Технические позиции и комплексы ракет космического назначения. Ракетно-космические комплексы

Ракетно-космический комплекс «Союз»

Ракетно-космический комплекс «Союз» - старейший на космодроме Байконур. Самые яркие события в истории мировой космонавтики связаны с функционированием этого комплекса. Наиболее значимыми среди них являются запуск 4 октября 1957 г. первого в мире искусственного спутника Земли и полет 12 апреля 1961 г. первого космонавта планеты Юрия Алексеевича Гагарина.

Комплекс создан на основе межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, знаменитой королевской «семерки». Ее модификации широко известны всему миру под названиями «Спутник», «Восток», «Восход», «Молния» и «Союз».

Количество запусков космических аппаратов, проведенных с помощью ракетно-космического комплекса «Союз», приближается уже к тысяче. Неудачными оказались только 27. Высокая надежность комплекса позволяет широко задействовать его в реализации Федеральной космической программы России и в программах международного сотрудничества.

Для пусков ракет-носителей «С оюз» на космодроме построены две стартовые позиции, одна из них создана в 1957 г., другая - в 1961 г. Стартовые позиции занимают обширную территорию (более 100 гектаров) и имеют по одной пусковой установке, ка ждая из которых способна выполнить до 24 пусков ракет-носителей в год.

Подготовка ракет-носител ей и космических аппаратов к старту проводится в пяти монтажно-испытательных корпусах. Специальная аппара тура и оборудование обеспечивают необходимые температурно-влажностный и чистовой режимы, проведение полн ого перечня технологических операций по подготовке к пуску ракет-носителей, разгонных блоков и космичес ких аппаратов.

Ракета-носитель «Союз» использует экологически чистые компоненты топлива; керосин и жидкий кислород. Во время старта масса ракеты составляет около 310 тонн, а ее двига тели развивают у поверхности земли суммарную тягу до 400 тонн. Технические параметры ракеты позволяют выведение на опорную орбиту полезной нагрузки массой до 7 тонн.

Ракетно-космический комплекс «Протон»

Ракетно-космический комплекс «Протон» - один из основных на космодроме Байконур. Благодаря заложенным в него прогрессивным научно-техническим решениям, данный комплекс по своей надежности и по многим другим показателям является лучшим в мире среди систем выведения аналогичного класса. Полеты автоматических межпланетных станций с посадками аппаратов на Луну, Венеру и Марс, а также запуски долговременных орбитальных станций «Салют» и «Мир», спутников связи и телевещания на геостационарную орбиту осуществляются с использованием комплекса «Протон».

Комплекс создан на базе трехступенчатой ракеты-носителя «Протон», имеющей длину 44,3 метра и максимальное поперечное сечение 7.4 метра. У поверхности земли ее двигатели развивают тягу в 900 тонн. Ракета способна вывести на опорную орбиту полезную нагрузку массой до 20 тонн, а при использовании разгонного блока - на геостационарную орбиту спутник массой до 3,5 тонн. Первый пуск «Протона» состоялся 16 июля 1965 года. Сейчас количество пусков превышает 250, из которых только 11 закончились неудачно.

Подготовка ракет-носителей, разгонных блоков и космических аппаратов к запуску проводится на технических позициях, которые размещены в четырех монтажно-испытательных корпусах. Технические позиции оснащены специальным технологическим и общетехническим оборудованием, подъездными путями и инженерными коммуникациями. Они предназначены для приема ракет-носителей и полезных нагрузок с заводов-изготовителей, их хранения, сборки и испытаний. Здесь же космические аппараты заправляются компонентами топлива и сжатыми газами, производится пристыковка полезных нагрузок к ракетам-носителям.

Монтажно-испытательный корпус ракеты-носителя «Протон» - уникальное сооружение, состоящее из собственно монтажно-испытательного зала площадью более 1500 квадратных метров и множества служебных помещений с пультовыми, аппаратными, лабораториями и другими службами.

Запуск ракет-носителей «Протон» производится с двух стартовых площадок, каждая из которых имеет по две стартовые позиции, командный пункт, хранилища горючего и окислителя, холодильные центры, высоковольтные подстанции и другие объекты инфраструктуры.

В 1996 году «Протон» первым из отечественных ракет-носителей вышел на мировой рынок коммерческих услуг по запуску космических аппаратов, его маркетингом занимается компания International Launch Services.

