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交会机动 (P32-P35, P72-P75)

相关源文件

本文档描述了阿波罗任务期间用于轨道交会对接操作的交会对接导航和机动计算程序。这些程序计算了指挥舱 (CM) 和登月舱 (LM) 在月球轨道上交会对接所需的机动。有关交会对接导航和跟踪，请参阅交会对接导航 (P20-P25)。

交会对接机动简介

交会对接机动程序规划并执行了一系列点火，使两艘航天器能够在轨道上会合。这些程序是为同心飞行计划 (CFP) 交会对接方法设计的，该方法涉及一系列机动：

  1. 共椭圆轨道切入 (CSI) - P32/P72
  2. 恒定高度差 (CDH) - P33/P73
  3. 转移阶段起始 (TPI) - P34/P74
  4. 中途修正 - P35/P75

程序编号遵循惯例，P3x 程序在主动航天器（执行机动的航天器，通常是指挥舱）上运行，P7x 程序在被动航天器（通常是登月舱）上运行。

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc39-136

交会对接序列概述

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc39-136 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc317-362

程序流程与实现

这些交会对接程序的实现遵循相似的流程。每个程序会：

  1. 初始化标志和计数器
  2. 通过DSKY请求宇航员输入机动参数
  3. 将航天器状态矢量推算到机动时间
  4. 执行轨道计算
  5. 向宇航员显示结果以供批准
  6. 将参数传递给推力程序

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc211-297 474-571

共椭圆轨道切入 (CSI) - P32/P72

CSI机动通过将主动航天器置于适当的转移轨道，为后续的CDH机动创造必要条件。

目的与假设

  • 启动同心飞行计划序列
  • CSI点火在水平面进行
  • 确保CSI、CDH和TPI之间的适当时间安排
  • 保持最小近心点高度限制（月球轨道35,000英尺，地球轨道85海里）

实现细节

P32/P72 计算流程

  1. 获取宇航员输入（TCSI、NN、ELEV、TTPI）
  2. 将航天器状态矢量推算到CSI时间
  3. 计算转移轨道参数
  4. 计算本地垂直坐标系中的Delta-V矢量
  5. 显示结果以供宇航员批准
  6. 存储推力程序参数

关键参数

参数描述单元
TCSICSI机动时间厘秒
NN拱点穿越次数整数
ELEVTPI时所需视线角度
TTPITPI机动时间厘秒
DIFFALTCDH时的Delta高度米
T1TOT2从CSI到CDH的时间差厘秒
T2TOT3从CDH到TPI的时间差厘秒
DELVLVC速度变化矢量米/厘秒

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc39-136 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc211-297 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc673-1177

恒定高度差 (CDH) - P33/P73

CDH机动在两个航天器轨道之间建立恒定的高度差，为最终转移创造条件。

目的与假设

  • 基于CSI机动的先前完成
  • 在轨道之间创建恒定高度差
  • 最小化高度差的变化
  • 保持安全的近心点高度

实现细节

P33/P73 计算流程

  1. 从宇航员处获取CDH时间
  2. 使用P32/P72中保存的TPI参数
  3. 将状态矢量推算到CDH时间
  4. 计算CDH机动参数
  5. 显示结果以供宇航员批准
  6. 存储推力程序参数

关键参数

参数描述单元
TCDHCDH机动时间厘秒
TTPITPI机动时间 (来自 P32/P72)厘秒
ELEVTPI时所需视线角 (来自 P32/P72)度
DIFFALTCDH时的Delta高度米
T2TOT3从CDH到TPI的时间差厘秒
NOMTPI从标称TPI到计算TPI的时间差厘秒
DELVLVC速度变化矢量米/厘秒

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc317-362 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc474-571 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc1305-1401

轨道力学概念

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc64-91 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc337-362

转移阶段起始 (TPI) - P34/P74

TPI机动启动最终转移阶段，将主动航天器置于与被动航天器的拦截轨迹上。

目的与假设

  • 在航天器之间视线处于指定角度时执行
  • 启动交会对接的末端阶段
  • 设置对被动航天器的直接拦截轨迹

尽管P34/P74的具体代码未包含在提供的文件中，但这些程序使用了在CSI和CDH程序中计算出的TPI时间和仰角。

转移阶段中途修正 (TPM) - P35/P75

TPI之后，执行中途修正机动 (P35/P75) 以根据导航更新来修正拦截轨迹。

核心计算子程序

交会对接程序共享几个关键计算子程序：

ADVANCE 子程序

将航天器状态矢量推算到机动时间

  • 将机动时间加载到 TDEC1
  • 调用 PRECSET 来设置积分
  • 设置 XDELVFLG 以指示外部Delta-V计算
  • 存储和旋转位置与速度矢量

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc1189-1216

CDHMVR 子程序

计算CDH机动参数

  • 计算轨道之间的高度差
  • 确定实现恒定高度差所需的速度变化
  • 考虑轨道力学约束

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc1305-1401

CSI/A 子程序

CSI机动的主要计算引擎

  • 初始化指示器和计数器
  • 执行CSI参数的迭代计算
  • 使用牛顿迭代法求解Delta-V

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc673-1177

与其他系统接口

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc181-206 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc452-470 Comanche055/P20-P25.agc562-616

标志管理

交会对接程序维护多个标志来控制执行流程并与其他系统通信：

标志目的设置时
主动航天器标志指定哪个航天器正在机动推力前程序的开始
最终标志选择最终程序显示机动计算后
外部Delta V标志指示所需转向类型供推力程序执行
RENDWFLG指示交会对接导航处于活跃状态在交会对接操作期间
UPDATFLG控制状态矢量更新在交会对接导航期间

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc112-127 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc390-404

数据通信

交会对接程序将计算出的机动参数传递给推力程序

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc171-179 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc440-449

错误处理

程序包含各种错误检查：

  • 机动之间的时间限制（必须 > 10 分钟）
  • 近心点高度限制
  • 轨道几何约束

当违反约束时，会发出警报并提示宇航员调整输入参数。

来源：Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc220-233 Comanche055/P32-P33_P72-P73.agc512-522