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chrislgarry/Apollo-11

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任务程序

相关源文件

目的与范围

本文档描述了阿波罗11号制导计算机中的任务程序，它们是一系列由“P码”标识的专用例程，用于执行特定的任务阶段和机动。这些程序为宇航员提供了计算工具，用于规划和执行关键操作，包括地球轨道入轨、交会导航以及指令舱 (CM) 和登月舱 (LM) 之间的轨道机动。

本页重点介绍主要任务序列程序及其操作，而非其他文档中涵盖的通用实用例程或特定硬件控制系统。

程序编号系统

来源： Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc3-37 Luminary099/P32-P35_P72-P75.agc30-60

阿波罗任务程序遵循一致的编号方案

程序范围目的
P10系列程序地球轨道操作（例如，P11用于地球轨道入轨）
P20系列程序交会导航与跟踪（例如，P20用于交会导航）
P30系列程序主动飞行器轨道机动计算
P70系列程序P30系列程序的被动飞行器对应程序（例如，P32/P72用于CSI计算）

P30系列程序和P70系列程序中具有相同末位数字的程序执行相同的功能，但从不同飞行器的视角。例如，P32（主动飞行器）和P72（被动飞行器）都计算同椭圆序列起始机动的参数。

地球轨道入轨 - P11

P11程序在地球轨道入轨期间监控和管理飞行器，从起飞开始一直持续到建立稳定轨道。

来源： Comanche055/P11.agc36-149

P11可由以下方式启动：

  1. 在陀螺罗盘程序 (P02) 期间接收到LIFTOFF离散信号时
  2. 通过Verb 75 Enter手动备份

P11的主要功能

  • 起飞时将CMC时钟归零
  • 更新TEPHEM（星历时间）
  • 在PREREAD1处初始化服务程序
  • 将主模式设为11
  • 存储起飞时的IMU-CDU角度以显示姿态误差
  • 计算初始位置和速度矢量
  • 生成用于发射前对准的参考矩阵 (REFSMMAT)
  • 显示导航数据（速度、高度变化率、高度）
  • 在不同飞行阶段控制飞行器姿态

在早期飞行阶段，P11根据以下规则在FDAI指示器上显示机体轴姿态误差：

  • 从起飞到RPSTART（约0到+10秒）：期望姿态与起飞时存储的姿态一致
  • 从RPSTART到POLYSTOP（约+10到+133秒）：期望姿态遵循CMC俯仰和滚转多项式

交会导航程序 (P20-P25)

这些程序处理飞行器之间的跟踪、导航和瞄准操作。

P20：交会导航

来源： Comanche055/P20-P25.agc38-177

P20允许指令舱定位、跟踪并更新相对于登月舱的位置信息。主要功能：

  • 控制指令/服务舱 (CSM) 姿态和光学设备以捕获登月舱 (LEM)
  • 将CSM应答器指向LEM
  • 根据光学跟踪数据更新LEM或CSM的状态矢量
  • 管理控制跟踪和更新过程的多个标志
  • 跟踪交会操作的标记计数器

P20操作包括：

  1. 惯性测量单元 (IMU) 状态验证
  2. 计数器初始化（跟踪标记、VHF测距标记）
  3. 首选跟踪姿态的标志配置
  4. 状态矢量的集成
  5. 通过R52进行自动光学定位
  6. 执行R61CSM以获得首选跟踪姿态

退出模式包括：

  • 通过V37E00E选择空闲程序 (P00)
  • 通过V56E手动终止

P22：轨道导航

P22处理轨道导航操作，主要通过地标跟踪。

来源： Comanche055/P20-P25.agc181-267

P22使宇航员能够跟踪地标并使用这些数据更新航天器的位置。

  1. 重置交会标志 (RNDVZFLG)
  2. 执行IMU状态检查
  3. 计算稳定构件坐标系中Y和VXR之间的角度
  4. 设置地标跟踪
  5. 调用R52进行自动光学定位
  6. 收集标记并处理轨道数据

同椭圆序列机动程序 (P32/P72 和 P33/P73)

这些程序对计算同椭圆序列机动的参数，其中P32/P72处理CSI（同椭圆序列起始）点火，P33/P73计算CDH（恒定高度差）点火。

来源： Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc39-143 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc317-379 Luminary099/P32-P35_P72-P75.agc30-142 Luminary099/P32-P35_P72-P75.agc317-370

