這是載人飛船ppt，包括了載人飛船的結(jié)構(gòu)組成，幾種載人飛船的主要構(gòu)造，美國的載人飛船，載人飛船的制導與控制，穩(wěn)定與控制系統(tǒng)等內(nèi)容，歡迎點擊下載。

載人飛船ppt是由紅軟PPT免費下載網(wǎng)推薦的一款課件PPT類型的PowerPoint.

載人航天是現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的一個顯著標志。 自1961年4月世界上第一艘載人飛船——“東方號”上天以來，已有40年的歷史了。在此期間，世界各國為發(fā)展載人航天技術(shù)，投入了巨大的人力和物力，實施了一個又一個載人航天計劃。發(fā)展載人航天技術(shù)，有著重要的經(jīng)濟、科學與軍事上的需要。 目前，載人航天器有載人飛船、航天飛機和空間站等三類。從1961年起到現(xiàn)在，前蘇聯(lián)已經(jīng)發(fā)射了“東方號”、“上升號”、“聯(lián)盟號”3種載人飛船，7個“禮炮號” 空間站和1個“和平號”空間站。與此同時，美國發(fā)射了“水星”、“雙子星座”、“阿波羅”3種載人飛船和1個“天空實驗室”空間站。目前，美國、俄羅斯、西歐、日本等還正在聯(lián)合組建巨大的永久性載人航天器“國際空間站”。1999年11月至今，我國的“神舟號”試驗飛船也已經(jīng)兩次發(fā)射成功。 1981年4月，美國發(fā)射成功可重復使用的航天飛機，繼美國航天飛機之后，前蘇聯(lián)于1988年11月也發(fā)射了類似美國航天飛機的無人航天飛機“暴風雪號”。 本章簡要介紹載人飛船的基本結(jié)構(gòu)，以及導航、制導與控制的基本原理。 載人飛船是一種載人的小型航天器，它的構(gòu)造要比人造衛(wèi)星的構(gòu)造復雜得多。載人飛船除了具有類似人造衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、姿態(tài)控制等設備之外，為了保證航天員在飛行過程中正常的生活和工作，還有許多特殊的設施。  1．返回地球的特點 返回地球是每個載人飛船所必須完成的程序。在完成軌道飛行任務后，為完成返回地球的程序，必須對飛船實施制動使其進入返回軌道。對于遠距離的飛行必須修正返回軌道，這就要求飛船具有改變軌道的動力裝置及一系列其他系統(tǒng)，例如姿態(tài)控制和運動控制系統(tǒng)，它的執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等。 載人飛船返回地球時必須有氣動加熱防護系統(tǒng)和著陸系統(tǒng)。一般返回和乘員的著陸由專門的艙段來完成——再入艙，也稱為返回艙或著陸艙。它本身應具有達到穩(wěn)定與控制所要求的氣動特性的外形，并且在工作時應保證運動的穩(wěn)定性、著陸足夠的精確性以及乘員所能承受的過載。 飛船再人艙的外形很簡單，都是無翼的大鈍頭體。例如，前蘇聯(lián)的“東方號”飛船，它的再入艙是球形；美國的“水星號”飛船，其再入艙形狀為鐘形。這種大鈍頭的無翼式再入艙外形結(jié)構(gòu)簡單，工程上易于實現(xiàn)。當飛船再入大氣層時，距地面40 km左右的高空就急劇減速，造成的峰值減加速度為8 g左右。這樣的減加速度，對經(jīng)選拔和訓練的航天員來說是可以承受的。假如飛船的再入艙不是大鈍頭，而像某些返回式衛(wèi)星以小頭向前再入大氣層，則其再入峰值減加速度將達到18 g，航天員就會死亡。所以，無翼式大鈍頭的再入艙外形，是早期載人飛船的理想外形。 2．保證乘員生活及活動條件的特點 乘員的生活條件只能在宇宙空間的密封艙中得以保證，為此每個載人飛船均有自己的密封艙，其中的大氣條件應能滿足呼吸的需要并經(jīng)常地更新。最好的大氣壓力及氣體成分是相應于地球海平面處的自然大氣壓力及氣體成分。