За время эксплуатации ракета неоднократно совершенствовалась. Сейчас заканчивается очередной этап ее модернизации. Новый «Протон-М» будет иметь более совершенную систему управления. Уменьшится загрязнение окружающей среды остатками топлива в районах падения отработавших ступеней.

Ракетно-космический комплекс «Зенит»

Самым новым среди ракетно-космических комплексов космодрома Байконур является «Зенит». Его создание было начато в 1976 г. и велось параллельно с разработкой многоразовой космической системы «Энергия-Буран». Доработанные первые ступени ракеты-носителя «Зенит» использовались в качестве боковых блоков ракеты-носителя «Энергия».

Ракета-носитель «Зенит» выполнена по двухступенчатой схеме и способна выводить на опорную орбиту высотой 200 км и наклонением 51° полезную нагрузку массой до 13,7 тонны. На обеих ступенях используются экологически чистые компоненты топлива - жидкий кислород и керосин.

На стартовой позиции, занимающей площадь 113 га, имеются две пусковые установки, криогенный центр и более 50 технологических систем. Все операции по транспортировке, установке ракеты на пусковое устройство, стыковке заправочных и других коммуникаций производятся автоматически. Старт ракеты может быть произведен уже через полтора часа после ее установки на стартовое сооружение. Даже в случае отмены пуска работы по приведению ракеты в исходное состояние выполняются при дистанционном управлении из командного пункта.

Техническая позиция ракетно-космического комплекса «Зенит» включает монтажно-испытательный корпус, хранилища ракет-носителей и космических аппаратов, технические здания и другие сооружения.

В конце 80-х годов космические программы страны подверглись серьезному сокращению. Многие новые спутники, ориентированные на «Зенит», так и не были созданы. Поэтому нагрузка на ракетно-космический комплекс выпала невысокая - всего осуществлено 32 пуска. Вместе с тем у создателей комплекса родилась новая идея производить пуски ракеты-носителя с плавучей платформы. Тем самым существенно расширяются ее возможности за счет перемещения точки старта к экватору. Проект получил название «Морской старт». В нем участвуют фирмы Украины. России, США и Норвегии. Первый успешный пуск «Зенита-31» с платформы «Одиссей» состоялся 28 марта 1999г.

Ракетно-космический комплекс «Циклон»

Генеральным направлением работ при создании ракетно-космического комплекса «Циклон» было повышение безопасности обслуживающего персонала при подготовке ракеты-носителя на стартовой позиции. Разработчикам «Циклона» в полной мере удалось реализовать концепцию «безлюдного старта». В период предстартовой подготовки ракеты-носителя и космического аппарата на пусковой установке управление всем оборудованием комплекса ведется дистанционно с командного пункта.

Ракета-носитель «Циклон» создана на базе межконтинентальной баллистической ракеты Р-36, разработанной конструкторским бюро «Южное» под руководством главного конструктора М.К. Янгеля.

Запуски ракеты-носителя «Циклон» были начаты в 1967 г. Стартовая масса этой двухступенчатой ракеты (без учета массы космического аппарата) составляет 178,6 тонны. Ракета «Циклон» обеспечивает вывод на круговые орбиты высотой 200 км и наклонением 65° и 90° космических аппаратов массой 3,2 и 2,7 тонны соответственно. В настоящее время данная ракета используется только для запуска космических аппаратов серии «Космос».

Элементы наземной инфраструктуры ракетно-космического комплекса «Циклон» компактно расположены на левом фланге космодрома. Стартовая позиция оборудована двумя пусковыми установками, одна из которых сейчас законсервирована. Подготовка ракеты-носителя и полезных нагрузок производится в одном монтажно-испытательном корпусе.

Недостатком ракетно-космического комплекса «Циклон» является высокая токсичность компонентов топлива, создающая опасность загрязнения окружающей среды в случае аварии. Однако этот недостаток в значительной мере компенсируется высокой надежностью комплекса. На сегодняшний день проведено уже более сотни запусков ракеты-носителя «Циклон», среди которых нет ни одного аварийного.

Ракетно-космический комплекс «Энергия-Буран»

В состав ракетно-космического комплекса «Энергия-Буран» входят универсальная сверхтяжелая ракета-носитель «Энергия», орбитальный корабль «Буран», а также средства наземной космической инфраструктуры ракеты-носителя и орбитального корабля.

