ГОСТ 25645.101-83
Атмосфера Земли верхняя. Модель плотности для проектных баллистических расчетов искусственных спутников Земли

     ГОСТ 25645.101-83

Группа Т27

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ ВЕРХНЯЯ

Модель плотности для проектных баллистических расчетов искусственных спутников земли

Earth upper atmosphere. Density model for project ballistic computations of artificial Earth satellites

ОКСТУ 0080

Дата введения 1985-01-01

     
     ИСПОЛНИТЕЛИ
     
     И.А.Волкова; И.И.Волков, канд. техн. наук; Е.А.Зайцев; Е.А.Князева; Г.В.Лебедев; В.А.Модестов, канд. техн. наук; И.Г.Пыхова; Т.В.Скопинская; В.В.Ястребов; З.В.Васюкова
     
     СОГЛАСОВАНО С ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБОЙ СТАНДАРТНЫХ СПРАВОЧНЫХ ДАННЫХ (протокол от 10 августа 1983 г. N 26)
     
     УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ ПОСТАНОВЛЕНИЕМ Государственного комитета СССР по стандартам от 8 сентября 1983 г. N 4155     
     
     ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 01.12.88 N 3939 с 01.07.89
     
     Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 2, 1989 год

     
     Настоящий стандарт устанавливает модель плотности, методику расчета и значения средней плотности верхней атмосферы Земли и ее предельных отклонений в диапазоне высот от 120 до 1500 км для различных уровней солнечной активности при неопределенности даты и времени запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ).
     
     Термины, применяемые в настоящем стандарте, и пояснения к ним приведены в справочном приложении 1.
     
     

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Модель плотности верхней атмосферы Земли представляет собой среднегодовую плотность атмосферы как функцию высоты для десяти фиксированных значений индекса солнечной активности (далее - фиксированных уровней солнечной активности): 65; 75; 100; 125; 150; 175; 200; 225; 250; 275 (в 10 Вт/(м·Гц)) и предназначена для упрощения расчетов и приведения результатов к одинаковым условиям при баллистическом проектировании ИСЗ.
     
     Примечание. В таблицах и на чертежах сомножитель 10 не указан.
      

1.2. Коэффициенты аналитических формул для расчета плотности атмосферы (далее - модельной плотности) определяют для каждого фиксированного уровня солнечной активности через средние интегральные значения плотности атмосферы по ГОСТ 25645.115-84 вдоль траектории движения с постоянной высотой над поверхностью общего земного эллипсоида.
         
     Значения модельной плотности атмосферы при осреднении получены при следующих параметрах траектории ИСЗ:
     
     дата полета - от 0 до 365 сут от начала года;
     
     долгота восходящего узла от 0 до 360°;
     
     московское время пролета восходящего узла траектории - от 0 до 24 ч;
     
     наклонение плоскости орбиты ИСЗ к плоскости экватора Земли - от 48 до 100°;
     
     аргумент широты - от 0 до 360°.
     

1.3. Коэффициенты аэродинамического сопротивления ИСЗ приняты в предположении свободно-молекулярного обтекания и полностью диффузной схемы взаимодействия набегающего потока с поверхностью ИСЗ.
     

1.4. Угловые скорости вращения атмосферы и Земли приняты равными.
     

1.5. Примеры использования модельной плотности атмосферы в проектных баллистических расчетах ИСЗ приведены в справочном приложении 2.
     

1.6. Методика расчета аэродинамических коэффициентов ИСЗ приведена в ГОСТ 25645.301-83.
     

1.7. Текст программы расчета модельной плотности приведен в рекомендуемом приложении 3.
     

1.8. Указатель таблиц и чертежей, помещенных в стандарте, приведен в справочном приложении 4.
     
     

2. МОДЕЛЬ ПЛОТНОСТИ ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ

2.1. Модельную плотность атмосферы вычисляют по формуле
     

, (1)

где - модельная плотность атмосферы, кг/м;
     
     , , , - коэффициенты модели, используемые для расчета плотности атмосферы при различных значениях ;
     
      - фиксированное значение индекса солнечной активности за рассматриваемый период времени;
     
      - индекс солнечной активности равный плотности потока радиоизлучения Солнца на длине волны 10,7 см (на частоте 2800 МГц), выраженный в солнечных единицах потока: 10 Вт/(м·Гц);
     
      - геометрическая высота над поверхностью общего земного эллипсоида, км.
     
     Коэффициенты , , , для 120 км180 км приведены в табл.1, для 180 км600 км - в табл.2 и для 600 км1500 км - в табл.3.
     
