ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ И МЕТРОЛОГИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСТР 25645.166— 2004 АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ ВЕРХНЯЯ Модель плотности для баллистического обеспечения полетов искусственных спутников Земли Издание официальное 8 «ч 2 Москва ИПК Издательство стандартов долевое строительство
28
Embed
АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ ВЕРХНЯЯgost.donses.ru/Data/58/5827.pdf · ГОСТ Р 25645.166—2004 Предисловие Задачи, основные принципы
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ И МЕТРОЛОГИИ
Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы ЙС Т А Н Д А Р Т
Р О С С И Й С К О ЙФ Е Д Е Р А Ц И И
ГОСТР25645.166—2004
АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ ВЕРХНЯЯ
Модель плотности для баллистического обеспечения полетов искусственных
Задачи, основные принципы и правила проведения работ по государственной стандартизации в Российской Федерации установлены ГОСТ Р 1.0— 92 «Государственная система стандартизации Российской Федерации. Основные положения» и ГО СТ Р 1.2— 92 «Государственная система стандартизации Российской Федерации. Порядок разработки государственных стандартов»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН 4-м Центральным научно-исследовательским институтом Министерства обороны Российской Федерации
2 СОГЛАСОВАН РОСАВИАКОСМОСОМ (ЦКБС ЦНИИ МАШ)
3 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 9 марта 2004 г. №93-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему с та н да р ту публикуется в указателе «Национальные стандарты », а т е к с т э ти х изменений — в информационных указателях «Национальные стандарт ы » . В случав пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствую щ ая информация б уде т опубликована в информационном указателе « Национальные с та н да р ты »
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Госстандарта России
ГОСТ Р 25645.166— 2004
Содержание
1 Область применения........................................................................................................................................ 12 Нормативные ссылки........................................................................................................................................ 13 Определения..................................................................................................................................................... 14 Обозначения и сокращения........................................................................................................................... 25 Расчет плотности атмосферы........................................................ 3Приложение А (рекомендуемое) Использование модели плотности верхней атмосферы для бал
листического обеспечения полетов ИСЗ............................................................................. 22Приложение Б (справочное) Методика расчета коэффициента аэродинамического сопротивления
И С З............................................................................................................................................... 23
ГО СТ Р 25645.166— 2004
Введение
Настоящий стандарт определяет модель плотности верхней атмосферы Земли, описывающую высотный профиль плотности и ее основные пространственно-временные вариации, зависящие от положения ИСЗ в околоземном пространстве, положения Солнца, времени года и суток, а также солнечной активности и геомагнитной возмущенности.
Модель плотности верхней атмосферы Земли получена на основе обработки данных об эволюции орбитальных параметров отечественных ИСЗ серии «Космос» и ряда зарубежных ИСЗ простой аэродинамической формы за период с 1964 по 2000 год. При разработке модели обобщен опыт практического применения стандарта ГО СТ 25645.115. уточнены структура и параметры модели плотности атмосферы.
Модель ориентирована на практическое применение при проектных расчетах аэродинамического сопротивления и оперативном навигационно-баллистическом обеспечении управления полетом ИСЗ.
IV
ГОСТ Р 25645.166— 2004
Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т Р О С С И Й С К О Й Ф Е Д Е Р А Ц И И
АТМ О СФ ЕРА ЗЕМЛИ ВЕРХНЯЯ
М одель плотности д ля баллистического обеспечения полетов искусственных спутников Земли
Earth upper atmosphere. Density model lor ballistic support of flights of artificial earth satellites
Дата введения — 2005— 01— 01
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает модель плотности, методику расчета и значения параметров плотности атмосферы Земли в диапазоне высот 120— 1500 км для различных уровней солнечной активности при известных дате, времени и координатах точки пространства.