Ракета-носитель «Энергия» представляет собой двухступенчатую ракету, выполненную по схеме «пакет» с боковым размещением выводимого полезного груза. Ее первая ступень состоит из четырех боковых блоков высотой 40 м и диаметром 4 м Боковые блоки размещены вокруг центрального блока, его высота 60 м, диаметр 8 м. Двигатели первой ступени работают на кислородно-керосиновом топливе, второй ступени - на кислородно-водородном топливе. Стартовая масса ракеты-носителя составляет 2400 тонн. «Энергия» способна вывести в околоземное космическое пространство полезный груз массой более 100 тонн. В создании ракеты-носителя «Энергия» принимали участие многие предприятия страны во главе с Ракетно-космической корпорацией «Энергия» им. С.П. Королева. Создание ракетно-космического комплекса стало выдающимся достижением отечественных конструкторов ракетно-космической техники.

Орбитальный корабль «Буран» - космический корабль многоразового использования, способный совершать длительные полеты, орбитальное маневрирование, управляемый спуск и самолетную посадку на специально оборудованный аэродром.

С помощью «Бурана» можно доставлять в космос и возвращать на Землю космонавтов и полезные грузы массой до 30 тонн, а также проводить ремонт и обслуживание космических аппаратов непосредственно на орбите. Длина орбитального корабля 36,4 м, высота 16,45 м, максимальная стартовая масса 105 тонн.

Технический комплекс многоразовой космической системы (ИКС) «Энергия-Буран» расположен в 5 км от старта, В его составе находятся сооружения поистине грандиозных размеров. К ним относится монтажно-испытательный корпус ракеты-носителя «Энергия», где собирается и проходит весь цикл испытаний ракета-носитель. Он представляет собой самое большое здание космодрома, имеет пять пролетов, его длина 240 м, ширина 190 м и высота 47 м. В наиболее напряженные дни здесь одновременно работали до 2000 человек. Монтажно-испытательный корпус орбитального корабля «Буран» несколько меньше, он имеет длину 224 м, ширину 122 м и высоту 34 м. В его помещениях может вестись одновременно подготовка трех орбитальных кораблей.

Стартовый комплекс МКС «Энергия-Буран» - это огромный наземный комплекс, занимающий площадь более 1000 гектаров. Он состоит из нескольких десятков сооружений, в которых размещены более 50 технологических и 200 технических систем.

Стартовое сооружение МКС «Энергия-Буран» представляет собой заглубленное на пять этажей железобетонное строение с контрольно-проверочной аппаратурой и другим оборудованием. Из монтажно-заправочного корпуса к стартовому сооружению ведут две железнодорожные колеи, разнесенные на 18 м. По ним на старт четырьмя тепловозами вывозится транспортно-установочный агрегат с закрепленными на нем ракетой-носителем «Энергия» и орбитальным кораблем «Буран».

В состав стартового комплекса входит универсальный комплекс «стенд-старт», который не только обеспечивает подготовку и проведение пуска ракеты-носителя, но и с его помощью осуществится динамические и огневые испытания, отрабатывается технология заправки ракеты-носителя «Энергия».

Все системы старта управляются современной мнительной техникой из командного пункта. Высокая степень автоматизации процессов управления обеспечивает возможность обнаружения и устранения более 500 предусмотренных программой нештатных ситуаций.

Уникальным сооружением является и посадочный комплекс орбитального корабля «Буран», который ранее имел в своем составе основной аэродром Юбилейный (Байконур) и два запасных (Симферополь и Хороль). Он предназначен для доставки корабля с завода-изготовителя, обеспечения его посадки при возвращении на Землю, а также послеполетного обслуживания. Кроме своего основного назначения, посадочный комплекс может использоваться как аэродром и принимать самолеты любого класса. Взлетно-посадочная полоса посадочного комплекса имеет длину 4,5 км и ширину 84 м.

Пуски ракеты-носителя «Энергия», проведенные 15 мая 1987 г. с макетом космического аппарата «Полюс» и 15 ноября 1988 г. с орбитальным кораблем «Буран» в беспилотном варианте, - огромный шаг отечественной науки и техники в создании новых средств освоения и исследования космического пространства.

Создание МКС «Энергия-Буран» могло стать новым этапом бурного развития российской ракетно-космической техники. Однако из-за экономических проблем дальнейшие работы по ракетно-космическому комплексу «Энергия-Буран» были приостановлены.