在飛船“聯(lián)盟號”、“聯(lián)盟TM”和空間站“禮炮號”中均保持了這個條件，在“阿波羅”飛船中采用了降壓的純氧大氣。 座艙的體積和尺寸應能使人在其中完成習慣的動作(例如全身的伸展)和相應的飛行任務。第一代飛船“東方號”、“水星”、“上升號”和“雙子星座”由于有減輕質(zhì)量的嚴格要求，所以它們的座艙很狹窄，而“聯(lián)盟號”及“阿波羅”的座艙就寬大得多。在座艙中應能保持正常的溫度條 件，因此座艙也必須有溫控系統(tǒng)。 人的生活與飲食、自然需要的排出、個人的衛(wèi)生和睡眠緊密聯(lián)系著，這就決定了在飛船上必須有足夠的食物、水、衛(wèi)生保障、不同物品的收集器、衛(wèi)生設備，以及為睡眠用的一切設備。所有這些設備應考慮到它們是工作于一個封閉的體積中和失重的條件下。 與控制飛船有關(guān)的乘員活動以及完成手控飛船的動作將影響飛船的結(jié)構(gòu)和飛船上的系統(tǒng)。 在座艙結(jié)構(gòu)設計中，首先要考慮到航天員進出方便，還要有逃逸口。 控制載人飛船飛行要有乘員的工作位置。該位置應合理地安排并能觀察到飛船外部的狀況，獲得飛船各系統(tǒng)工作信息，進行與地球及其他載人飛船的聯(lián)系。因此，飛船的座艙應設有視野開闊的舷窗，航天員通過舷窗可觀察發(fā)射前的準備活動，軌道飛行中交會對接情況，返回點火時的姿態(tài)控制與機動和再入著陸的地面情況等等。“水星9號”的航天員，在飛船自動控制系統(tǒng)失靈的緊急情況下，就是通過舷窗觀察地平線，手控飛船姿態(tài)，點燃返回發(fā)動機，再入大氣層獲得了成功。 在飛行過程中，航天員將操作座艙內(nèi)的大量船載設備單元進行工作，如生命保障系統(tǒng)的一些設備、乘員裝 備、手動機構(gòu)和科學儀表等。座艙內(nèi)柔和的光線和明亮的照度，使航天員可以清楚地分辨儀表的讀數(shù)。座艙內(nèi)除顯示儀表外，還有航天員操作的計算機鍵盤和一些重要的開關(guān)與手柄。其中關(guān)鍵的按鈕開關(guān)如“返回火箭點火”、“艙段分離”、“彈射”、“開傘”等開關(guān)必須用罩子蓋起來，防止失誤動作造成事故。飛船操作手柄和飛機上的方向舵腳蹬不同。 對于進行航天員交換的飛行，飛船必須具有剛性的對接機構(gòu)以及密封的過渡通道，對接機構(gòu)上應有密封蓋和監(jiān)視對接密封系統(tǒng)。如果考慮人出艙到開敞的 宇宙空間的問題，則在飛船上應備有宇宙服及其相應的服務系統(tǒng)，而飛船本身應有閘門艙。 總之，隨著飛行階段的改變，各種不同的因素將作用于航天員。設計載人飛船的一個主要任務就是防止或降低這些因素對乘員的作用，也就是保證宇宙飛行的承受條件。 3．飛行安全的特點 飛行安全在保證其高可靠性和制造載人飛船時具有重要的作用。任何一種航天器在其研制的開始就應給出順利完成任務的概率或是完成飛行計劃的可靠性，爾后 要做出證實；而對于載人飛船還應補加上保證乘員安全的概率或是飛行安全度。這兩個準則決定了相應的概率，而一般地，第一個給出在95％～98％的水平上，第二個在99％以上。 所要求的安全度將影響飛船的外形、各個系統(tǒng)的性能、火箭飛船整個系統(tǒng)及飛行圖。除保證可靠性以外，還要組織系統(tǒng)的職能備份，如自動工作狀況輔以手動操作，引入專門故障時的乘員救生設備，裝配備份儀表和機件等。 實際上，飛行安全的特點融于飛船設計的各個方面，這是載人航天器提出的尤為突出的要求和特點。 9.1.2 幾種載人飛船的主要構(gòu)造 目前，世界上已有的載人飛船均是由前蘇聯(lián)和美國研制、發(fā)射的。下面通過這些具體的例子來進一步說明載人飛船的構(gòu)造特征。 1．前蘇聯(lián)的載人飛船 至今，前蘇聯(lián)發(fā)展和研制的載人飛船有“東方號”、“上升號”、“聯(lián)盟號”3種。