[ Кружки и секции ] | [ Аэрокосмические игры ] | [ Музей авиации и космонавтики ]
Механика космического полета

1. Пояснительная записка

1.1. Необходимость  разработки  авторской  программы по 
предмету "Механика космического  полета" (МКП) возникла 
как средство достижения цели аэрокосмического лицея 
(АКЛ),  которая заключается  в  создании  условий  для 
гармонического развития здоровой (физически и 
психически),  нравственной, интеллектуальной,  культурной  
и творческой личности и получения ею 
предпрофессионального аэрокосмического образования.  
Исходя из  учебного  плана  данного учебного заведения,  
программа разработана для обучения 9-х классов с учетом  
тех  знаний, которыми  ученики .уже  обладают как по 
общеобразовательным дисциплинам так и по спец. предметам, 
а именно: "Введение в авиацию и космонавтику", 
"Авиаконструирование", "Основы информатики и 
вычислительной  техники",  "Авиамоделирование" . Тем  
самым МКП является предметом предпрофессиональной под-
готовки учащихся АКЛ,  который вырабатывает у учащихся 
потребность в сознательном освоении таких предметов,  как 
"Аэродинамика", "Основы самолета и  прочность  Л.А.",  
"Основы производства Л.А.", "Авиаконструирование", 
"Основы информатики и вычислительной  техники",  
"Конструкция  летательных аппаратов" и  изучении 
предметов общеобразовательного цикла с точки зрения их 
практического применения.
1.2. Основываясь  на  вышеизложенном,  целью  предмета 
"Механика
космического полета" является:
- сформировать  у  учащихся предпрофессиональные 
аэрокосмические знания на основе изучения законов 
механики действующих при полетах космических летательных 
аппаратов (КЛА).

1.3. Цель предмета может быть достигнута при решении  
следующего ряда задач:
- выработать убеждение о единстве законов природы в 
окружающем мире;
- привить интерес к деятельности,  связанной с изучением  и 
освоением космоса;
- дать основы знаний по механике космического полета;
- ознакомить  с  принципами  конструирования  КЛА, исходя 
из требований МКП;
- ознакомить  с  конструкцией  современных двигателей КЛА 
и перспективными направлениями их развития;
- сформировать навыки,  необходимые для расчетов 
траекторий космических полетов;
- привить устойчивый интерес к познавательной 
деятельности, развить способности  самостоятельного  
анализа  технических решений, их  оценки  и 
прогнозирования дальнейшего развития компромиссных 
вариантов.
1.4. Цель предмета можно считать достигнутой в полной 
мере только при условии успешного решения задач предмета. 
Но необходимо учесть, что при их решении нужно 
подчеркивать не только научно-технические аспекты 
поставленных задач, а и такие вопросы, как  'Экология 
космических полетов",  "Психо-физические особенности 
человека при космическом полете", "Влияние освоения  
космического  пространства на развитие земной 
цивилизации". Для объективного освещения этих вопросов 
нужно использовать данные как отечественных организаций, 
занимающихся изучением и освоением космоса,  так  и  
зарубежных организаций, занимающихся подобной 
деятельностью.  Это позволяет воспитать у учащихся 
правильное понимание всей сложности и противоречивости 
деятельности человечества в вопросах изучения и освоения 
космоса. На основе этого у учащихся развиваются 
способности  разрешения противоречий или разработки 
компромиссного варианта, так как даже в природе идеала 
нет (на нашем уровне познания).
1.5. Практическая значимость программы заключается в  
том,  что она позволяет обобщить знания учащихся и 
углубить их с точки зрения "Механики космического  
полета".  Знания  по данному предмету учащиеся могут 
использовать как непосредственно в учебном процессе,  так 
и при подготовке докладов и работ для участия в различных 
конкурсах.  Практические знания МКП учащиеся использовали 
на научно-технических и гуманитарных конференциях  лицея,  
на межвузовской конференции города Новосибирска в 1994 
году,  на Всероссийских  конкурсах, проводимых МКЦ МГТУ 
им.  Баумана,  в ходе подготовки и проведения 
аэрокосмических игр.
В результате  обучения с использованием программы по МКП 
с учетом всех вышеизложенных аспектов, при высоком 
качестве знаний учащегося общество получит творческую 
личность, ориентированную на  дальнейшее  обучение  по  
аэрокосмическому профилю.