Научно-технический задел, накопленный в процессе создания ракетно-космического комплекса «Энергия-Буран», является ценным национальным достоянием и в настоящее время широко используется во многих сферах человеческой деятельности.
Фотографии РКК «Энергия-Буран»

ХАРАКТЕРИСТИКИ

- Состав КРК

- Цель создания КРК

- Требования, предъявляемые к КРК

- Общие требования к РН

- Общие требования к УТК и УСК

- Энергетические характеристики СрВ

- Эксплуатационные характеристики СрВ

- Экономические характеристики СрВ

- Тактико-технические характеристики

Космический ракетный комплекс (КРК) - это совокупность разнородных по условиям эксплуатации основных компонентов, предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций, обеспечивающих размещение в космическом пространстве различных объектов, включая все технологические операции по подготовке к пуску и его реализацию. В состав КРК входят ракеты-носители конкретного типа с ее возможными модификациями, технические средства, сооружения с техническими системами и коммуникациями, предназначенными для проведения заданной технологии с ракетами космического назначения, собранными на основе данной РН, средств по их подготовке к пуску, содержанию в установленных готовностях, пуску и управлению на активном участке траектории. На рис 9.1 в качестве примера представлен принципиальный состав КРК, который можно разделить на две группы: средства выведения и средства наземного обеспечения (наземный комплекс).

Рис. 9.1. Принципиальный состав космического ракетного

комплекса.

РКН – ракета космического назначения; КСТ – комплекс средств транспортировки; ТК – технический комплекс; СК – стартовый комплекс; АСУПП – автоматизированная система управления подготовкой и пуском; НИК – наземный измерительный комплекс.

Средства выведения (более полное название – средства выведения орбитальных средств) – это космические средства, предназначенные для доставки орбитальных средств с поверхности планеты в заданные области космического пространства с заданными параметрами движения

Средства выведения (СрВ), в соответствии с современным представлением о них, включают в свой состав ряд устройств, обеспечивающих изменения скорости, необходимые для реализации транспортной операции, которые могут включать по необходимости и возвращение полезных грузов на Землю. Формирование его состава в рамках определенного космического ракетного комплекса зависит в первую очередь от его назначения и концепции транспортной операции.

Разбиение наземного комплекса на составные элементы и определение их функций зависит от самых разных причин, например от типа старта или технологических особенностей подготовки РН к пуску. Принципиально важным является полнота функций с тем, чтобы был обеспечен весь цикл работ по обеспечению средств выведения к пуску и пуску.

К настоящему времени существует большое разнообразие КРК, отличающихся друг от друга рядом принципиальных признаком, что позволяет классифицировать КРК по:

Степени мобильности (стационарные, подвижные);

Месту размещения РН в момент старта (наземные, воздушные, корабельные, подводные, шахтные);

Кратности использования материальной части РН (одноразовые, частично

многоразовые, полностью многоразовые).

Выбор конкретной реализации КРК во многом определяется спектром задач, возлагаемых на него, как составную часть ракетно-космического комплекса (РКК) с определенными функциями.

И если первые РКК, созданные на базе межконтинентальных ракет и их модификаций решали одну задачу – сообщение полезному грузу скорости, необходимой для формирования орбиты ИСЗ или отлетной траектории для полета к другим небесным телам, то круг задач по мере развития космической техники расширился и продолжает расширяться. Их многообразие можно условно распределить на две группы: транспортные задачи и задачи, решаемые в составе орбитальных космических комплексов.

Транспортные задачи. Основной транспортной задачей остается выведение полезных грузов на орбиты заданных высот и наклонений. Имея в виду, что при выведении на высоко-энергетические орбиты в состав средств выведения будет входить разгонный блок или межорбитальный транспортный аппарат.

Другой важной транспортной задачей является межорбитальная транспортировка полезных грузов, заключающаяся в изменении высот и наклонений их орбит. Для изменения наклонения и подъема полезных грузов высокие орбиты целесообразно использовать разгонные блоки и межорбитальные транспортные аппараты, а при необходимости существенного изменения наклонения орбиты можно использовать ракетно-аэродинамический маневр орбитальной ступени, т.е. траекторию полета с погружением в атмосферу Земли, разворотом на заданный угол и последующим набором высоты.

Задачи, решаемые в составе орбитальной космической станции. В процессе эксплуатации орбитальной космической станции предполагается выполнения ряда функций, включая:

Смену экипажа;

Доставка на борт станции расходных материалов, исследовательского и специального оборудования;

Возвращение на Землю результатов экспериментов, исследовательского и специального оборудования и элементов орбитальной станции, например, для детального изучения их на Земле после длительного их

функционирования в космическом пространстве.