為配合載人空間飛行，前蘇聯(lián)還研制了一次性的自動運輸飛船——“進步號”。 (1)“東方號”載人飛船：該系列的載人飛行系統(tǒng)是前蘇聯(lián)的早期載人飛船，在1961～1963年間共發(fā)射6次。1961年4月，發(fā)射了“東方l號”載人飛船，成功地把航天員加加林送入了近地飛行軌道，飛行108 min后，安全著陸，完成了人類的第一次載人空間飛行。 “東方號”飛船是由再人艙及設備艙兩部分組成(見圖9.1)。這兩部分由爆炸鎖鎖住的四根可系緊的鋼帶連結(jié)。整個飛船的質(zhì)量約為4.73 t。 再入艙亦為航天員座艙，是一個直徑為2.3 m的球體，上面覆蓋有防熱層，它的質(zhì)量是2.4 t。設備艙是一個周圍裝有許多球形容器的雙錐結(jié)構(gòu)。在設備艙內(nèi)裝有軌道飛行時所需要的系統(tǒng)和設備，如電源和壓縮氣瓶等。其中還裝有制動火箭發(fā)動機，用來使飛船制動而脫離軌道。發(fā)動機工作完畢后，進行艙段分離，設備艙及其用過的制動火箭發(fā)動機在稠密大氣中燒毀，而再入艙安全返回地面。 在發(fā)射過程中，整個飛船安裝在運載火箭頭部整流罩內(nèi)，以防止發(fā)射環(huán)境對飛船的影響。當飛船座艙返回地球到達低空的時候，航天員乘坐彈射座椅離開飛船座艙，乘降落傘單獨著陸。 (2)“上升號”載人飛船：“上升號”飛船基本上是“東方號”飛船的改型，其構(gòu)造特征與“東方號”飛船類似。在座艙外增設了氣密過渡艙或稱閘門艙，以便進行艙外活動。由于航天員增至2到3人，從容積上考慮取消了座艙內(nèi)的彈射座椅，而用普通座椅代替。此外，還增加了著陸火箭，用于著陸時進一步降低飛船速度。 (3)“聯(lián)盟號”載人飛船：在“上升號”飛船結(jié)束飛行后，前蘇聯(lián)的載人空間飛行停頓了兩年。至1967年4月，前蘇聯(lián)開始發(fā)射“聯(lián)盟號”飛船，至今已發(fā)射了數(shù)十艘。 “聯(lián)盟號”飛船是蘇聯(lián)的第三代載人飛船，它已改型兩次，分別稱“聯(lián)盟T”和“聯(lián)盟TM”。“聯(lián)盟號”系列飛船高7.48 m，最大直徑約2.72 m，總質(zhì)量為6.8 t， 由球形軌道艙、鐘形再人艙和圓柱形服務艙等三個艙段組成，如圖9.2所示。 2．美國的載人飛船 美國的載人飛船有三種，分別是“水星”、“雙子星座”和“阿波羅”飛船。 (1)“水星”載人飛船：“水星”飛船是美國的第一代載人飛船，從1961～1963年間進行了6次飛行。 飛船的球面形底部外殼有燒蝕防熱層，底部上面的錐形部分是座艙。座艙外表面有輻射防熱結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有一個載人密封壓力艙。座艙內(nèi)安裝有環(huán)境控制系統(tǒng)，電源系統(tǒng)及其他有關(guān)系統(tǒng)和設備，此外還有必要的儀表顯示及操縱裝置。座艙上面的圓柱部分是回收艙，艙內(nèi)主要包含有降落傘系統(tǒng)，外表面為金屬鈹。頂部截錐是天 線艙，除天線外還裝有穩(wěn)定傘及紅外地平儀。有兩個供航天員出入的艙口，一個在飛船的側(cè)面作進出用，另一個通過飛船座艙上面的圓柱體。座艙上還有一個大舷窗供航天員觀察用。 在球面燒蝕層中心用三條金屬帶固定一個制動包，其中裝有3個制動火箭與3個分離火箭。在發(fā)射時，救生塔系統(tǒng)通過夾緊環(huán)固定在飛船回收艙頂部，在正常飛行中飛船飛出大氣層時就被拋掉。 (2)“雙子星座”載人飛船：“雙子星座”載人飛船是簡單的“水星”飛船和復雜的“阿波羅”飛船之間的橋梁。在1965年和1966年中進行了10次載人飛行，作了多次軌道交會和對接試驗，為“阿波羅”飛船載人登月飛行作了準 備。