     

Таблица 1

Коэффициенты для расчета модельной плотности атмосферы для 120 км180 км

Фиксированный уровень солнечной активности , Вт/(м·Гц)	Коэффициенты
	, кг/м		, км	, км
65	9,80665	-18,29713	0,69124	115,18489
75	9,80665	-18,36661	0,67633	115,42909
100	9,80665	-18,24511	0,67873	114,66796
125	9,80665	-18,59046	0,62097	116,13111
150	9,80665	-18,70561	0,59676	116,56314
175	9,80665	-18,77083	0,58133	116,79483
200	9,80665	-18,70024	0,58499	116,39257
225	9,80665	-18,75778	0,57158	116,60445
250	9,80665	-18,77275	0,56423	116,61263
275	9,80665	-18,81090	0,55524	116,75559

     
Таблица 2

Коэффициенты для расчета модельной плотности атмосферы для 180 км600 км

Фиксированный уровень солнечной активности , Вт/(м·Гц)	Коэффициенты
	, кг/м		, км	, км
65	9,80665	-15,77005	0,78319	70,58367
75	9,80665	-17,09296	0,71604	90,20671
100	9,80665	-17,46898	0,66923	91,34157
125	9,80665	-17,63874	0,63195	91,67450
150	9,80665	-18,70041	0,57145	110,48925
175	9,80665	-18,99288	0,54002	113,48581
200	9,80665	-19,52745	0,50286	122,44500
225	9,80665	-19,77968	0,47717	126,18335
250	9,80665	-20,19715	0,44589	133,40432
275	9,80665	-20,35393	0,42793	135,74445

     
Таблица 3

Коэффициенты для расчета модельной плотности атмосферы для 600 км1500 км

Фиксированный уровень солнечной активности , Вт/(м·Гц)	Коэффициенты
	, кг/м		, км	, км
65	9,80665	-32,22560	0,21621	538,48084
75	9,80665	-32,42034	0,20569	580,71850
100	9,80665	-31,01021	0,23741	557,19285
125	9,80665	-28,70956	0,29505	484,67084
150	9,80665	-25,86660	0,35861	368,99154
175	9,80665	-23,32353	0,40080	243,19499
200	9,80665	-15,74303	0,54457	-126,70696
225	9,80665	-5,36289	0,67802	-728,20718
250	9,80665	1,83527	0,76169	-1115,59822
275	9,80665	16,90856	0,90769	-2002,33302

     

2.2. Для вычисления модельной плотности атмосферы на определенном интервале времени используют прогнозируемый средний уровень солнечной активности по ГОСТ 25645.302-83.
     
     При отличии от используют ближайший уровень .
     

2.3. Модельную плотность атмосферы для промежуточных значений индекса солнечной активности , отличающихся от фиксированных уровней солнечной активности , вычисляют по формуле
     

, (1а)

где , , - коэффициент по табл.5-7.
     
     (Введен дополнительно, Изм. N 1).
     
     

3. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ПЛОТНОСТИ АТМОСФЕРЫ

3.1. Предельные отклонения модельной плотности и являются суммой предельных отклонений:
     
      - отклонений, вызванных влиянием полугодового и суточного эффектов в распределении плотности;
     
      - отклонений, вызванных отличием прогнозируемого среднего уровня солнечной активности от фиксированного ;
     
      - отклонений за счет погрешностей построения модели по ГОСТ 25645.115-84;
     
      - отклонений за счет непрогнозируемых короткопериодических флуктуаций солнечной и геомагнитной активностей.
     
     Значения и в зависимости от интервала времени расчета плотности атмосферы вычисляют по формулам, приведенным в табл.4.
     
     

Таблица 4

Интервал времени расчета плотности атмосферы	Формулы для определения предельных отклонений модельной плотности атмосферы и
1 сут	(2)   (3)
1 сут30 сут	(4)             (5)
30 сут180 сут	(6)                            (7)
180 сут	(8)                                          (9)

     

3.2. Предельные относительные отклонения модельной плотности атмосферы и вычисляют по формулам:
     

, (10)

,                                              (11)

где и - предельные отклонения модельной плотности.
     

3.3. Предельные отклонения и вычисляют по формулам:
     

, (12)

,                                           (13)

где , - соответственно максимальная и минимальная плотности атмосферы по ГОСТ 25645.115-84 при фиксированных значениях параметров модели.
     

3.4. Предельные относительные отклонения и вычисляют по формулам:
     

, (14)

.                                              (15)

3.5. Предельные отклонения и вычисляют по формулам:
     

, (16)

,                               (17)

где , , - коэффициенты, значения которых приведены
     
     для 120 км180 км - в табл.5,
     
     для 180 км600 км - в табл.6,
     
     для 600 км1500 км - в табл.7;
     
      и - предельные (максимальное и минимальное) значения на интервале постоянства .
     