2. Тематический план
Тема  Кол-во часов

9 класс. ( 1 час в неделю, всего 34 часа)

3.1. Основы ракето- и космодинамики. (14 часов)
3.1.1. Введение в механику космического полета. История 
вопроса. Основные понятия космонавтики и космодинамики.  
Классификация КЛА.
3.1.2. Основные законы механики.  Понятия вектора V,  а, 
Р (скорости,  ускорения, силы). Основные задачи механики 
космического полета. Размерность силы и массы. Системы 
отсчета 'применяемые в механике космического полета. 
Законы ракетного движения. Формула и число Циолковского.
3.1.3. Структура ракеты.  Структурная схема ракеты. 
Конструктивная характеристика.  Относительная начальная 
масса.  Составная ракета. Структурная схема 
многоступенчатой ракеты.
3.1.4. силовые  энергетические  установки современных и 
перспективных летательных аппаратов. Конструкции и 
характеристики термохимических двигателей.
3.2. Свободный полет в полях тяготения. (2 часов)
Силы,  действующие на космический аппарат в полете, закон 
всемирного тяготения. Аэродинамические силы. Природа гра-
витационного ускорения. Невесомость.
3.2.2. Центральное поле тяготения.  Выбор условия расчета 
траектории полета.  Закон сохранения полной механической 
энергии  и вывод интеграла энергии.  Траектории в 
центральном поле тяготения.  Прямолинейные траектории.'  
Эллиптические траектории.  Параболические и 
гиперболические траектории. Космические скорости.
3.3. Активное движение космического аппарата. (4 часа)
3.3.1. Выходна траекторию свободного полета. Вторая 
формула Циолковского. Перегрузка. Управление  движением 
космического аппарата.  Космическая навигация и ее 
составляющие.  Особенности, преимущества и недостатки 
методов космической навигации.
3.3.3. Движение космического аппарата относительнр центра 
масс и управление им. Главные разновидности 
исполнительных органов. Виды ориентации космического 
аппарата.
3.4. Околоземные полеты. (6 часов)
3.4.1. Параметры  орбиты.  Разновидности орбит и их 
частные случаи. Возмущенное движение спутника.
3.4.2. Влияние несферичности Земли.  Регрессия 
восходящего узла. Эволюция орбиты в земной атмосфере.  
Аэродинамический парадокс спутника.  Влияние давления 
солнечного  света ."Парусность спутника".
3.4.3. Движение спутника относительно земной поверхности. 
Трассы спутника и их частные виды.  Выведение спутника 
на орбиту с низким перигеем. Многоимпульсное выведение. 
Использование искусственных спутников Земли.
3.5. Обобщение знаний. (2 часа)

Основные требования к знаниям и умениям учащихся:

- знать составные элементы космонавтики; знать какую роль 
играет МКП в небесной механике:
- знать две основные задачи МКП;
- знать системы, отчета применяемые в МКП; знать формулы 
расчета силы тяги ракетного двигателя;
- знать формулу Циолковского или идеальной скорости; 
- знать структуру ракеты;
- знать взаимосвязь конструктивной характеристики, 
относительной начальной массы и числа Циолковского;
- знать конструктивно-принципиальную схему и характеристику 
•термохимических двигателей;
- знать силы, действующие на космический аппарат в 
полете;
- знать формулы расчета скорости при движении по  
различным траекториям; 
- знать Вторую формулу Циолковского;
- знать особенности воздействия перегрузки на организм 
человека;
- знать способы управления движением космического 
аппарата;
- знать методы космической навигации; знать способы  
управления движение  космического аппарата относительно  
центра масс и виды ориентации  космического аппарата; 
знать параметры орбиты;
- знать разновидности орбит и их частные случаи;
- знать факторы,  воздействующие  на полет космического 
аппарата; знать способы выведения спутников на орбиту;
- знать области практического  использования  
искусственных спутников Земли;
уметь рассчитать конструктивную  характеристику  и  отно-
сительную начальную массу;
- уметь определять эффективное количество ступеней 
ракеты;
- уметь выводить интеграл энергии; уметь определять 
начальную скорость  исходя из  интеграла энергии при 
движении по различным траекториям; уметь определять 
направление действия перегрузки и с учетом этого 
располагать тело человека в пространстве наивыгоднейшим 
образом; уметь определять вид орбиты по ее параметрам;
- уметь рассчитать "парусность" спутника; уметь  
идентифицировать  трассы спутника в зависимости от 
параметров орбит.

4. Мехпредметные связи


5. Литература

1. Циолковский К.Э.,  Реактивные летательные аппараты. - М .:Наука, 1964.

2. Левантовский В.И.,  Механика космического полета в элементарном 
изложении,  3-е изд., дополненное и 
переработанное. - М.: Наука.  Главная  редакция  физико-
математической  литературы, 1980.

3. Зенгер Е.,  Техника ракетного полета.  Пер. с нем., 2-
е изд., дополненное и переработанное. - М.: Оборонгиз, 
1947.

4. Гришин С.Д., Лесков Л.В., Индустриализация космоса - 
проблемы и перспективы. - М.: Наука. Главная редакция 
физико-математической литературы, 1987.

5. Аэрокосмическая техника (русский перевод из  журналов  
Американского  института аэронавтики и астронавтики).  - 
М.:  Мир, 1989.

6. Космонавтика:  Маленькая энциклопедия.  - 2-е изд.  - 
М.: Советская энциклопедия., 1970.

7. Программы Новосибирского аэрокосмического лицея.