Радионавигационные системы и их классификация

Секция ««История, развитие и эксплуатация ракетно-космической техники»

ходимы для создания такого аппарата. Существуют также проекты многоразовых аппаратов с вертикальным взлетом и вертикальной посадкой на тяге двигателей. Наиболее разработанным (и прошедшим серию испытаний) из них является созданный в США аппарат «Delta Clipper». Вновь разрабатываемые в США («Орион») и России (ППТС с ПТК НП1 («Русь»)) корабли планируются частично-многоразовыми.

По результатам многочисленных исследований, МТКС становятся экономически более выгодными, чем одноразовые ракеты-носители, когда количество требуемых запусков в год достигает 20-25 пусков. Повышение кратности использования требует порой весьма значительного увеличения массы, что ведет к повышению стоимости. Применение многоразовых систем в области малоизученных гиперзвуковых скоростей требует значительных затрат на аэродинамические исследования. И все же это вовсе не значит, что многоразовые системы в принципе не могут окупаться. Возможно, на первых порах окажутся востребованными корабли малой и средней размерности «комбинированного» типа (многоразовые версии «классических» одноразовых», такие как европейский Hermes или, что нам ближе, российский «Клипер». Они относительно просты, могут выводиться в космос обычными одноразовыми ракетами-носителями. Такая схема позволяет сократить расходы в целом. К тому же крылатые аппараты позволяют резко уменьшить перегрузки, действующие на космонавтов при спуске. Применение многоразовых крылатых ступеней позволяет снять ограничения на азимут пуска и

сократить затраты на зоны отчуждения, выделяемые под поля падения фрагментов ракет-носителей, что особенно важно для России.

Наиболее реалистичными, т. е. простыми и относительно дешевыми в разработке, пожалуй, являются два вида систем. Первый - типа «Клипера», в которых принципиально новым оказался только пилотируемый крылатый многоразовый аппарат. Небольшие размеры хоть и создают определенные трудности в части теплозащиты, зато уменьшают затраты на разработку. Технические проблемы для таких аппаратов практически решены. Второй - системы вертикального пуска с двумя крылатыми ракетными ступенями, которые могут самостоятельно вернуться к месту старта. Особых технических проблемы при их создании не ожидается, да и подходящий стартовый комплекс можно, наверное, подобрать из числа уже построенных. Подводя итог, можно полагать, что будущее многоразовых космических систем безоблачным не будет. Им придется отстаивать право на существование в суровой борьбе с примитивными, но надежными и дешевыми одноразовыми ракетами.

Библиографические ссылки

1. Лукашевич В. П., Афанасьев И. Б. Космические крылья. М. : ООО «ЛенТА Странствий», 2009.

2. Многоразовые космические корабли. URL: http://galspace.spb.ru/indexl40.html.

© Витковский А. В., Калмыков А. П., 2011

1 Перспективная пилотируемая транспортная система (ППТС) и Пилотируемый транспортный корабль нового поколения (ПТК НП).

УДК 621.7

Р. А. Гамишаев Научный руководитель - И. Н. Карцан Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ.

Приводится классификация радионавигационных систем, их краткое описание, основные особенности и предназначение.

В настоящее время современные радиотехнические средства навигации представляют собой сложные комплексы технических средств, предназначенных для получения, обработки и преобразования информации о пространственно-временном положении движущихся объектов. Радионавигационная система является одной из составляющих радиотехнических навигационных средств.

Радионавигационная система (РНС) - комплекс из нескольких однотипных или разнотипных радионавигационных устройств, взаимодействующих между собой (по радиоканалам или в рамках единой структурной схемы) и обеспечивающих при совместной работе определение местоположения движущихся объектов и решение др. комплексных задач навигации.