Стандарт предназначен для баллистического обеспечения полетов искусственных спутников Земли и приведения результатов расчетов к одинаковым условиям.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:ГОСТ 4401— 81 Атмосфера стандартная. ПараметрыГО СТ 25645.302— 83 Расчеты баллистические искусственных спутников Земли. Методика расче
та индексов солнечной активности
3 Определения
В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:3.1 среднесуточный индекс солнечной активности F]0y.Плотность потока радиоизлучения Солнца на волне длиной 10.7 см (на частоте 2800 МГц), выра
женная в единицах потока 10“ 22 Вт м-2 Гц~ 1:3.2 средневзвешенный индекс Fn :Результат осреднения среднесуточных значений индекса солнечной активности Р10л за три обо
рота Солнца (81 сут). рассчитанный по формуле1-0
I F, W,I - - » )
I l f ' ,1* -*о
где F, _ индекс F,0i7 для даты с индексом / (/' = 0 соответствует дате, на которую рассчитывается значение F%x, а / = -8 0 — дате, отстоящей от нее на 80 сут);
W , « 1 +0.5 г— •
Издание официальное
1
ГО СТ Р 25645.166— 2004
3.3 фиксированный уровень солнечной активности F(t:Средневзвешенный индекс /■*,, кратный 25 и выраженный в единицах потока 10~22 Вт м~2Г ц - '.
4 Обозначения и сокращения
В настоящем стандарте применяют следующие сокращения и обозначения:Кр — квазилогарифмический планетарный среднесуточный (к& — 3-часовой) индекс геомагнитной
возмущенности. баллы;крр — модифицированные значения 3-часовых индексов геомагнитной возмущенности. используе
мые при расчете плотности и вычисляемые по формуле
к '* ' * к */' - г А , ( к 1*' а к д ля ] = 0)г г г г г У
где Д7 = 1 .2 ...........п ,
г =0,3, п р и Д > 0 , г =0,7, п р и Д < 0 ;А . — планетарный среднесуточный (ар — 3-часовой) индекс геомагнитной возмущенности с линей
ной шкалой, 2 нанотесла (2 гамма);/— всемирное время, с;И — высота над поверхностью общего земного эллипсоида, км; а 0 , о 0 — прямое восхождение и склонение Солнца, рад:
<о, = 7,292115 10-5 — угловая скорость вращения Земли, рад/с; л:, у, I — гринвичские координаты точки пространства, км;5 * — звездное время в гринвичскую полночь, рад;
г * N1 х 2 + >•2 + z 2 — расстояние от центра Земли до точки пространства с координатами х, >•, z, км; р„ — плотность ночной атмосферы, кг/м3;р0 = 1,58868е-8 — плотность ночной атмосферы на высоте 120 км. кг/м3;Ки. АГ,. К 2, /к, — множители, учитывающие:
К> — изменение плотности атмосферы, связанное с отклонением /•;, от F0,AT, — суточный эффект в распределении плотности.К, — полугодовой эффект,
Ку — изменение плотности, связанное с отклонением F l91 от F^,Ку — зависимость плотности атмосферы от геомагнитной возмущенности;
Р — разность между долготой, для которой рассчитывают плотность атмосферы, и долготой с максимальным значением плотности в ее суточном распределении, рад;
Ф — центральный угол между точкой пространства, для которой рассчитывается плотность, и точкой пространства с максимальным значением плотности в ее суточном распределении, рад;
Ф, — коэффициент модели, равный углу запаздывания максимума плотности по отношению к максимуму освещенности, рад;
A [_d) — множитель, характеризующий влияние полугодового эффекта на плотность атмосферы; d — число суток от начала года;a,, b,, с„ dt, {*,, п(, ф, — коэффициенты модели, используемые для расчета плотности атмосфе
ры при различных значениях фиксированного уровня солнечной активности F0\
2
ГО СТ Р 25645.166— 2004
ah, hh. ch, dh, eh, Ih — высотные границы применения коэффициентов модели для расчета плотности атмосферы, км;
A t , , A t v - запаздывание изменения плотности атмосферы по отношению к времени соответствующих изменений солнечной активности и геомагнитной возмущенности,
Сх — коэффициент аэродинамического сопротивления ИСЗ;FM — площадь миделевого сечения ИСЗ, м2;
т — масса ИСЗ, кг;А/_ = v/tj_ — число Маха набегающего потока;v — скорость набегающего потока, м/с;а_ — скорость звука в невозмущенном потоке, м/с;у — отношение удельных теплоемкостей;п — внутренняя нормаль к элементу dFk поверхности;0 — угол между вектором скорости набегающего потока и внутренней нормалью, рад: e rf(z) — интеграл вероятности.
5 Расчет плотности атмосферы
5.1 Модель плотности верхней атмосферы Земли построена по данным о торможении ИСЗ за период с 1964 по 2000 гг.
5.2 Модель определяет плотность атмосферы в диапазоне высот 120— 1500 км. Плотность атмосферы для высот менее 120 км рекомендуется определять в соответствии с приложением А.
