筆者在閱讀俄羅斯尤里·加加林宇航員訓(xùn)練中心編寫(xiě)的聯(lián)盟TM飛船宇航員操作手冊(cè)后，決定分N期介紹該型宇宙飛船的基本工作原理，由于手冊(cè)的深度有限，部分內(nèi)容為筆者自行理解后的描述，加之筆者水平有限，如有錯(cuò)誤，希望能得到各位大佬的指正。

【引言】

聯(lián)盟TM飛船采用了三艙構(gòu)型，從頂部到底部依次是軌道艙（БО）、返回艙（С?。?、服務(wù)艙（ПАО），如圖1所示，這種構(gòu)型與我國(guó)的“神舟”飛船類似。其中服務(wù)艙又被分為三個(gè)艙段，它們依次是過(guò)渡艙（ПхО）、儀器艙（ПО）、裝配艙（AO）。

以飛船的質(zhì)心為原點(diǎn)，可以建立船體坐標(biāo)系O-XYZ：

• X軸為飛船的軸線，其中飛船底部的朝向?yàn)閄軸的指向，記作“+X”；

• Y軸位于兩側(cè)太陽(yáng)能電池板的對(duì)稱面，與X軸垂直，其中宇航員頭頂?shù)某驗(yàn)閅軸的指向，記作“+Y”；

• Z軸垂直于太陽(yáng)能電池板的對(duì)稱面，其中宇航員的左手邊方向?yàn)閆軸的指向，記作“+Z”。

建好坐標(biāo)系O-XYZ后就可以將飛船在空間中的平移分解為沿X、Y、Z軸方向的平移，將飛船繞其質(zhì)心的旋轉(zhuǎn)分解為繞X、Y、Z軸的旋轉(zhuǎn)，總共六個(gè)自由度。

綜合推進(jìn)系統(tǒng)（КДУ）可以為飛船運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變提供必要的推進(jìn)力和力矩，所以筆者首先為大家介紹聯(lián)盟TM飛船的綜合推進(jìn)系統(tǒng)。

聯(lián)盟TM飛船的綜合推進(jìn)系統(tǒng)有兩種推進(jìn)器：

—軌道機(jī)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；

—接近/姿態(tài)控制推進(jìn)器。

聯(lián)盟TM飛船有一臺(tái)軌道機(jī)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)（СКД），其安裝在裝配艙（AO）底部，可以產(chǎn)生指向“-X”方向的推進(jìn)力，如圖3所示。當(dāng)推進(jìn)力方向與速度矢量方向相同時(shí)，飛船會(huì)加速，反之飛船會(huì)減速。因此，軌道機(jī)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于飛船的變軌機(jī)動(dòng)。軌道機(jī)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，其噴口還可以在5度的范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生控制力矩調(diào)整飛船的俯仰、偏航姿態(tài)。

除了軌道機(jī)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，飛船上還有26個(gè)小推力推進(jìn)器，它們統(tǒng)稱接近/姿態(tài)控制推進(jìn)器，其中12個(gè)推進(jìn)器的推力稍小，僅用于飛船的姿態(tài)控制，另外14個(gè)推進(jìn)器的推力稍大，它們既能控制飛船的姿態(tài)，也能控制飛船做小幅度平移。這26個(gè)推進(jìn)器通常只有一小部分會(huì)在同一時(shí)間點(diǎn)火工作?？刂谱藨B(tài)時(shí)，接近/姿態(tài)控制推進(jìn)器的推進(jìn)力合力不會(huì)穿過(guò)飛船的質(zhì)心，而是會(huì)產(chǎn)生控制力矩來(lái)改變飛船的姿態(tài)角和姿態(tài)角速度?？刂骑w船進(jìn)行小幅度位移時(shí)，推進(jìn)力合力會(huì)穿過(guò)飛船的質(zhì)心，使飛船向推進(jìn)力合力方向平移。

在交會(huì)對(duì)接的過(guò)程中，接近/姿態(tài)控制推進(jìn)器首先會(huì)對(duì)飛船的姿態(tài)角和空間位置進(jìn)行多次少量的修正，使飛船對(duì)接口對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)航天器對(duì)接口，隨后便使飛船以安全速度接近目標(biāo)航天器，完成對(duì)接。這些推進(jìn)器的精確控制能力確保了飛船在接近目標(biāo)航天器時(shí)的安全性和穩(wěn)定性。

飛船如何進(jìn)行變軌機(jī)動(dòng)？

聯(lián)盟TM飛船的注入軌道參數(shù)如下：

以正圓軌道的高度抬升為例，當(dāng)飛船要從高度較低的注入軌道轉(zhuǎn)移至高度較高的目標(biāo)軌道時(shí)，首先要沿軌道的切線方向進(jìn)行一次點(diǎn)火加速（假設(shè)加速瞬間完成），簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是以增加能量的方式來(lái)上升高度。飛船加速后會(huì)進(jìn)入一個(gè)遠(yuǎn)地點(diǎn)與目標(biāo)軌道相切、近地點(diǎn)與注入軌道相切的橢圓轉(zhuǎn)移軌道。當(dāng)飛船自由飛行（無(wú)動(dòng)力）至轉(zhuǎn)移軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，需要再一次沿軌道切線方向點(diǎn)火加速，進(jìn)一步增加能量，使飛船保持在目標(biāo)軌道。這種抬升軌道的機(jī)動(dòng)方式叫做霍曼轉(zhuǎn)移，如圖6所示。反過(guò)來(lái)，如果要讓飛船降低軌道，需要調(diào)整飛船的姿態(tài)，使軌道機(jī)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)指向速度矢量方向，點(diǎn)火減速。

未完待續(xù)。。。