Приведенный перечень задач далеко не исчерпан и в первую очередь из-за отсутствия в нем задач, характерных для программ Министерства обороны.

Очевидно, что для решения любой возникшей задачи, прежде всего, исследуются возможности существующего парка. В случае, когда по каким-то причинам существующие средства не соответствуют возлагаемым задачам, рассматриваются варианты их модификации, включая создание дополнительных ступеней или КА, которые дополнили бы функции ракетно-космического комплекса до требуемого уровня. Решение о создании нового средства выведения принимается для придания национальному парку средств выведения каких-то новых свойств или повышения его эффективности, как относительно обеспечения национальной космической программы, так и увеличения конкурентоспособности на рынке пусковых услуг.

В соответствие с последовательностью системотехнических процедур процесс создания КРК начинается с анализа целей системы вышестоящего уровня (надсистемы) и определения целей для разрабатываемого объекта. Примером цели надсистемы является создание ракетно-космического комплекса (РКК) для обеспечения определенной космической программы (например, создание в США РКК Saturn 5 - Apollo для обеспечения пилотируемых полетов на Луну, создание в СССР РКК Н1 – Л3 для подобной цели), пополнения национального парка средств выведения для обеспечения спектра перспективных программ или замены морально устаревшего комплекса). Цели создания КРК вытекают из целей соответствующих РКК, находясь на соответствующем уровне иерархии целей («дерева» целей).

В качестве примера рассмотрим государственной программу “Ангара”, разрабатываемую ГК НПЦ им. Хруничева.

Целью программы «Ангара» является разработка семейства космических ракетных комплексов различного класса, превосходящих по уровню своих технико-экономических характеристик лучшие эксплуатируемые и создаваемые ракеты-носители и предназначенные для решения задач в интересах Министерства Обороны РФ, Федеральной космической программы РФ, а также для применения на международном рынке космических услуг по запуску коммерческих КА.

Это семейство комплексов должна обладать:

Более высокими технико-экономическими показателями, а также высокой надежностью в сравнении с существующими и вновь разрабатываемыми зарубежными аналогами;

Возможностью к дальнейшим модификациям, и в первую очередь при создании многоразовых отечественных РН;

Адаптивностью к изменению задач, выполняемых в интересах государства и международного рынка.

После определения цели в рамках концептуального проектирования разрабатывается укрупненная структура технических средств для достижения сформулированной цели и формируются показатели качества, представляющие собой, в первую очередь, количественные характеристики и ограничения, определяющие требования к КРК в целом и каждой из ее компонент следующего уровня. По результатам концептуального (внешнего) проектирования разрабатывается тактико-техническое задание (ТТЗ) на следующий этап жизненного цикла – этап опытно-конструкторских работ, которое утверждается руководителем организации – Заказчика и отрасли Исполнителя. В этом документе формулируется развернутая цель программы на этот этап работ, определяется состав КРК и достаточно подробно рассматриваются как технические требования и ограничения к каждой из его составляющих, так и требования относящихся к вопросам организации работ, обеспечения эксплуатационных характеристик и экономических показателей и сроков выполнения работ.

В частности, в упомянутой программе «Ангара» по результатам концептуального проектирования было разработано тактико-техническое задание на опытно-конструкторские работы (ОКР), в котором в разделе цель программы на этот этап работ содержится три положения:

Цель выполнения ОКР состоит в поэтапном создании перспективного КРК с семейством ракет–носителей на основе единого универсального ракетного модуля в обеспечение гарантированного доступа Российской Федерации в космическое пространство, ее самостоятельности в области космической деятельности вне зависимости от характера и направленности развития военно-политических и экономических взаимоотношений с другими странами.

КРК "Ангара" должен базироваться на космодроме "Плесецк". (Примечание: Должна быть проработана возможность запусков РН с космодромов «Свободный» и «Байконур»)

КРК "Ангара" разрабатывается как комплекс двойного применения для запусков КА в интересах Минобороны РФ, по Федеральной космической программе и по коммерческим программам. КРК предназначен для выведения КА различного назначения на низкие, средние, высокие круговые и эллиптические орбиты (в том числе солнечно-синхронные, геостационарную, приполярные, полусуточные), а также на отлетные траектории к планетам Солнечной системы.

В ТТЗ сформулированы как требования к КРК в целом, так и каждому его компоненту в соответствии с определенной в рамках концептуального проектирования структурой комплекса (см. Рис.9.1).