5.3 Модель плотности атмосферы представлена в аналитическом виде с коэффициентами, заданными таблично. Коэффициенты модели плотности атмосферы приведены к фиксированным уровням плотности потока радиоизлучения Солнца на волне длиной 10,7 см (на частоте 2800 МГц). выраженным в единицах 10-22 Вт м-2 Гц-1 (далее — фиксированным уровням солнечной активности Flt).
5.4 Плотность атмосферы р, кг/м3, вычисляют по формуле
р = Рм All (1 + А| + А> + А3 + А4), (1)
где рн = р„ exp (а0 + a, h + а2 h 2 + а} h 3 + ал h 1 * а% А 1 + а(> И ь).
Ко * I + (/0 + /, h + /2 А 2 ♦ /, h 3 ♦ /4 А •») {F „ - Fu)/F0 ;
А, = (С0 + С, А + С2 И 2 + С3 А 3 + С“4 А *) COS ‘ "i * 4 "г *' ф/2 ;
cos ф = I /г (z sin 5 ф ♦ cos 5 0 (х cos р + >• sin Р));
Р = a e - S ‘ - / + «р,;
A i = {do + d, li + d2 h 2 + d\ h 3 *■ dt h 4) A (d);
A, = (A0 + A,A + A; A -’ + A - A 3 + A4 A 4) (F l0 T - Fs,)/ (f8l + | Fw , - Fu |);
A4 « (e0 + <*, A + e, A 2 + e, A 3 + e4 A *) (es + e„ A , ♦ e, A 2 1 A 3).
Множитель вычисляют по формуле
/ 1« / ) = Д , + Л , </2 + Л 3 </3 4 Л4 d* 4 >4S d i + < /* + /1. ( Г + Л * < / ‘ .3
ГО СТ Р 25645.166— 2004
Коэффициенты А, приведены в таблице 1.
Т а б л и ц а 1 — Коэффициенты аппроксимации зависимости полугодового эффекта от времени года
i А, i л, i Л
0 — 2.5341&0 — 2 3 2,901156 — 6 6 — 1.09666— 12
1 — 2.440756 — 3 4 — 4.996066 — 8 7 1.732276— 15
2 3.083896 — 6 5 3.363276 — 10 8 — 1.062716— 18
5.5 Коэффициенты модели представлены в таблицах 2 и 3 для двух высотных диапазонов. Границы высотных диапазонов применимости коэффициентов модели являются плавающими, нижние их границы приведены в таблицах 2 и 3 перед значениями соответствующих коэффициентов модели. Нижняя граница второго высотного диапазона является одновременно верхней границей первого диапазона. Верхней границей второго диапазона является высота 1500 км.
Таблицы составлены для семи фиксированных уровней солнечной активности F0: 75,100.125,150. 175, 200 и 250. При расчете плотности атмосферы используют значения коэффициентов модели для уровня F0, ближайшего к значению Л'щ.
5.6 При использовании в качестве входного параметра среднесуточных индексов геомагнитной возмущениости (формула 1. выражение Кх) используют коэффициенты es, еь, и индекс Ку а при использовании 3-часовых индексов — коэффициенты etb, erf}, et~, eiy и индекс k№.
5.7 При вычислении плотности атмосферы по формуле (1) учитывают запаздывание изменения плотности атмосферы по отношению к времени соответствующих изменений солнечной активности Д т , и геомагнитной возмущениости Д т Л>. Для солнечной активности это запаздывание составляет1.7 сут. Для геомагнитной возмущениости при использовании среднесуточных индексов К, запаздывание составляет 0,6 сут, а при использовании 3-часовых индексов — 0,25 сут.
5.8 Параметры модели плотности атмосферы для семи фиксированных уровней солнечной активности в функции высоты приведены в таблицах 4— 11,где рн — плотность ночной атмосферы, вычисленная по формуле (1):
К о , К '|, К ’з, К 4, К 4 — величины, характеризующие, соответственно, вековое изменениеплотности ночной атмосферы в 11-летнем цикле солнечной активности, амплитуду суточного эффекта, влияние полугодового эффекта, радиоизлучения Солнца и геомагнитной возмущениости. вычисленные по формулам:
К о в 4 + /, Л + /2 Л 2 + /j А 3 + U h 4 ;
К\ а с0 + Л + с2 И 1 + с3 h 1 + с4 /»1;
К\ а </0 + </, А + d2 h * + </, А 5 ♦ dA Л 4 ;
К\ » 4 , + Ьх Л + А* А 1 + Ь3 h* + Ь4 И* ;
К 4 а е0 + ei А + е: Л 2 + е} Л 3 + еА И 4;
К '3 •4!i *eb Kr + e1K l + ek K ] .
