航天飞机的变轨与助推

1、航天飞机的变轨与助推航天飞机包含的技术及解析一、航天飞机的介绍航天飞机是飞机和火箭的结合体，它既能像火箭那样发射到宇宙空间遨游，又可像飞 机那样降落到机场。通常，航天飞机由上下部分组成；上部是航天飞机的主体，叫做轨道级，它的形状像 一架大型喷气式客机。下部是两台固体助推火箭和一个大燃料箱，这是一个庞然大物，有十 几层楼房那么高，是用来供给轨道级上主发动机燃料的。航天飞机的图像二、航天飞机是怎么样变轨的航天飞机的发动机工作时，是给航天飞机增加“机械能”，但具体是增加动能 还是势能，还要服从于在轨物体的运动规律。航天飞机在圆轨道上稳定运行时，地球的引力正好提供了航天飞机所需的向 心力。如果航天飞机

2、的尾部变轨发动机向后喷气，由于反作用力，航天飞机的速 度会增大。然后我们关闭发动机。由于速度已经增大，此时所需的向心力 Fn=mv八2/r增大，这时地球的引力就不够了，航天飞机不能再保持原先的圆轨道， 被甩向更高的轨道。随着航天飞机势能（高度）增加，动能（速度）相应减少。 当航天飞机稳定在更高的轨道上时，其速度甚至比原先的速度还低。但是航天飞 机变轨后增加的势能比减少的动能要多，这部分能量就是变轨发动机提供的。同 理，当航天飞机尾部朝前喷气时，航天飞机会瞬时减速。当速度降低后，地球对 航天飞机的引力显然就过剩了，航天飞机被吸向地球，而此时势能又转换为动能。 最后，航天飞机在较低的轨道上运行，而

3、速度却比以前大。但总的机械能还是降 低了。由 G = m = mr 2 = m（）2 r = m（2兀 f ）2 r = ma 得r2rTnII cv =严匕T =V r ,V GM ,gm r 3航天飞机的变轨图卫星变轨的需要当地球同步卫星由转移轨道变到同步轨道时，当返 回式卫星由运行轨道变到返回轨道时，卫星都要绕质心 转动到预定姿态，然后开动尾部的变轨发动机实现变轨。 这属于姿态控制问题。卫星上安装的专门仪器或天线 需要对地定向，因而在沿轨道运 行时卫星必须缓慢转动，卫星上 的太阳帆板需要对日定向，因而 帆板相对星体也要转动。定向 问题属于姿态稳定问题，它是姿 态动力学的基本问题。三、航天

4、技术包括哪些技术？它包括制造运载器技术、航天器技术和地面测控技术。主要是指运载火箭的 制造与发射技术；卫星、飞船、航天站、航天飞机和飞经月球的空间探测器等各 类空间飞行器的设计和制造技术；完成跟踪、遥测、遥控和通信任务的地面测控 技术 1、无线电遥控技术无统遥控系统主:要:*为模拟式无线遥择系统科数字式无缘遥控系统，1若的结构大依 相同,区别4;于模拟式巡捶系统中遥控指令以模拟倩号形式表示，而数：式遥控系统中遥 控指令以数Y信号形式表示* ft此仅对应用日益广泛的数字式遥控系统进彳r介绍”图N是无线遥控系统结构示意图吧 它由发射机、接攻机及执行机构三部分组成。 发射机部分匚要有命令输入、指令编

5、码和调制发射功能。操纵者通过操纵控制向板上的技 键或力向操纵装置，给出操作命令,发射机接受噪作命令后，由编码电路编码产生所需要图ai无欲避控系统结构水意明编玛产生的指令信号信是都低频率的电信号，抗干扰能力差也无法直接传送到遥控目 标1-.去,还要将遥控要令发送到发射佬L路，使它调制在高频载波信号上,再由发射天线发 淫巾*_接收机具有解调接收、信号同步和指令译码等功能.由接收天线送来的微弱信号首先 经高频部分的选择和放大,滤除噪声，分高出有用信号,然后送到解调器进行解调,将接 收F来的已调下号还原为调制信号解调后的数字信号经帔同步和位同步后,提职出信号 中的同步信息，根据同步信息对信号谜行采样，

6、就可得到编码后的遥控指令，对此指令进 行译码,就可以获得操纵者的各种操作命令.采用不同的编码方式，就有对应的不同的译 码方&至此，信号接收过程己姓完成。接收到的操作命令被送入控制器.控制器根据操作命 令驱动相应的执行放大电爵从而驱动执行机构实现对被控目标的控制无线遥控系统可 以按频率不同划分为才同的信道 也可以在相同的频率下对不同的发射机、接收粗按不同 的地!11方式进行编码，因而得到了泛的应用，FBP接口模块和眉子拒无线遥控的装置图2、红外遥控技术（1）红外遥控系统的组成红外遥控系统主要由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成，如图 一所示。遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管

7、输出红外遥控信号，遥 控接收头完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。遥控编码 脉冲是一组串行二进制码，对于一般的红外遥控系统，此串行码输入到微控制器， 由其内部CPU完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。使用遥控器作为 控制系统的输入，需要解决如下几个关键问题：如何接收红外遥控信号；如何识 别红外遥控信号以及解码软件的设计、控制程序的设计。（2）红外遥控信号的接收接收电路使用集成一体化红外接收头SM0038（1）。图一红外遥控系统组成方框图SM0038对外只有3个引脚：VS、GND和1个脉冲信号输出引脚OUT，外形 引脚如图二所示。与单片机接口非常方便，如图三所示VCC接电

8、源+5V并经 电容进行滤波，以避免电源干扰；GND接系统的地线（0V）；脉冲信号输出接 CPU的中断输入引脚（例如8051的13脚INT1）。采取这种连接方法，软件 解码既可工作于查询方式，也可工作于中断方式。图二红外接收头SM0038图三SM0038与单片机接口电路（3）按键识别程序的设计要使用一个遥控器进行遥控系统的设计，必需首先了解不同的按键编码脉冲是怎 样和遥控器上不同的按键一一对应的。笔者用软件的方法实现对脉冲流的分析， 使用如图三所示的接口电路接收信号。如果没有红外遥控信号到来，接收器的输 出端口 OUT保持高电平；当接收到红外遥控信号时，接收头将信号解调下来并 转换成脉冲序列加到CPU的中断输入引脚。用软件测试引脚的逻辑电平，同时 启动T计时器，测量该引脚分别为逻辑、0和逻辑1情况下的时间值，存储起 来，然后分析。其规律如下（仿真机CPU晶振为6MHz）:引导脉冲是一个时间值为1137H115