Ниже, в качестве примера, в сокращенном виде приведены также сформулированные в этом документе общие требования к РН тяжелого класса и требования к стартовому и техническому комплексам.

Общие требования к РН

Энергетические возможности РН тяжелого класса (РН с РБ) должны обеспечивать выведение с космодрома «Плесецк» полезных грузов, примерный перечень которых приведен в специальном приложении. При этом разработчиком должны быть проработаны пути реализации энергетических возможностей РН, достаточных для выведения:

На круговую орбиту с высотой 200 км и наклонением 63 град. полезного груза массой 24,0 т;

На круговую орбиту высотой 2000 км и наклонением 63 град. полезного груза массой 16 т;

На геостационарную орбиту полезного груза массой 3,5 т.

Примечания:

1. Расчеты предельных энергетических возможностей РН (РН с РБ) по выведению КА на их рабочие орбиты должны быть проведены с учетом выделенных районов падения отделяющихся частей РКН.

2. Расчеты энергетических возможностей РН (РН с РБ) должны быть проведены исходя из условия непрохождения трасс выведения над густонаселенными районами РФ и территорией других государств.

3. В ходе эскизного проектирования должны быть оценены энергетические возможности РН с РБ по выведению полезных грузов в любую по долготе точку геостационарной орбиты, на высокие круговые (в том числе полусуточные, приполярные) и высокоэллиптические орбиты, а также на отлетные траектории к планетам Солнечной системы.

4. Оценки энергетических возможностей РН с РБ по выведению полезного груза на геостационарную орбиту должны быть проведены для традиционных схем выведения, для схем с биэллиптическим переходом и с использованием гравитационного поля Луны.

5. Вероятность того, что энергетические возможности РН и РБ достаточны для выполнения задач выведения, (P дост) должна быть не менее 0,9985.

Должны быть проведены расчеты предельных энергетических возможностей РН (РН с РБ) при их пусках с космодромов «Свободный» и «Байконур».

Общие требования к УТК и УСК

УСК и УТК должны создаваться из условия гарантированной подготовки и пуска РКН легкого, среднего и тяжелого классов и обеспечивать:

Совместную среднегодовую производительность по подготовке и пуску 10 РКН тяжелого класса;

Время нахождения УСК в «Готовности №1» не менее 5 суток.

На УСК и УТК должен быть обеспечен единый цикл подготовки к пуску семейства РКН, предусматривающий совмещение по времени подготовки РН и КА.

В качестве основного варианта создания УСК и УТК должен быть рассмотрен вариант на базе космического ракетного комплекса «Зенит», строящегося на космодроме «Плесецк»;

При разработке УТК, УСК и АСУ ПП РКН должен быть использован задел по ранее разработанным комплексам.

Технический комплекс должен обеспечивать:

Выполнение основных и вспомогательных технологических операций по приему, контролю и содержанию в готовностях РН, сборку, испытания отдельных ступеней РН, стыковку и проверку РКН;

Проведение работ по понижению готовности (в том числе до состояния поставки) РН, прием РКН возвращаемых с универсального стартового комплекса при несостоявшемся пуске;

Доставку РН, из МИКа в хранилище технического комплекса и обратно.

Производительность УТК по классам РН (РКН) должна быть не ниже производительности УСК.

УТК должен допускать одновременное выполнение операций проверки и подготовки РН (РКН) различных классов на рабочих местах подготовки и независимость проведения подготовки РН (РКН) на УТК от проведения предстартовой подготовки и пуска РКН на СК.

Рабочие места подготовки РН (РКН), а также места хранения РН (РКН) на УТК должны быть универсальными и предназначаться для подготовки и хранения РН (РКН) легкого, среднего и тяжелого классов.

УСК должен обеспечивать:

Транспортировку, проведение испытаний, подготовку и пуск РКН;

Стоянку в течение необходимого времени на пусковых установках заправленных и не заправленных РКН легкого, среднего и тяжелого классов в соответствии с требованиями;

Слив компонентов топлива в случае несостоявшегося пуска;

Сохранность основных сооружений КРК при взрыве (пожаре) РКН на ПУ, либо одного из хранилищ КРТ, либо объекта системы газоснабжения;

Дистанционное автоматизированное управление технологическими операциями и контроль параметров технологического оборудования, бортовых систем РН и КА при подготовке к пуску, пуске и снятии РН с ПУ в случае несостоявшегося пуска;

Эвакуацию личного состава боевых расчетов при возникновении аварийных ситуаций на комплексе;

Автоматическую киносъемку и телевизионное наблюдение технологических процессов на комплексе, а также видеозапись изображения с устройством «стоп-кадр» и привязкой кадров к сигналам единого времени;

Контроль допустимой концентрации паров и газов в сооружениях комплекса со световой и звуковой сигнализацией;

Технологическую связь (МШГС);

Автономное энергопитание на весь цикл подготовки РКН

Для создания конкретного средства выведения ключевыми в Техническом задании являются требования к энергетическим, эксплуатационным и экономическим характеристикам. Ниже представлен примерный состав таких характеристик.