4
Та
бли
ца
2 —
Коэ
ффиц
иент
ы м
одел
и пл
отно
сти
атм
осфе
ры д
ля п
ерво
го в
ысот
ного
диа
пазо
на
ГО С Т Р 25645.166— 2004
гГ43цш
<47О
<£X
6Sжп*Х5т0§8?V1 3оXX3оа5X6-XасXX?ггXсо
о*оN
Я Sгя
-0.5
45
69
5
0.00
3703
28 7Vкя<•>T—1
т®ч§«г04
г—
73со
§7
7яTf
S
Я
-0.1
07
25
5
-Ю .0
0017
4343
9,02
759е
—6 о
7яSсо
7
см7
7
Я
-0.7
39
98
4
0,00
9528
54 7®йсмсо
7
7.3В
87в—
8
1я8Яч’1
со8см'
7®Й<Х>.сп
7®смх—О.-91
СОсойо
оо(М
Яч— Sяа>СМ
ю
g5>
Т
8ЯЯ8o '
:соч«Ч
1
18aчсм
7яя7
7 я я8 ч—
Я Ч45о.
7
8о
a8о
т
7gю
1оя<ч
7
см79осо
Y
я aг8
7
Я8Я8о '
1a8оо.
7
1КсмгоСО
7яйя7
йо.см 7
соа>ю
IСМо.■ч1
8йо
оь.
§ £соо«о
соеaf
s88o '
1см8сот—1
1й3сосм
7 я 587
78 S 8
Я Я8a8f
88Ют—87
со15?Я•9
1соЯо7
СМт—18
Я
7
яг— яa7
N.
188о '
1$aсмЧ*1
1Iо0»
78 N.Й7
йо.см 7й
«о.ю
IсмQ•ч1
Saо
5?
Я со
5я
йg5>
7
Яo>я8o'
I8йСМ
т
1смйсм"
7$йСОN>
7
Tfт—
®
8<4
я s?яяоо '
8йоо
т
IОчсп
<т>I8см1
798 Я7
я м-?г
7
3N.49ООо '
1IN.-9I
1(О8
781я
7
йосм' 1
йсоСО
Iсмт-о
1
Sйо
юсм
Я »3я
co8<T>4.
7
?8048o.о
:17
:чсоясм
Г—
7ю8сох—«гсм1
тГ7 ®я8 О.
я спяг**3о
8ЯсоaО.
7
78 сояг-
1яСОсо
7
т—
7®a5N ..
7
я со8см«г
7
со
1оо '
ГОA8соCOI
АSN .
a
о78 см
5
7
йосм' 1
йсоСО
Iсмх—о•ч1
8СПо
оо
осм сой
СМ
co83ч_
7
4&ao.о
7яяо.
7
78 8см"
I9aсосм1
ч
IЯоо
осм соосох—
о
о88Яо
Т
7 я8 5см'
7яa7
Iяaсо7
осм СОо87
N .aчоо’
7 я8 ЯN -"1
N .19Я8см'
0
1 8 Ясо
7
со8см'
7 я8 со'
7яоч1
СПСПГОо
ог*-
я О)aсососм
1cnч
T
N.888оo '
7 я8 8
7
78 aсмсм’
1
ячсм'1
ч
Iя8о
1 8So8o '
N .