飛船由座艙和設備艙組成，其形狀像“水星”飛船，最大直徑3.05 m，高5.74 m，總重量3.3～3.8 t，可乘坐兩名航天員，如圖9.3所示。 圖9.3 美國“雙子星座”載人飛船 飛船可以分為兩個大部分，即再入段與過渡段，前者是需要再入回收的部分，后者只在軌道飛行時利用，再入前將它拋掉。 是一個整體，成為飛船的一個空間輻射器，能把座艙內(nèi)的熱量排散到宇宙空間中去，保證座艙內(nèi)有適宜的溫度 (3)“阿波羅”載人飛船：“阿波羅”載人飛船是美國的第三代載人飛船，從1968年到1972年期間進行了11次載人飛行，其中6次登上月球。首次登月是在1969年7月20日實現(xiàn)的。當時，“阿波羅-11”把美國航天員阿姆斯特朗和奧爾德林送上月球。 除救生塔系統(tǒng)和飛船與運載火箭過渡艙外，“阿波羅”飛船主要由三部分組成，即指揮艙、服務艙及登月艙(見圖9.4)，總質(zhì)量約為45t。 圖9.4 “阿波羅”飛船 1-逃逸塔；2-指揮艙；3-服務艙;4-登月艙 飛船的制導與控制工作是由兩個相互聯(lián)系的分系統(tǒng)來完成的，這就是導航與制導系統(tǒng)和穩(wěn)定與控制系統(tǒng)。這兩個分系統(tǒng)感測出姿態(tài)和軌道變化諸參數(shù)，處理這些信息，并把它變?yōu)轱w船推進裝置的指令。 導航與制導系統(tǒng)的功能是使飛船遵循正確的航線飛行，它有控制飛船軌道的能力，也要求有引導救生的能力。 穩(wěn)定和控制系統(tǒng)使航天員能在飛行的各個階段或者手動地或者自動地操縱飛船，它的功能一般是進行飛船姿態(tài)的控制以及主推進裝置點火方向或推力矢量的控制。該分系統(tǒng)的所有控制功能都是導航與制導系統(tǒng)的后援，它也可用作慣性基準的后備系統(tǒng)。 9.2.1 飛船的導航與制導系統(tǒng) 飛船的導航與制導工作一般可有三條不同的渠道，如圖9.6所示。 第一，由地面雷達監(jiān)視飛船，并將所測得的數(shù)據(jù)傳給地面控制中心的實時計算機處理，計算機將飛船目前的位置與速度由通信系統(tǒng)通知飛船的導航與制導計算機； 第二，飛船本身的慣性測量儀器測出的飛船方向和速度的變化，提供給飛船計算機； 第三，航天員在飛船上進行天體觀測所得的位置與速度數(shù)據(jù)也通過鍵盤輸人飛船計算機。 飛船計算機在收到這三條渠道的信息后，便與記憶系統(tǒng)儲存的預定程序資料相比較，從而向飛船發(fā)動機發(fā)出校正航線的指令和數(shù)據(jù)。 飛船導航與制導系統(tǒng)一般包括3個子系統(tǒng)，即慣性系統(tǒng)，光學系統(tǒng)及計算機系統(tǒng)。3個子系統(tǒng)的每一個在應急期間都應能獨立操作，這樣，其中一個發(fā)生故障將不損壞整個系統(tǒng)。 (1)慣性測量系統(tǒng)：對于不同的飛船其慣性測量系統(tǒng)是不同的，但其基本慣性導航的原理是一致的。即把加速度計安裝在由陀螺穩(wěn)定的慣性平臺上，無論飛船的運動方向和姿態(tài)如何改變，平臺始終穩(wěn)定保持在慣性空間中的取向，從而保證加速度計能夠測量出飛船相對于慣性空間的三軸加速度，進而積分獲得飛船的飛行速度和位置。本書第八章第8.2節(jié)對此已詳細介紹，這里不再重復。 (2)飛船的光學測量系統(tǒng)：該系統(tǒng)的具體形式也是多種多樣的，其中以“阿波羅”飛船的光學測量系統(tǒng)最有代表性。這個系統(tǒng)主要由一個空間六分儀與一個掃描望遠鏡組成，并配以自動星跟蹤器和光度計等。這是一個由航天員參與的光學測量系統(tǒng)或天文導航系統(tǒng)。圖9.7所示的空間六分儀是一個具有兩條視線的窄視域28倍放大率的儀器。 (3)載人飛船的計算機系統(tǒng)：它是整個導航與制導系統(tǒng)的心臟。