月15日結(jié)束，歷時約5年。它主耍是為阿波羅載人登月計劃提供飛行經(jīng)驗和準備各種技術(shù)條件。1965年12月15日，雙子星座6號飛船發(fā)射5小時50分鐘后與雙子星座7號飛船交會，相距2米。這是美國航夭器第一次近距離交會成功。1966年3月16口，雙子星座-8號飛船與阿金納目標飛行器實現(xiàn)了世界上首次航天員手控空間對接。1966年7月18日，雙子星座10號飛船與兩個阿金納自動飛行器交會，并與目標飛行器對接成功。通過雙子星座號飛船計劃，美國航天界驗證并熟悉了交會對接技術(shù)，提高了飛船的機動飛行水平。1空間交會方法和對接條件為了實現(xiàn)交會對接,首先必須解決交會的

3、方法。1963年，美國航宇局評價了多種軌道交會方案，最后集中研究了三種:相切法、共橢圓法和第一遠地點法。這三種方法都是利用兩個航器的不同高度，按照霍曼轉(zhuǎn)移橢圓原理，使尋的航天器以不同的速度移向H標航天器。通過比較，美國航宇局認為共橢圓法是一種快速的交會操作方法，而且實施起來比較簡便，在時間上也較寬裕，因此雙子星座號飛船的交會和對接采用了共橢圓法。所謂共橢圓法是假設(shè)尋的航天器先處于一橢圓軌道上，該軌道低于H標飛行器的圓形軌道，甚至其遠地點也低于目標軌道。這樣可以通過少量的幾次點火使尋的航天器的軌道圓化，但仍低于目標軌道。這時尋的航夭器處于內(nèi)圈軌

4、道，目標飛行器處于外圈軌道。然后可在適當時刻使尋的航天器的平移推力器點火而提高其遠地點高度，最終與目標飛行器相遇。兩個航天器在空間實現(xiàn)交會對接是山交會對接系統(tǒng)完成的。交會對接系統(tǒng)通常包括跟蹤測量系統(tǒng)、姿態(tài)與軌道控制系統(tǒng)、對接機構(gòu)機械系統(tǒng)等?？臻g交會對接操作按自主程度可分為開環(huán)控制、半自動控制和全自動控制三種操作方式。兩個航天器在空間進行對接時，其初始條件是兩者保持對接機構(gòu)的同軸接近方式和確定的縱向速度，以及在其它線坐標和角坐標上的速度為零。但兩個航天器Z間的實際相對運動參數(shù)總是冇偏差。一般情況下，兩個航天器之間的相対位置及其平動速度通常是靠主

5、動飛行器運動控制系統(tǒng)和兩個航天器的定向與穩(wěn)定系統(tǒng)來維持，前者適用于控制質(zhì)心的平動運動，后者適用于控制繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動運動。2雙子星座號飛船的交會對接系統(tǒng)為了完成雙子星座號飛船計劃的交會對接活動，美國航宇局在地面上針對雙子星座號飛船與阿金納目標飛行器的特點，專門研制了一套交會對接仿真器，一方面進行交會對接的研究，另一方面訓練航大員的交會對接操作。為實施交會對接，從雙子星應5號飛船開始，飛船都在頭部安裝了交會雷達，適用于搜索和尋找阿金納目標飛行器。阿金納則裝有雷達應答器。對交會對接來說，兩個航天器Z間的距離和相對速度是最基本的數(shù)據(jù)。目標飛行器上的應答

6、器根據(jù)尋的航天器發(fā)射的信號，發(fā)出一個延遲的、頻率偏移的信號，信號數(shù)據(jù)通過計算機處理就可以為航天員提供有關(guān)目標飛行器軌道的基本數(shù)據(jù)，以供尋的航天器實施接近、交會和對接。雙子星應號飛船上的交會雷達有4副天線:一副圓柱形天線用于發(fā)射脈沖信號，以尋找目標;兩副可轉(zhuǎn)動的螺旋形天線用于接收目標的信號;第4副天線是前兩副會轉(zhuǎn)動的天線的相位參照物，這樣就能使雷達產(chǎn)生方向性的信息。阿金納雙子星座號飛船前端插入到阿金納目標飛行器裝有緩沖系統(tǒng)的接納錐屮。飛船前端裝有一個導向桿，它在插入到接納錐逐漸收縮的缺口的過程屮可以使飛船沿滾動方向進行校止。在撞擊力的作用下,3

7、個裝在阿金納接納錐底應上的有彈性的卡爪與飛船錐體過渡段前端的三個凸起相掛連，完成捕獲過程。為在分離時釋放卡爪，阿金納目標飛行器配置了輔助電機傳動。雙子星座號飛船對接循環(huán)是自動完成的，分離循環(huán)是半自動的。3雙子星座號飛船的交會對接階段依據(jù)美國雙子星應號飛船的經(jīng)驗，交會對接通常分為5個階段:遠程導引段、近程尋的段、繞飛段、懸停飛行段和停靠對接段。(1)遠程導引段:是指從飛船入軌到與目標飛行器距離小于交會測量裝置最大作用距離的這段范圍。雙子星座號飛船剛?cè)胲墪r與目標飛行器的距離為1900多公里，而交會雷達的最大作用距離約420公里。由于這時候相對距離

8、大、導引精度要求不高，因此這一階段的導引工作由地面測控站和船載大功率微波交會雷達系統(tǒng)完成，將尋的航大器從幾下公里外導引到距目標飛行器100公里左右的范圍內(nèi)。遠程導引