aяaо7
7яaг
788ов>
Iс8ч‘1
я Юaя7
сп82оо’
7яяя7
N.1Я8Ксм'
0
1йсох—-9см'1
со8см’
7 я8 со
7яо
1
чСПо
5в§$*оV
60Xаф
1 ф а
1 1 73
73
73
73
V3
73 5 I 3
73
73
73 3 I 7
373
73
73 1 3
73
яkта
фXX
9
1о
с? с? « C3 а 3 ■Л« eif X-С £ £ £ £ £ <? с? о о4 W ■J сс с* с &
5
Око
нчан
ие та
бли
цы 2
ГО СТ Р 25645.166— 2004
о х—ГОда ст> СОо ГОда да q> СМда ем да Т да ГМда о да см да ч>ГМда Ю г- ом о ео да Г I да 1 ГМГО | X—х—5 я ф ф 1 8 8 ф 1ф 1 3 1Ф ф 1Ф да 1ф Ф 1<88S
X” г? Ф Ф Ф 18 5? 8 8 фх— ы>р̂ 8 8 3 2 да СОда800
От- к х— со. 3 8 3 <£S04 о 8 9 8 8 9 8 Я з да 7 8 8 9 12 N ‘| N 3 3 дао <чX* «гГМ8 1 о а?Г- г-т
8 да 7 со 1 да 1 со • N ГОда о.да Ят Р̂1 1 1 см'1
я г со т 7 СОх- я 7 7 7 - 8 7 7 т 8 гм1 7 7 8 8 3 да1 7 -8N да§ 4>TfX—А
81ё
8о А8 А8 А 1Яда Ак
189О 00 8 А3 А52 Ф9
341 Гоо
А8 А8 гВ
гос о 8 ГМ8 8 X”I 8 о 8 £ 7 да 8 9 да 8 8 х—I о ГМ£ яг о «гГМ Я 1 СЧ<У- да N. 8 да
7 N 1 да да да 1 ода 8Г<Jц 1 да1 7 7 1 1 см1Ш«ч7 8 $ ГО о СОх—8 8 7 7 7 - со ГМ1 7 т да ГМ1 да1 xf1 8 8 со 7 7 -о Т—8 8 А 7 1 ЮР̂ А А А 1 8 А А А 8 А А
5х—8 9 А А
175
ем 8 8 £ 8 8 3 8 о ф ГМ8 3 « я 8 см 3 3 &е£ О 8 8 8 Я 9 O'. да § й 9 8 8 да 7 я 8 шю '| о с £ 8g о дада 8 см 7 'Гда' 7 n 8 7 да 7 да да 7 да' 1 о смсм'iгж
1 т ем' 7 I 1 7 1И*5 8 2 8 т 7 ем 8 С 7 7 7 8 ГМ1 7 т 3 гм1 7 •Г| 8 5 3 7 7 £?Т т—Я 8 А А 7 т~ 8 А А А 1 да А А А да А А 18CD
rtх—да А А 1оZ
150 8 fc 8 9 8 Я ГМГО3 8 х—8 8 да т- я 8 да да я з585
о Оо 8 8 8 9 да 8 £ 9 7 ео 8 8 7 о 9 8 ‘| о 8 8 £о оГМдаГОх—_ т да' сода дагм' г*Г- <6 да да 7 да' о дасм' дада со<**01 1 1 7
I 1 1 да13оZ 8 5 5 т 7 ем 8 £ 7 7 7 х—2 7 7 7 t: СМ1 7 ЧГ1 8 да 8 7 7 -Zз т- 8 8 А А 7 3 А А А 1 3 А А А 8 А А ф х—о8N
СОсо А А 1оаX «л ГМо to8 £ГОяГОгВо> г»41 ГМ8 8да £-7 ф
9‘ 8со 8да яда да яо дада 8гТ см8 8ГО
да8 &см0Xа.
04 оо 2;да" дада Я 7 8гм' § N.да1 ГМN. I дасо да7
о. 7 N..ГОо.7
Nда" 7 о.о 8со' §Tfх—CDVXО.с 7 ем* 1 7 1 1 гм1•X о ГОГОда о ГМо да да со да ГМда да да ГМда да о да ГОда «0? CNJх—5 да Т 1 х—1 смх—г- 8 7 7 1 &> 1 1 1 Я 1 1 ГМ
N 8 1 1пZ $ 8 ф 8 А 5 8 8 8 А со 8 8 3 8 8 8 ф88со'
8 8 8 8 Ал
100
о. 8 р̂f-* 8 ГМ г- 8 8 я 8 9 8 8 я х—8 да <п 8 Ч 8 87 оо я. 8да дао 7 оо да 8да 8 1 даг*- да .