Энергетические характеристики.

Под энергетическими характеристиками понимают величину массы полезной нагрузки, выводимой на заданную орбиту. Ввиду того, что для разных КА заданными являются орбиты различной высоты и наклонения, то обычно энергетические характеристики нормируются для некоторой условной орбиты, например – стандартной (Н = 200 км, i = 90 град).

Учитывая конструктивные особенности и назначение конкретного типа СВ, определяющих схему выведения полезного груза, в ТТЗ может быть задана одна или несколько из следующих орбит выведения:

Незамкнутая с отрицательной величиной перигея

Круговая с заданной высотой и наклонением

Эллиптическая с заданной величиной апогея и перигея

Переходная к ГСО

Геостационарная

Солнечно-синхронная с заданной высотой и наклонением

Отлетные траектории к орбитам планет Солнечной системы

Совокупность нескольких орбит выведения для универсальных СВ.

При выведении на незамкнутую орбиту в ТТЗ обычно задается импульс скорости, необходимый для перевода полезного груза на рабочую орбиту, который реализуется с помощью двигательной установкой КА или с помощью блока довыведения.

При выведении полезных грузов на высоко энергетических орбит в ТТЗ задается схема выведения (апогейная, перигейная и т.п., число импульсов перехода и др.).

Для многоразовых орбитальных ступеней в ТТЗ задается величина импульса скорости, необходимого для схода с орбиты, а также величина бокового маневра на участке спуска с орбиты.
Эксплуатационные характеристики.

К эксплуатационным характеристикам относятся характеристики, связанные с подготовкой и запуском СрВ, а для многоразовых СрВ – также и с межполетным обслуживанием. В первую очередь это временные характеристики, к которым относятся следующие:

Время транспортировки СрВ с завода-изготовителя на космодром;

Время подготовки СрВ на техническом и стартовом комплексах

Время пуска СрВ из различных степеней готовности и максимальная

продолжительность нахождения СрВ в этих готовностях,

время выведения ПГ на заданную орбиту;

Время межполетного обслуживания многоразовых СрВ,

Необходимость обеспечения быстрой встречи на орбите для проведения операций по обслуживанию, снабжению и особенно спасательных операций, предъявляют определенные требования к энерговооруженности и другим эксплуатационным характеристикам средств выведения. Для многоразовых ступеней СрВ в ТТЗ задается время спуска и посадки. Требования по надежности задаются вероятностью успешного выведения ПГ на заданную орбиту. Для пилотируемых СрВ, кроме того, задается вероятность обеспечения безопасности экипажа с учетом надежности как СрВ в целом, так и средств спасения (САС, катапультируемая кабина и т.п.). Кроме того, в ТТЗ может задаваться надежность отдельных систем и агрегатов, и в первую очередь надежность ДУ, в том числе с учетом системы аварийной защиты (САЗ).

Экономические характеристики СрВ.

Экономические характеристики определяются статьями стоимостных затрат на программу пусков, включая:

Стоимость разработки (Включая стоимость испытаний) - ;

Стоимость изготовления - ;

Стоимость эксплуатации - .

Стоимость разработки и испытания практически не зависят от общего количества запусков в программе. При малом количестве запусков затраты, на эти статьи являются определяющими, что требует упрощения процесса разработки СрВ за счет разумного снижения ряда основных характеристик.

При большом количестве запусков в программе возрастает доля общих затрат на изготовление и эксплуатацию при одновременном снижении затрат на изготовление каждого экземпляра СрВ и его эксплуатацию при одноразовом запуске. Это требует снижения удельной стоимости выведения ПГ, например, за счет многоразового использования СрВ.

Из этого достаточно большого перечня характеристик часто для обобщенного представления о РН, как летательном аппарате, используется более краткий перечень, получивший название тактико-технические характеристики и включающий в свой состав:

Диапазон параметров орбиты назначения (высоты перигея и апогея,

наклонение);

Соответствующую определенным параметрам орбиты назначения массу полезного груза;

Точность выведения, определяемую допускаемым разбросом

параметров орбиты;

Допустимый разброс времени выведения на орбиту;

Время подготовки и осуществления запуска.