在空間飛行中，為了使由敏感器獲得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生導航或制導信號，要求在作為指令進行顯示與發(fā)送之前對這些數(shù)據(jù)進行處理而后在計算中應用，所有這一切都是在計算機中完成的。對于空間導航和制導而言，計算量和復雜性都很大，需要具有巨大存儲能力的相當規(guī)模的數(shù)字計算機才能滿足要求。因此，近年來在設計與制造航天用的小型計算機方面所取得的進展是令人鼓舞的。 9.2.2 飛船的導航與制導方法 在載人飛船的空間飛行計劃中，最終的飛行目的是通過一系列中間飛行逐步達到的。導航與制導系統(tǒng)的兩個基本任務是保持對飛船位置與速度的精確了解，以及對過程中需要的改變提供控制指令。本節(jié)并不對解決導航與制導問題的現(xiàn)有方法作全面的評述，而只是介紹適用于飛船的一兩種簡明的方法。 1．導航的計算方法 確定飛船位置與速度的工作通常指的是導航，很自然地分為兩個部分——慣性飛行與加速飛行。飛船在慣性飛行延伸期間的方位預測同天文學家預測月球與行星位置的問題相類似。它是通過適當利用方便的物理量來 測量來實現(xiàn)的。例如：①已建立的參考點的距離、速度、仰角與方位角；②已知天體視線間的角；③行星表觀直徑。當敏感器接近數(shù)據(jù)源時，導航測量會更精確，因此飛船上與地面上的儀器可起互相補充的作用。 長距離預測能力的提高受幾個因素影響。首先是解運動方程的數(shù)學方法，除非采用精確的計算技術(shù)，否則數(shù)值誤差就會傳播，并使解很快惡化；其次，位置與速度的預測精度取決于我們對太陽系物理特性的知識；最后，也是最重要的一點，就是初始條件的精度。 為了確保精確的初始條件，就必須利用光學或雷達測量數(shù)據(jù)對飛船位置與速度的估值進行周期性地修正。 2．制導的方法 提供控制指令的工作通常稱為制導，可自然地分為兩種類型——較大的與較小的機動。發(fā)射到中間軌道，轉(zhuǎn)移到月球或行星軌道，軌道進入與著陸等都屬于較大機動的例子。它們明顯地不同于以中間過程速度修正為代表的較小軌道變化。在每一種情況下，制導問題總是一個受到諸如燃料消耗、飛船機動性及時間等條件限制的邊值問題。 在較大推力情況下，制導問題的解要求在飛行中臨界時間內(nèi)執(zhí)行相對復雜的計算，圓錐曲線軌道可以用來方便地解決許多制導問題。許多較大的軌道轉(zhuǎn)移機動在概念上可以通過一個單一的推進速度變化來完成。對于這些情況，根據(jù)圓錐曲線軌道可確定一個瞬時的應增速 度矢量，并且控制飛船使這個矢量為零。參照圖9.9，對應于目前飛船位置 的矢量 定義為滿足一系列預定飛行目的的期望瞬時速度， 為目前飛船的速度，那么， 與 之間的速度差 就是瞬時應增速度。 兩種簡單的制導法則將保證 的所有3個分量同時趨于零。 (1)可以將飛船定向，使推力加速度矢量 與 的方向?qū)�準�? (2)因為能夠?qū)С鲆粋�對 的時間變化率(即 )的方便表達式，所以可以定向 使得 平行于 并且方向相反。假設 不是足夠大，要對準 與 似乎是不可能的，然而使用燃燒時間相對短的典型的化學火箭是不會遇到困難的。 這兩種方法的組合導致一種高效率的控制法則。從經(jīng)驗上來選擇標量混合參數(shù) 使得機動時極大地節(jié)省燃料，對于特殊的飛行階段一個常數(shù)值 通常是足夠的；然而，如果需要的話，可以允許它作為某些系統(tǒng)變 變量的函數(shù)而變化。 一個功能圖表示在圖9.10中，該圖說明了對于控制目的所要求的誤差信號的計算方法。位置、速度及重力矢量的計算如前面導航部分所述。飛行目的所要求的推進速度作為位置矢量的函數(shù)來確定，并用來計算應增速度 。利用前一個采樣時間儲存的值，由期望速度矢量的數(shù)值微分法和加速度計實際輸出可求出加速度誤差信號。