7сч 7 h*Р̂" NI 7 оо » ГМ
со' £о7 ео 1 1 1 Р̂1
о <7>да о- & ГМо да да да да о ГМгм да ГМда да о СОсо даСМт—8 8 1 1 X—1 ГМ8 Я 7 7 Т со 1 1 1 8 1 1 1 гм £ 8 1 7 IU0 (г * з А да Г?. 2 ё А 8 8 2 8 ГМё 8 ф88со'3 9 £ ф Аш ГО8 да 8 8 N 8 о 8 я 9' 8 да **г— 7 ? 8 да о Я да яо- 7 оо 8о> 8N1
s>см* 7 оо 81Г>15ГО§
т
7 NО» х—
1да 1 дада' 1
7 оо ем да 8рх*PC1£§ <4 ГЛ -г (и ГО X* ОЧ гО Xfао км 1 is 5 = is КМ 1 5 5 S »
5 1 1 1 1 1 1 1 1 КМ 1 is is S !»5 5 ж ж ж Ж Ж Ж ж Ж Ж Ж Ж«§$
па* X5 Zи791й
4
Ж•о •о •о' ■о хТ*Ф 4? ои «7 V ф С' •сф г--ф 90V о о г-о О _s> -Z* -7
6
Та
бли
ца
3 —
Коэ
ффиц
иент
ы м
одел
и пл
отно
сти
атм
осфе
ры д
ля в
торо
го в
ысот
ного
диап
азон
а
ГО С Т Р 25645.166— 2004
3U«аушгчI0 £XаXиГС1101 о о оXв£>»30XXГСв8.Sы1 Xас4Xо7ГСд
с? <? ев гыез а ■г •о« £ X•С £ j£' £ г сf с? о о G •ГО сс SS* с &
7
Око
нчан
ие та
бли
цы 3
ГО СТ Р 25645.166— 2004
о да ср да да о да да г- гг да со ч со ГЧ СО•т о СОда ■ч да г-о Т да I г—£ N да г—гг м- 8 да I Г~да да a ф ф 1 ? 8 Я 1ф ! 3 1Ф 1ф ф й ф 1ф ф Я 1ф ф 1ф 18 7 8 8 ФТ— СО* 8 5 « 3 да СО8 о £ X Я да 3 8 х—фX—s04 о 8 § 8 8 т о 8 N- 8 7 Я 8 8 9 £ N. £ ‘I да 8 да 8о ГЧ °з Я о. «г да* •» да СО* 1 •г со* 1 СОч Qч
1см
7 7да 1 1 1 да* 7 да 1
8LD•Ч ср да да
900
да см да ор да со <4* со ч да да со т 900
да см да дая да I 1 Т 3 1 7 8 1 1 8 1 1 чда 8 1 7£ 8 7 8 А «л 8 ФО £ А 8 8 8 СО7 8 8 О Я 8 7 Ао 3 8 8 да 8 8 о 8 9 N. 3 8 8 & 3 со* о £ да яг
04 о оо 5см Я £см 8да* й гда* 7да 1 <*чда о.т
N..(N 7 да’ да•7 ГЧ о* £со дач' (Ода
"з 1 f 1 1 1 1 7 75 1СОечГЫ 8 N--г да 7 От- да 8 $ да1 “? т- со<г- 7 7 7 со 7 СО7 8 3 5 7 7 да
О да 8 8 А 1 1 да о А А А 1 8 А 6 А 8 А А А со да 8 ф А 1. <ч 8 8 £ 8 <4 8 й N 3 СМх—8 3 8 3 8 да о* см смTJ- 8 8•ок о 8 8 8 3 f4» да да £ 8 9‘ Я 3 3 7 я 8 Я ю9 7 § да
§ о дада 8 да да “Ч«р <•4да -г 7 да 7 да* да t̂* ■ч 1 да. <чда 8XиX ! 7 да* 1 1 1 1 1 да5 о 'Г со ср да да о да х—'Г <р Т_ о да со ч да со ■т о со да ■ч да да1 8 S' 8 т 1 7 8 СМгТ 1 7 да 1 1 см 1 1 7 8 8 Я 1 7I я £ <8 8 А Я 7 8 Я А со 8 8 8 со 8 8 8 о да фЯ
8ГЧ7 А
I О см 8 8 3 8 8 8 3 да 9 8 8 да 9’ о 8 Я N*? 9 Я £оо«о оо 8см 8СО
да 8х—8 даст>* Nсо 7 сО* оIN1
дада* 7 ода* чТда1
ода 7 дада ЯN-1>•
1 1 1 1 1 1 СО*3оX 8 да да т т
СМГ— 8 7 1 7 N-1 х 3 7 7 7 й 7 7 7 5 да 7 | Г̂1 XX'П да 8 да88
А А 1 ф А А 1 8 А А А S А А А N. да 3 Ф А 1S
см £ 8 с? 8 8 £ й ф3
г- 8 8 я я да я 100 СОда Фа
»о да да да да да О! 9 да да ю • о да ч • ГГ N.о QО 3 да 3 да 3 § Я 1 СОо> о.
