Дослідження особливостей основних задач оптимізації параметрів, вибору траєкторій польоту і оптимального керування рухом і роботою системи забезпечення життєдіяльності космічних апаратів, призначених для здійснення пілотованих міжпланетних експедицій.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукВ абсолютній більшості публікацій параметри одного з основних елементів пілотованого КА - системи забезпечення життєдіяльності (СЗЖ) екіпажу - не включаються до числа тих, що оптимізуються, хоча для довготривалих експедицій масові витрати на забезпечення життєдіяльності стають співмірними з масою інших елементів КА. Наукова новизна роботи полягає у розробці в термінах теорії керованих динамічних систем комплексної узагальненої математичної моделі КА, призначеного для виконання довготривалих пілотованих міжпланетних експедицій, у розробці нових математичних моделей перспективних ракетних двигунів з активним скиданням інертної маси, у визначенні характеру оптимального керування роботою СЗЖ та рушійною системою, а також можливого складу оптимальної траєкторії КА при виконанні довготривалих пілотованих міжпланетних експедицій. Практична цінність одержаних в роботі результатів полягає в отриманні нових математичних моделей сучасних та перспективних ракетних двигунів та систем забезпечення життєдіяльності, що можуть бути використані при проведенні дослідно-конструкторських розробок зразків нової космічної техніки; в доведенні можливості виконання довготривалих пілотованих експедицій ще до створення біорегенеративних СЗЖ, а також можливості зниження витрат на забезпечення функціонування пілотованих орбітальних станцій; в розробці алгоритмів та програм для розрахунку та оптимального проектування КА з хімічним тепловим або ядерним ракетним двигуном з активним скиданням відходів СЗЖ. Позначивши поточний запас інертної маси через , диференціальні рівняння балансу величин запасів інертної маси і робочих речовин СР можемо записати у вигляді: (4) де - масова витрата інертної маси, , - керуючі функції СР із значеннями з відрізку [0,1]. Задача про оптимізацію виконання заданого маневру включає визначення таких значень маси початкових запасів компонентів палива та робочих речовин СЗЖ , максимальних витрат компонентів палива та інертної маси, і, отже, маси рушійної системи , маси конструкції , коефіцієнта регенерації і маси системи регенерації , а також керуючих функцій та траекторії польоту, які забезпечують виконання граничних умов маневру з мінімальним значенням функціоналу: (8) при заданих значеннях корисної маси , витрати маси СЗЖ , яка залежить від кількісного складу екіпажу, питомих конструктивних параметрів рушійної системи, підсистеми регенерації , , та конструкції КА.