當適當?shù)馗淖儽壤龝r，系統(tǒng)輸出是一個矢量速率指令，其大小正比實際加速度矢量與指令推力加速度矢量之間的差，而其方向確定了使這個誤差為零所要求的飛船旋轉(zhuǎn)方向。當應增速度 很小時，接近最后機動并終止矢量積控制，飛船保持一個不變的姿態(tài)而根據(jù) 矢量大小關(guān)閉發(fā)動機。 9.2.3 飛船的穩(wěn)定與控制 穩(wěn)定與控制系統(tǒng)最基本的要求是在一定的飛行時間內(nèi)提供飛船繞3個主軸的姿態(tài)控制。然而，由于載人飛船計劃的飛行任務非常特殊，要建立一個適用于所有情況的一般要求與性能準則是不可能的。例如，對“水星”飛船最大的姿態(tài)機動速率高達12°／s，以便提供高機動性及應急情況下的快速反應；“阿波羅”飛船最大的姿態(tài)機動速率低于“水星”飛船的1／20，并且主要是為了滿足導航對準之間的機動要求。“阿波羅”飛船具有很大的慣性，如采取“水星”飛船的速率，則反作用控制系統(tǒng)的燃料消耗將是巨大的。所以，必須詳細研究每次飛行任務與飛船設計的特殊要求，然后提供相應的穩(wěn)定與控制的措施。 1．穩(wěn)定與控制系統(tǒng) 已用于載人飛船姿態(tài)穩(wěn)定與控制的系統(tǒng)主要有以下幾種。 (1)手動一比例系統(tǒng)：手動一比例系統(tǒng)由一個利用機械連動裝置與節(jié)流閥相連接的三軸手動控制器組成。通過這些閥供給燃料以產(chǎn)生推力，因而航天器的角加速度本質(zhì)上是與操縱手柄偏轉(zhuǎn)角成比例的，如圖9.11所示。這個系統(tǒng)已經(jīng)用于軌道飛行任務的所有階段，并且僅依靠單純目視(無速率與姿態(tài)信息)為成功再入已經(jīng)提供了足夠的控制精度。 手動-比例系統(tǒng)的明顯優(yōu)點是完全與電源無關(guān)，而且航天員操縱比例的控制力矩具有抵消連續(xù)的干擾力矩的能力。實際上這種系統(tǒng)有若干缺點，復雜的連動裝置大大地增加了重量，并且引起在提供相應的操縱手柄“感覺’’特性方面的困難；同時，由于對飛船上其他的系統(tǒng)，例如主發(fā)動機與制動火箭點火，電源是必不可少的，因而提供完全的機械系統(tǒng)并未得到實際的好處；加上各種閥對燃料中的雜質(zhì)較為敏感，而導致刻痕與凝固，所以必須給閥引入一個重要的死區(qū)非線性特性以便簡化過濾；此外，由于非線性的引入，加之干擾力矩迅速變化，使得手動一比例系統(tǒng)往往工作在開關(guān)方式而不是比例方式。 (2)電傳操縱與最小沖量系統(tǒng)：利用電的方法直接控制反作用發(fā)動機經(jīng)常稱之為應急控制。這里提出的專門 術(shù)語“電傳操縱’’是作為一個系統(tǒng)，這種系統(tǒng)提供了操縱飛船的靈活方法。 這種系統(tǒng)正常的機械操縱是利用三軸手動控制器的操縱手柄偏轉(zhuǎn)到某些角度來操縱微動開關(guān)，以便把飛船電源的電流直接引入反作用發(fā)動機的電磁閥。如圖9.12所示，在具有兩級推力(如“水星”飛船的4.54 N與108.9 N)的反作用控制系統(tǒng)的情況下，譬如說，低推力可以在操縱手柄偏轉(zhuǎn)到30％時工作，而高推力在操縱手柄偏轉(zhuǎn)到90％時工作。利用手動控制器產(chǎn)生脈沖來獲得速度增量，而不是與正常的手柄偏轉(zhuǎn)角有關(guān)的連續(xù)加速度，從而可以實現(xiàn)一個準確程度的控制。 (3)速率穩(wěn)定與控制系統(tǒng)：如前面討論的系統(tǒng)那樣，雖然指令輸入是通過手動控制器產(chǎn)生的，但是速率穩(wěn)定與控制系統(tǒng)(或速率指令系統(tǒng))可提供自動阻尼的能力，因此它屬于半自動系統(tǒng)，如圖9.13所示。 裝在飛船體軸上的角速率敏感器的輸出與來自手動控制器的比例輸出相加來操作一個控制反作用控制系統(tǒng)開關(guān)閥的開關(guān)放大器。