7N..СО
Осо N..да 7 смт—8 О
4X<1с'Г
Т см* да1
дат
°чда 1 7 да х—
1да
?Xф 8 да даI* т
да 8 ? £ 7 N.| JI г̂. да1 7 7 £ 7 7 7 8 да 8 7N. XУф да £ i А ф 1 N да £ А А 1 8 А А А a А А А да 7 Я 1
8£А 1
g Я да8 Г! 8 3 да да a да фЯ 8 8 я СО 8 £ £ 3 да 8да г— • да да 9’ да со СО ■ да со о ю • см
5.9 Рекомендации по использованию модели плотности верхней атмосферы для баллистического обеспечения полетов ИСЗ приведены в приложении А.
5.10. Методика расчета коэффициента аэродинамического сопротивления ИСЗ приведена в приложении Б.
21
ГО СТ Р 25645.166— 2004
Приложение А (рекомендуемое)
Использование модели плотности верхней атмосферы д ля баллистического обеспечения полетов ИСЗ
А.1 При баллистическом обеспечении полетов ИСЗ рекомендуется плотность для высот более 120 км рассчитывать по формуле (1) настояшего стандарта с учетом текущих индексов Г 1 0 Kf/ky и времени запаздывания изменения плотности атмосферы по отношению к временам соответствующих изменений солнечной активности и геомагнитной возмущенное™ Д т.
Данные о среднесуточных индексах солнечной активности Fw ,, среднесуточных {Ку/Ау ) и 3-часовых (к / а у ) индексах геомагнитной возмущенное™ пользователи могут получать от Гелиогеофизической службы Росгидромета и публикаций. Публикуемые данные о потоке радиоизлучения Солнца на волне 10.7 см с 1947 г. и до 31 мая 1991 г. измерены Национальным исследовательским Советом Канады (Оттава). С 1 июня 1991 г. эти данные измеряются Радиоотделом астрофизической обсерватории (Penticon. Британская Колумбия). Точные определения потока проведены в местный полдень (около 17.00 U T для Оттавы и 20.00 UT для Penticon). Планетарные индексы геомагнитной возмущенное™ определяют по данным измерений 13 среднеширотных обсерваторий. Индексы характеризуют м атитную возмущенность в восьми 3-часовых интервалах (от О— 3.00 до 21.00— 24.00 UT) и за сутки в целом (как среднеарифметическое 3-часовых индексов).
А.2 Рекомендуется следующий порядок определения индексов солнечной активности и геомагнитной возмущенное™ для расчета плотности атмосферы:
- при использовании 3-часовых индексов геомагнитной возмущенное™ рассчитывают модифицированные индексы А д ,;
- рассчитывают время, на которое необходимо определить индекс, как разность времени, на которое рассчитывают плотность, и времени запаздывания для данного индекса;
- на полученное время методом линейной интерполяции рассчитывают требуемое значение индекса, учитывая. что индекс Л о . 7 относится к 20.00 UT (к 17.00 UT до 31.05.91 г.), а индексы Ку/ку (суточный и 3-часоеой) к середине суток (12.00 U T) и середине 3-часового интервала соответственно.
При отсутствии текущих данных об индексах солнечной активности и геомагнитной возмущенное™ плотность атмосферы рекомендуют рассчитывать с использованием прогнозируемых значений этих индексов (по РД 50 25645.120) или осредненных данных за предшествующий период.
А.З При наличии среднесуточных или 3-часовых значений индекса Ay/af значения индекса К^/к^ используемого в модели плотности атмосферы, находят по таблице А.1. Для нахождения промежуточных значений используют линейную интерполяцию.
Т а б л и ц а А.1 — Перевод индекса Af в индекс Kf
При отсутствии данных об индексе Ку допускается использовать индекс, осредненный по нескольким станциям, находящимся на территории Российской Федерации; ошибка определения Ку при этом не должна превышать одного шага квантования (±0.3333).
А.4 Для высот менее 120 км пространственно-временные вариации плотности не учитывают. Плотность атмосферы р рассчитывают по формуле
Р = flu i exp (A, j (А - h/) + A, j (А - A ,)J),
где Оу h k i Ал h h i— коэффициенты, приведенные в таблице А.2./ — номер слоя.