P32/P72：同椭圆序列起始

P32（主动飞行器，通常是登月舱LM）和P72（被动飞行器，通常是指令舱CM）计算CSI机动的参数，这是同椭圆交会序列中的第一次点火。

主要功能

  • 计算CSI和CDH机动的参数
  • 通过DSKY处理用户输入（时间、角度、交叉参数）
  • 显示相关变量供宇航员批准
  • 为推力程序存储目标参数

输入

  • TCSI：CSI机动时间
  • NN：用于CDH确定的近/远点交叉次数
  • ELEV：TPI时的期望视线角
  • TTPI：TPI机动时间

输出

  • CSI机动的速度增量参数
  • CDH时的高度增量
  • CSI和CDH之间的时间
  • CDH和TPI之间的时间

P33/P73：恒定高度差

P33（主动飞行器）和P73（被动飞行器）计算CDH机动的参数，CDH机动在CSI点火之后执行，并在两飞行器之间建立恒定高度差。

主要功能

  • 计算CDH机动的参数
  • 处理用户输入
  • 显示相关变量供批准
  • 为推力存储目标参数

P33/P73基于P32/P72计算的数据，包括：

  • TPI时间
  • 期望视线角
  • CSI后的轨道参数

输入

  • TCDH：CDH机动时间
  • 来自P32/P72的数据（TTPI、ELEV）

输出

  • CDH的速度增量
  • 更新的高度增量
  • 更新的到TPI的时间
  • 与标称TPI时间的偏差

核心计算例程

任务程序依赖于一套复杂的计算例程来确定轨道参数和机动细节。

来源： Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc582-1153 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc606-621 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc1162-1201 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc1305-1400 Luminary099/P32-P35_P72-P75.agc661-1153

主要的计算例程包括：

  1. CSI/A - 计算CSI机动参数

    • 使用迭代牛顿法求解最佳速度增量
    • 处理错误情况和收敛失败
    • 计算机动后轨迹

  2. CDHMVR - 计算CDH机动参数

    • 计算轨道间高度增量
    • 确定建立恒定高度差所需的速度变化
    • 处理坐标变换

  3. DISDVLVC - 格式化并显示速度增量信息

    • 从参考坐标转换为局部垂直坐标
    • 准备数据供宇航员显示

  4. 支持例程:

    • ADVANCE：将状态矢量传播到机动时间
    • ROTATE：在坐标系之间旋转矢量
    • INTINT：集成例程接口
    • VECSHIFT：处理矢量参考系变换

程序控制与系统集成

任务程序与多个控制系统集成以执行机动。

来源： Comanche055/TVCRESTARTS.agc36-225 Luminary099/THROTTLE_CONTROL_ROUTINES.agc36-198

关键集成点

推力矢量控制集成

TVC系统在有动力机动期间提供方向控制

  • 管理万向架定位以实现正确的推力矢量对准
  • 通过REDOTVC程序包提供强大的重启保护
  • 处理错误恢复以防止剧烈瞬态
  • 如果中断，重新建立执行器配平
  • 管理制导模式之间的转换

节流控制集成

节流控制例程管理发动机动力

  • 根据制导指令计算期望推力
  • 在可节流区域（10%-94%）内操作
  • 补偿变化的飞行器质量
  • 处理节流区域之间的转换
  • 应用加权加速度补偿

状态矢量与显示集成

所有任务程序都与以下方面交互：

  • 用于位置和速度的状态矢量管理
  • 用于宇航员输入和显示的DSKY接口
  • 导航测量处理
  • 警报处理和状态报告

通用任务程序结构

虽然每个任务程序都有特定功能，但它们共享一个共同的操作结构：

来源： Comanche055/P11.agc152-272 Comanche055/P20-P25.agc93-177 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc197-367

大多数任务程序遵循此模式：

  1. 入口点和标志初始化
  2. 系统状态验证
  3. 通过DSKY动词/名词显示进行参数收集
  4. 机动参数计算
  5. 显示结果供宇航员验证
  6. 决策点：继续、重复计算或终止
  7. 执行机动或转移到另一个程序

这种一致的结构为宇航员在不同任务阶段提供了熟悉的操作流程，同时仍能适应每种机动类型的具体要求。