這種速率指令系統(tǒng)的主要優(yōu)點是具有自動限制機動速率的能力。當燃料消耗與角速率成比例時，對于像“阿波羅”這樣很大慣性的飛船，必須限制機動速率小于1°／s。若單純使用手動系統(tǒng)就要求航天員不斷集中注意力，以防止過大的機動速率和由此產(chǎn)生的高燃料消耗。 (4)自動穩(wěn)定與控制系統(tǒng)：姿態(tài)控制系統(tǒng)的兩個基本操作功能是感測與致動。一般的主動姿態(tài)控制系統(tǒng)是由敏感器、中間控制線路和執(zhí)行機構(gòu)，經(jīng)過飛船本體閉環(huán)而成的。一個自動穩(wěn)定與控制系統(tǒng)最基本的方塊圖如圖9.14所示。 2．穩(wěn)定與控制系統(tǒng)設計 載人飛船穩(wěn)定與控制系統(tǒng)設計的一般準則是： ⑴最小重量； ⑵最小功耗； ⑶最小推進劑消耗； ⑷最小體積； ⑸高可靠性。 為了獲得載人飛船穩(wěn)定與控制系統(tǒng)的要求與設計原理方面的初步認識，首先討論“水星”系統(tǒng)，然后簡略地說明“阿波羅”系統(tǒng)的一些主要要求。 在可靠性方面，為了提高載人飛船穩(wěn)定與控制系統(tǒng)的可靠性，人們在“水星”，“雙子星座”和“阿波羅”等各代載人飛船的航天實踐中逐漸建立起了下列各項可靠性設計準則： (1)一旦自動系統(tǒng)失靈，航天員必須具有安全結(jié)束飛行的能力； (2)只要可能，部件就設計成“故障保險”； (3)非安全部件損壞產(chǎn)生的嚴重影響，必須能由航天員來消除； (4)只要可能，就采用重復技術(shù)。 這些準則在實際飛船的穩(wěn)定和控制系統(tǒng)設計中產(chǎn)生了重大影響，并且在航天飛行過程中發(fā)揮了作用。 航天飛行任務結(jié)束時，要求載人飛船將航天員安全地送回地球表面。載人飛船是以相當高的速度繞地球飛行(大約等于第一宇宙速度)或以更高的速度(超過第一宇宙速率)接近地球。為了使飛船降落在地面上，必須減低它的飛行速度。 載人飛船載人過載要小于10 g，因此再人角要限制在1°～3°的范圍內(nèi)，這依賴于姿態(tài)穩(wěn)定與控制系統(tǒng)的有效工作。 為了達到這一目的，“水星”載人飛船姿態(tài)控制系統(tǒng)再入返回過程中正�？刂瞥绦蚝托阅芤�求可以概括如下： (1)阻尼飛船與運載火箭分離時產(chǎn)生的飛船姿態(tài)角速率； (2)提供一個180°偏航機動并達到一個零滾動與-34°俯仰的姿態(tài)。在這種姿態(tài)下，制動火箭被適當對準以便于制動，而雷達信標的發(fā)射不受到損害； (3)在制動火箭點火之前，保持姿態(tài)在±10°精度內(nèi)； (4)在制動火箭點火時，保持姿態(tài)在±5°精度內(nèi)； (5)達到一個俯仰1.5°的再入姿態(tài)，然后保持這個姿態(tài)直到經(jīng)受到O.05 g負加速度時為止； (6)提供10°／s再入滾動速率以便減少落點散布，并且在再人時限制俯仰與偏航速率振蕩于2°／s。 圖9.16所示表明對一個典型情況，落點散布與制動點火時飛船姿態(tài)之間的關(guān)系，并且指出要保持較低的落點散布，控制系統(tǒng)精度的重要性。 顯然，可靠地保持制動火箭點火時的飛船姿態(tài)精度對于飛船成功再入返回而言是至關(guān)重要的。為了保證在各種情況下均能實現(xiàn)這一點，提高可靠性，要求一旦載人飛船的自動姿態(tài)控制系統(tǒng)失效，航天員必須具有安全結(jié)束飛行的能力。這一要求由以下措施來保證： (1)通過舷窗與潛望鏡的目視觀察，提供制動點火的另外的姿態(tài)參考； (2)通過獨立于自動系統(tǒng)的速率陀螺，提供控制制動點火時的速率信息； (3)通過一套完全備份的反作用控制系統(tǒng)，提供反作用控制力矩來抵消制動火箭產(chǎn)生的 干擾與再人時的氣動干擾，而且控制力矩應當具有較大的設計余量。 