В основу классификации РНС могут быть положены те или иные отличительные признаки, основными из которых являются назначение системы, метод определения положения, метод измерения РНП (вид параметра сигнала, содержащего навигационную информацию). Классификация наземных РНС в соответствии с указанными признаками:

- по назначению: системы дальней и ближней навигации, системы посадки, системы управления движением судов;

- методу определения положения: разностно-дальномерные, дальномерные, угломерные, угломер-но-дальномерные;

- методу измерения РНП: фазовые, импульсно-фазовые, импульсные, амплитудные, амплитудно-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

фазовые, амплитудно-временные, частотно-фазовые.

В системах дальней навигации используется преимущественно разностно-дальномерный метод определения местоположения, а так же фазовый и им-пульсно-фазовый методы измерения навигационных параметров (разностей расстояний). Примерами систем дальней навигации являются отечественные РНС «Маршрут», «Тропик 2», «Марс 75» и их зарубежные аналоги, например OMEGA, LORAN-C, GLONASS (структура этой системы показана на рисунке).

Большая дальность действия (около 2 000-13 000 км) достигается благодаря использованию диапазонов ОНЧ (мериаметровые волны 3-30 кГц) и НЧ (километровые волны 30-300 кГц), особенностью которых является слабая зависимость затухания напряженности поля от расстояния, а также посредством применения передатчиков большой мощности. Фазовые системы дальней навигации являются, как правило многочастотными и работают в режиме временного разделения сигналов. В отличие от фазовых в им-пульсно-фазовых РНС используется временное разделение сигналов (излучение всеми опорными станциями ведется на одной частоте) [1].

Системы ближней навигации (с дальность действия до 500-600 км) объединяют широкий класс РНС, предназначенных для решения как транспортных, так и других задач, непосредственно не связанных с вождением подвижных объектов. Системы ближней навигации используются и для решения специальных задач: при выполнении поисково-спасательных работ, проведении научно-исследовательских работ и др.).

Для обеспечения самолетовождения по воздушным трассам, выхода в район аэродрома и некатего-рированного захода на посадку используются угло-мерно-дальномерные системы ближней навигации.

Для навигационного обеспечения морских потребителей применяются дальномерные и разностно-дальномерные РНС, использующие преимущественно фазовый метод измерения РНП (расстояний или разности расстояний).

Угломерные навигационные средства (радиомаяки, радиопеленгаторы, радиокомпасы) также применяются для навигации подвижных объектов. К числу таких средств относится, например, радионавигационный комплекс, состоящий из приводной радиостанции и автоматического радиокомпаса, предназначенный для обеспечения полетов по маршруту, вывода самолета на аэродром, осуществления предпосадочного маневра и выполнения некатегорированного захода на посадку.

В морской навигации (в прибрежной зоне) применяются всенаправленные радиомаяки («Алмаз» и др.), позволяющие определять направление на радиомаяк с помощью судовых радиопеленгаторов.

В гражданской авиации в настоящее время используются системы инструментальной посадки метрового диапазона СП-75, -80, -90 (аналогичные международной системе ILS). Военные воздушные потребители применяют мобильные системы инструментальной посадки дециметрового диапазона ПРМГ-4, -5 - передвижные радиомаячные группы.

В последнее время большое распространение получила спутниковая система навигации. В состав такой системы входят: навигационные искусственные спутники Земли, излучающие или ретранслирующие радиосигнал; наземный комплекс, обеспечивающий управление спутниками, их бортовой аппаратурой, определение параметров движения спутников и передачу этих данных на определяющиеся суда; судовая аппаратура для навигационных измерений и обработки информации [1].

Структура спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС

Секция «История, развитие и эксплуатация ракетно-космической техники»

При всем многообразии типов РНС невозможно Библиографическая ссылка

выделить из них основную, так как любая система 1. Радионавигационные системы и устройства: имеет те или иные недостатки, ограничения и пре- учеб. пособие / В. И. Кокорин. Красноярск : ИПЦ имущества. КГТУ, 2006.

