联盟TM飞船综合推进系统（一）

笔者在阅读俄罗斯尤里·加加林宇航员训练中心编写的联盟TM飞船宇航员操作手册后，决定分N期介绍该型宇宙飞船的基本工作原理，由于手册的深度有限，部分内容为笔者自行理解后的描述，加之笔者水平有限，如有错误，希望能得到各位大佬的指正。

【引言】

联盟TM飞船采用了三舱构型，从顶部到底部依次是轨道舱（БО）、返回舱（СА）、服务舱（ПАО），如图1所示，这种构型与我国的“神舟”飞船类似。其中服务舱又被分为三个舱段，它们依次是过渡舱（ПхО）、仪器舱（ПО）、装配舱（AO）。

以飞船的质心为原点，可以建立船体坐标系O-XYZ：

• X轴为飞船的轴线，其中飞船底部的朝向为X轴的指向，记作“+X”；

• Y轴位于两侧太阳能电池板的对称面，与X轴垂直，其中宇航员头顶的朝向为Y轴的指向，记作“+Y”；

• Z轴垂直于太阳能电池板的对称面，其中宇航员的左手边方向为Z轴的指向，记作“+Z”。

建好坐标系O-XYZ后就可以将飞船在空间中的平移分解为沿X、Y、Z轴方向的平移，将飞船绕其质心的旋转分解为绕X、Y、Z轴的旋转，总共六个自由度。

综合推进系统（КДУ）可以为飞船运动状态的改变提供必要的推进力和力矩，所以笔者首先为大家介绍联盟TM飞船的综合推进系统。

联盟TM飞船的综合推进系统有两种推进器：

—轨道机动发动机；

—接近/姿态控制推进器。

联盟TM飞船有一台轨道机动发动机（СКД），其安装在装配舱（AO）底部，可以产生指向“-X”方向的推进力，如图3所示。当推进力方向与速度矢量方向相同时，飞船会加速，反之飞船会减速。因此，轨道机动发动机主要用于飞船的变轨机动。轨道机动发动机工作时，其喷口还可以在5度的范围内偏转，以产生控制力矩调整飞船的俯仰、偏航姿态。

除了轨道机动发动机，飞船上还有26个小推力推进器，它们统称接近/姿态控制推进器，其中12个推进器的推力稍小，仅用于飞船的姿态控制，另外14个推进器的推力稍大，它们既能控制飞船的姿态，也能控制飞船做小幅度平移。这26个推进器通常只有一小部分会在同一时间点火工作。控制姿态时，接近/姿态控制推进器的推进力合力不会穿过飞船的质心，而是会产生控制力矩来改变飞船的姿态角和姿态角速度。控制飞船进行小幅度位移时，推进力合力会穿过飞船的质心，使飞船向推进力合力方向平移。

在交会对接的过程中，接近/姿态控制推进器首先会对飞船的姿态角和空间位置进行多次少量的修正，使飞船对接口对准目标航天器对接口，随后便使飞船以安全速度接近目标航天器，完成对接。这些推进器的精确控制能力确保了飞船在接近目标航天器时的安全性和稳定性。

飞船如何进行变轨机动？

联盟TM飞船的注入轨道参数如下：

以正圆轨道的高度抬升为例，当飞船要从高度较低的注入轨道转移至高度较高的目标轨道时，首先要沿轨道的切线方向进行一次点火加速（假设加速瞬间完成），简单来说就是以增加能量的方式来上升高度。飞船加速后会进入一个远地点与目标轨道相切、近地点与注入轨道相切的椭圆转移轨道。当飞船自由飞行（无动力）至转移轨道的远地点时，需要再一次沿轨道切线方向点火加速，进一步增加能量，使飞船保持在目标轨道。这种抬升轨道的机动方式叫做霍曼转移，如图6所示。反过来，如果要让飞船降低轨道，需要调整飞船的姿态，使轨道机动发动机指向速度矢量方向，点火减速。

未完待续。。。