     

Таблица 5

Коэффициенты для расчета отклонений модельной плотности атмосферы для 120 км180 км

Фиксированный уровень солнечной активности , Вт/(м·Гц)	Коэффициенты
		, км	, км
65	-0,1188-1	0,9983-4	0
75	-0,1188-1	0,9983-4	0
100	-0,8798-2	0,7332-4	0
125	-0,7196-2	0,5997-4	0
150	-0,5600-2	0,4667-4	0
175	-0,5600-2	0,4667-4	0
200	-0,4800-2	0,4000-4	0
225	-0,4800-2	0,4000-4	0
250	-0,3210-2	0,2675-4	0
275	-0,3210-2	0,2675-4	0

     
Таблица 6

Коэффициенты для расчета отклонений модельной плотности атмосферы для 180 км600 км

Фиксированный уровень солнечной активности , Вт/(м·Гц)	Коэффициенты
		, км	, км
65	-0,8571-2	0,7952-4	0,7936-8
75	-0,8571-2	0,7952-4	0,7936-8
100	-0,8114-2	0,6924-4	0,1587-8
125	-0,6000-2	0,5332-4	0
150	-0,6968-2	0,5684-4	-0,1428-7
175	-0,6968-2	0,5684-4	-0,1428-7
200	-0,4629-2	0,4048-4	-0,7936-8
225	-0,4629-2	0,4048-4	-0,7936-8
250	-0,3714-2	0,3124-4	-0,9524-8
275	-0,3714-2	0,3124-4	-0,9523-8

     
 Таблица 7

Коэффициенты для расчета отклонений модельной плотности атмосферы для 600 км1500 км

Фиксированный уровень солнечной активности , Вт/(м·Гц)	Коэффициенты
		, км	, км
65	0,1420	-0,2289-3	0,1037-6
75	0,1420	-0,2289-3	0,1037-6
100	0,1180	-0,1933-3	0,8889-7
125	0,4000-2	0,5224-4	-0,2592-7
150	-0,1400-1	0,8668-4	-0,4444-7
175	-0,1400-1	0,8668-4	-0,4444-7
200	-0,2200-1	0,9176-4	-0,4520-7
225	-0,2200-1	0,9176-4	-0,4520-7
250	-0,3200-1	0,1024-3	-0,4964-7
275	-0,3200-1	0,1024-3	-0,4964-7

     
     Примечание к табл.5-7. Число со знаком минус, стоящее после значения параметра, является показателем степени десяти - сомножителя значения параметра.
     
     

3.6. Предельные относительные отклонения и вычисляют по формулам:
     

, (18)

.                            (19)

3.7. Отклонения за счет погрешностей построения модели по ГОСТ 25645.115-84 вычисляют по формуле
     

, (20)

где - плотность атмосферы, измеренная по торможению ИСЗ;
     
      - плотность атмосферы по ГОСТ 25645.115-84 с учетом измеренных значений индексов солнечной и геомагнитной активностей.
     
     Значения и получены за период 1964-1981 гг.           
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     

3.8. Предельные относительные отклонения и вычисляют по формулам:
     

, (21)

,                                                 (22)

где и - предельные отклонения .
     
     Значения и в зависимости от фиксированного уровня солнечной активности в функции высоты приведены на черт.1 и в табл.8.
     

Черт1. Предельные относительные отклонения плотности атмосферы в зависимости от фиксированного уровня солнечной активности

Черт.1

     
Таблица 8

Высота, км	Фиксированный уровень солнечной активности , Вт/(м·Гц)
	65-100		125-150		175-275
120	-1,000-1	1,000-1	-1,500-1	1,500-1	-1,000-1	1,000-1
130	-1,032-1	1,032-1	-1,526-1	1,526-1	-1,036-1	1,036-1
140	-1,064-1	1,064-1	-1,553-1	1,553-1	-1,073-1	1,073-1
150	-1,096-1	1,096-1	-1,579-1	1,579-1	-1,109-1	1,109-1
160	-1,128-1	1,128-1	-1,605-1	1,605-1	-1,145-1	1,145-1
170	-1,159-1	1,159-1	-1,632-1	1,632-1	-1,181-1	1,181-1
180	-1,191-1	1,191-1	-1,658-1	1,658-1	-1,217-1	1,217-1
190	-1,223-1	1,223-1	-1,684-1	1,684-1	-1,254-1	1,254-1
200	-1,255-1	1,255-1	-1,711-1	1,711-1	-1,290-1	1,290-1
210	-1,287-1	1,287-1	-1,737-1	1,737-1	-1,326-1	1,326-1
220	-1,319-1	1,319-1	-1,763-1	1,763-1	-1,362-1	1,362-1
230	-1,351-1	1,351-1	-1,790-1	1,790-1	-1,399-1	1,399-1
240	-1,383-1	1,383-1	-1,816-1	1,816-1	-1,435-1	1,435-1
250	-1,415-1	1,415-1	-1,842-1	1,842-1	-1,471-1	1,471-1
260	-1,446-1	1,446-1	-1,868-1	1,868-1	-1,507-1	1,507-1
270	-1,478-1	1,478-1	-1,895-1	1,895-1	-1,544-1	1,544-1
280	-1,510-1	1,510-1	-1,921-1	1,921-1	-1,580-1	1,580-1