22
ГОСТ Р 25645.166— 2004
В таблице А.2 коэффициенты аи,, А, к2, для высот от 0 до 60 км являются результатами аппроксимации плотности по ГО С Т 4401. Для высот от 60 до 120 км коэффициенты аи,, А, ^ к2 , получены в результате уточнения значений плотности по данным торможения ИСЗ и согласования значения плотности для высоты 60 км с данными ГО С Т 4401.
Т а б л и ц а А.2 — Коэффициенты для расчета плотности для высот h S 120 хм
Г Л . км ki r 1/я*
1 0 £ А < 20 1.228 — 9,0764е— 2 — 2,0452е— 3
2 20 £ А < 60 9,013е— 2 — 0,16739 6.2669е— 4
3 60S Л < 100 3,104 е— 4 — 0.137 — 7,8653е— 4
4 100 £ Л <120 З.ббе— 7 — 0,18553 1,53976— 3
При расчете ускорения, вызываемого сопротивлением атмосферы, рекомендуется использовать конструктивный баллистический коэффициент, определяемый из соотношения
.9= Сх Руц/2 т .Для согласования плотности атмосферы, рассчитанной в соответствии с настоящим стандартом, и фактичес
кой плотности баллистический коэффициент ИСЗ может уточняться по результатам наблюдений за движением ИСЗ.
Приложение Б (справочное)
Методика расчета коэффициента аэродинамического сопротивления ИСЗ
Б.1 При определении коэффициента аэродинамического сопротивления (СЛ) ИСЗ приняты следующие основные исходные предположения:
режим обтекания поверхности ИСЗ разреженным газом — свободномолекулярный:
набегающий поток газа, имеющий переносную скорость v = и*- [ ю 3 х Г ), состоит из молекул с температурой Г, скорости которых распределены по закону Максвелла;
молекулы набегающего потока газа испытывают однократные соударения с поверхностью ИСЗ; характер отражения молекул от поверхности ИСЗ — полностью диффузный (коэффициенты аккомодации
нормального и касательного импульсов равны единице), после отражения молекулы имеют скорости, распределенные по закону Максвелла с температурой поверхности Та ;
затенение одних элементов ИСЗ другими учитывают по аналогии с геометрической оптикой.
Б.2 При принятых исходных предположениях проекции на орты 7? и 7 вектора аэродинамической силы Ря и Pt . отнесенные к скоростному напору р v 2/2 и действующие на элементарную площадку dFk , соответственно.равны:
Л , = c m . X ГО ] Г * e r f ( z \ |
Я, = sin X (ОЛ/. Vyir/2
где х (г) = exp ( -z 2) + < к • г (1 + erf (г)).
z = V y / i A/- cos 0 ,
23
ГО СТ Р 25645.166—2004
Б.З Для определения коэффициента аэродинамического сопротивления Сх (о) ИСЗ. движущегося под углом атаки « . наружную поверхность его условно разбивают на К элементов простой геометрической формы (например, пластина, цилиндрическая, коническая, сферическая поверхности и др.). Для каждого k-to элемента (jt = 1.2. .... К) вычисляют силу аэродинамического сопротивления интегрированием по обтекаемой поверхности dl\ выражения проекции на ось силы, действующей на элементарную площадку dFt . Результаты вычислений, полученных для К элементов, суммируют и относят к характерной площади Fm = const и аэродинамическому скоростному напору р v 2/2:
Б.4 Погрешность при определении коэффициентов аэродинамического сопротивления ИСЗ по приведенной методике в общем случае составляет не более 30 % . Для ИСЗ. близких по форме к сферической, погрешность в определении коэффициентов аэродинамического сопротивления оценивают менее 7 %.
Ключевые слова: околоземное космическое пространство, искусственный спутник Земли, верхняя атмосфера. плотность атмосферы, пространственно-временные вариации плотности атмосферы, солнечная активность, уровень солнечной активности, геомагнитная возмущенность. индексы солнечной активности и геомагнитной возмущенности. коэффициент аэродинамического сопротивления
ж
УДК 551.510.01:006.354 ОКС 49.020 Т27 ОКСТУ 0080
Редактор Р.С. Федорова Технический редактор Н.С. Гришанова
Изд. пиц. Ns 02354 от 14.07.2000. Сдано а набор 22.03.2004. Подписано в печать 20 04 2004. Уел. печ. п. 3,26 Уч.-иэд. л. 2.90. Тираж 152 экз. С 1979. Зак. 444.