利用地球大氣層的空氣阻力減速，尚不能使飛船達到安全著陸的速度。因此，在飛船下降的最后階段，還必須考慮一種專門的系統(tǒng)來達到此目的，這就是飛船著陸系統(tǒng)的任務。 著陸系統(tǒng)是飛船的主要系統(tǒng)之一，它關(guān)系到飛船及航天員是否能安全返回地面的問題。選擇載人飛船的著陸系統(tǒng)，主要是取決于可靠性及航天員的安全性。由于正常及應急返回地球有許多可能的返回路線，因此也要求著陸系統(tǒng)具有使飛船在陸地和水上著陸的能力。此外，要求系統(tǒng)具有最小的質(zhì)量和體積。 下面以“阿波羅”飛船為例，簡要地介紹載人飛船的著陸系統(tǒng)。 1．設計要求 “阿波羅”飛船著陸系統(tǒng)的設計原則是：用降落傘系統(tǒng)回收指揮艙(即再入艙)，在水面上降落；當發(fā)射臺或發(fā)射中發(fā)生事故時，利用救生塔救生后進行回收；要求回收低升阻比鈍頭再入體，其質(zhì)量約為4.5 t，不要求重復使用飛船；此外，在主傘打開之前，指揮艙還要求再人后穩(wěn)定。 2．系統(tǒng)組成 “阿波羅”飛船著陸系統(tǒng)的組成包括有兩具穩(wěn)定傘(直徑5.03 m，錐角25°的帶條傘，有20根長10.21 m的傘繩)，三具引導傘(2.2 m直徑環(huán)槽傘)，三具主傘(25.5 m直徑錐形環(huán)帆傘，68根37.74 m的傘繩)，三具主傘的著陸速度為8．54 m／s，而二具主傘的著陸速度為9.26 m／s。此外，還有傘系統(tǒng)的火工品、控制裝置、標位裝置及緩沖裝置等。 3．著陸程序 (1)正常返回情況：“阿波羅”飛船在空間完成預定的飛行任務后，離開原來的運動軌道飛向地面，在110 km左右高度開始進入大氣層。飛船進入稠密大氣層后，由于其本身的氣動阻力，使飛船急劇減速。飛船再人大氣層后約12 min，下降到7，000 m高度，此時降落傘系統(tǒng)開始工作。圖9.17所示表示降落傘系統(tǒng)在正常返回時的工作程序。 圖9．17 “阿波羅”飛船著陸系統(tǒng)正常返回程序 1-拋掉頂蓋；2-減速傘收縮狀開傘；3-減速傘完全充滿； 4一減速傘脫離，展開引導傘；5-主傘開始充氣；6-主傘收縮狀開傘 7-打開VHF天線及閃光信標；8-主傘完全充滿；9-主傘脫離 (2)應急返回情況：“阿波羅”飛船在發(fā)射臺上或飛行過程中如果發(fā)生應急情況，應該立即采取應急措施，使座艙內(nèi)的航天員盡快地脫離危險區(qū)，并安全著陸。根據(jù)發(fā)生應急情況時的高度不同，采用的應急返回工作程序也有所不同。將飛船從發(fā)射臺到人軌的主動段飛行過程分為3個階段，即低空應急返回、低高空應急返回、高高空應急返回。低高空和高高空應急返回情況對于降落傘系統(tǒng)來說與正常返回情況相同，沒有特殊的技術(shù)要求；而低空應急返回情況，特別是發(fā)射臺零速度應急情況，由于開傘高度和速度都很低，構(gòu)成了降落傘系統(tǒng)工作范圍的下限，必須有一套應急措施。圖9.18表示利用救生塔的低空應急返回工作程序。 圖9.18 “阿波羅”飛船著陸系統(tǒng)應急返回程序(發(fā)射臺至9，144 m)ScB紅軟基地

太空飛船有關(guān)的ppt：這是太空飛船有關(guān)的ppt，包括了載人飛船 (宇宙飛船)，航天飛機，載人空間站，火箭等內(nèi)容，歡迎點擊下載。

32飛船上的特殊乘客ppt：這是32飛船上的特殊乘客ppt，包括了助讀資料，初讀感知，深入感悟，結(jié)構(gòu)主旨，課堂拓展，當堂檢測等內(nèi)容，歡迎點擊下載。

中班美術(shù)宇宙飛船ppt：這是中班美術(shù)宇宙飛船ppt，包括了宇宙飛船等內(nèi)容，歡迎點擊下載。