Моделирование и анализ колебаний электродинамической тросовой системы на орбите спутника Земли

Исследуется динамика электродинамической тросовой системы при движении по орбите вокруг Земли. Электродинамическая тросовая система состоит из двух космических аппаратов и проводящего ток троса. Для анализа колебаний тросовой системы на орбите производится построение математической модели системы с помощью метода Лагранжа. При построении математической модели предполагается, что трос растяжим и подчиняется закону Гука. Рассматривается случай, когда электродинамическая тросовая система работает в режиме генерации тяги, и по тросу пропускается постоянный электрический ток. На трос, как на проводник, в магнитном поле Земли действует сила Ампера, которая используется для изменения параметров орбиты рассматриваемой механической системы. Численными и аналитическими методами исследуются колебания тросовой системы в гравитационном поле под действием распределенной нагрузки от силы Ампера. Обнаружены и анализируются эффекты, связанные с взаимодействием изгибных и поперечных колебаний тросовой системы. Показывается, что в рассматриваемой системе могут наблюдаться автоколебания. Рассматриваются особенности колебаний в системе в плоском и в пространственном случаях. Анализируется влияние на колебания в системе соотношения масс космических аппаратов, силы тока и других параметров. Оцениваются возможности использования проводящих тросов для изменения параметров орбит космических аппаратов. Приводятся численные примеры для наиболее характерных случаев колебаний в системе.