© Гамишаев Р. А., Карцан И. Н., 2011

УДК 629.783

И. Ю. Квятковский Научный руководитель - В. В. Лапко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МАЛЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Рассматривается история, развитие и эксплуатация ракетно-космической техники, а также анализ отечественного опыта создания и эксплуатации, малоразмерных научно-образовательных космических аппаратов.

Первые советские образовательные радиолюбительские спутники РС-1, РС-2 были запущены попутным запуском с космического аппарата (КА) «КОС-МОС-1045». В разработке участвовали студенты Московского энергетического института (МЭИ) и Московского авиационного института (МАИ).

Методический образовательный подход, реализованный на этих космических аппаратах, заключался в привлечении студентов к проектированию КА и использованию его по целевому назначению. Студенты изучали распространение радиоволн, исследовали возможности существующей элементной базы для радиолюбительской аппаратуры, устанавливали радиолюбительские контакты.

Московским авиационным институтом в 80-е годы были разработаны, изготовлены и подготовлены к запуску малоразмерные студенческие спутники «Искра» и «МАК-1,2», которые весили около 20 кг и запускались на орбиту с борта долговременных орбитальных станций «Салют-7» и «Мир». При участии студентов Самарского государственного аэрокосмического университета были созданы спутники «Пион» [1].

Кризисные события 1990-х годов в Российской Федерации привели к существенному сокращению работ по созданию студенческих и радиолюбительских спутников. Исключение составили работы коллектива энтузиастов Военно-космической академии имени А. Ф. Можайского по созданию научно образовательных спутников серии «Можаец»:

- в 1995 г. был создан макетный образец под названием «Можаец-1»;

- в 1996-1999 гг. были подготовлены к запуску «Можаец-2» («Зея») и «Можаец-3» («РВСН-40»).

Спутники серии «Можаец» использовались в учебном процессе курсантов академии и других вузов Космических войск. Помимо обучающих целей, космический аппарат «Можаец» выполнял и научные задачи, а также обеспечивал связью российских и иностранных радиолюбителей. Установленная на нем научная аппаратура предназначалась для изучения воздействия космической радиации на бортовые ра-

диоэлектронные приборы, измерения напряженности электрического поля вокруг спутника [2].

Кроме того, в эти же годы создавался малый космический аппарат (МКА) «Бауманец». МКА «Бауманец» разработан студентами и аспирантами МГТУ им. Н. Э. Баумана при технологической поддержке Федерального государственного унитарного предприятия (ФГУП) «НПО машиностроения». МКА «Бауманец» является первым российским МКА дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) массой менее 100 кг.

Начиная с 2000 г. наблюдается значительное развитие мировой космонавтики, а так же повышается общий интерес и имеют место значительные достижения в создании и использовании малоразмерных космических аппаратов, что стимулировало интерес российских предприятий к созданию отечественных МКА. Пионерами в этом выступают вузы космического профиля со своими научно-образовательными спутниками и творческие коллективы энтузиастов космонавтики.

Большой вклад в развитие отечественных микроспутниковых технологий внесло студенческое конструкторское бюро «Искра» Московского авиационного института им. С. Орджоникидзе. Оно было организовано на факультете летательных аппаратов МАИ в 1967 г. пионером советского ракетостроения Героем Социалистического Труда, профессором М. К. Тихо-нравовым. В 1978-1992 годах на орбиты было выведено семь микроспутников (МС), разработанных специальным конструкторским бюро (СКБ) «Искра»: «Радио-1», «Радио-2», «Искра-1,3», «МАК-1» и «МАК-2».

«Искра-1» запущен 10 июля 1981 г. с помощью спутников «Искра-2» и «Искра-3» отрабатывались новые конструкторско-технологические решения по созданию искусственного спутника Земли (ИСЗ) негерметичной конструкции, проводились исследования теплообмена и параметров системы обеспечения теплового режима, испытывались солнечные батареи.

В 1986 г. в СКБ «Искра» начались работы по созданию серии малогабаритных диагностических ИСЗ. Микроспутники серии «Спектр» (в дальнейшем спут-