Литература

1. Сердюк В.К., Толяренко Н.В., Хлебникова Н.Н. Транспортные средства обеспечения космических программ/ Под ред. Мишина В.П.//Итоги науки и техники: Серия Ракетостроение и космическая техника. М.: ВИНИТИ. 1990. Том 11. 276 с.

2. Сердюк В.К., Толяренко Н.В. Межорбитальные транспортные аппараты/ Под ред. Константинова М.С.// Итоги науки и техники: Серия Ракетостроение и космическая техника. М.: ВИНИТИ. 1989. Том 10. 282 с .

3. Ракеты-носители (В.А.Александров, В.В.Владимиров, Р.Д.Дмитриев, С.О.Осипов; Под ред. С.О.Осипова – М.: Воениздат, 1981. –315 с.

4. Введение в аэрокосмическую технику: Учеб. Пособие/ В.Н. Кобелев,

А.Г.Милованов, А.Е. Волхонский; Под редакцией В.Н. Кобелева; МГАТУ. М.,

Целью государственной политики в ракетно-космической сфере предусматривается формирование экономически устойчивой, конкурентоспособной, диверсифицированной ракетно-космической промышленности, обеспечение гарантированного доступа и необходимого присутствия России в космическом пространстве.

Капитальные вложения на реконструкцию и техническое перевооружение предусматривают:

адресную инвестиционную поддержку внедрения специального технологического оборудования, обеспечивающего реализацию базовых технологий производства изделий РКТ, предусмотренных ФКПР-2015 и ФЦП «Развитие ОПК-2015»;

повышение общего технического уровня предприятий, производящих РКТ за счет автоматизации технологических процессов, обеспечивающих снижение трудоемкости, повышение качества и надежности изделий РКТ;

создание технологических условии для широкого внедрения информационных технологических процессов (ИПИ-технологий).

Основная доля этих инвестиций формируется в рамках ФКПР-2015 и ФЦП «Развитие ОПК-2015».

Приоритетными направлениями государственной политики в этой области являются следующие.

Первое - создание космических комплексов и систем нового поколения с техническими характеристиками, обеспечивающими их высокую конкурентоспособность на мировом рынке:

развитие современных средств выведения (модернизация действующих ракетоносителей и разработка новых ракет-носителей и разгонных блоков, создание ракеты-носителя среднего класса для выведения пилотируемого космического корабля нового поколения), космических спутников с увеличенным сроком активного существования;

подготовка к реализации прорывных проектов в области космических технологий и исследований космического пространства.

Второе - завершение создания и развитие системы ГЛОНАСС:

развертывание спутниковой группировки на базе аппаратов нового поколения с длительным сроком активного существования (не менее 12 лет) и повышенными техническими характеристиками;

создание наземного комплекса управления и создание оборудования для конечных пользователей, его продвижение на мировой рынок, обеспечение сопряженности аппаратуры ГЛОНАСС и GPS.

Третье - развитие спутниковой группировки, в том числе создание группировки спутников связи, обеспечивающих рост использования всех видов связи - фиксированной, подвижной, персональной (на всей территории Российской Федерации); создание группировки метеорологических спутников, способных передавать информацию в реальном масштабе времени.

В долгосрочной перспективе интересы поддержания высокой конкурентоспособности на рынке передачи информации потребуют качественного скачка в повышении интервала «конкурентного существования» спутников связи. Это может быть достигнуто только путем создания технологии производства «многоразовых» спутников связи, т.е. таких, которые будут изначально проектироваться и создаваться с возможностью их обслуживания, заправки ракетным топливом, ремонта и модернизации непосредственно на орбите. Итогом такого технологического развития может стать появление к 2025 году массивных орбитальных платформ, на которых будет размещаться различная целевая аппаратура и другое оборудование, в т.ч. энергетическое, допускающее обслуживание или замену. В этом случае рынок спутникового производства претерпит существенные структурные и количественные изменения.

При этом, невзирая на то, что в настоящее время российское производство спутников практически не представлено ни на рынке готовых изделий, ни на рынке отдельных комплектующих, России необходимо продолжать усилия по выходу в данный сегмент рынка. При этом целью этих усилий может быть не только завоевание некоторой рыночной доли, но интересы технологического развития, а также национальной безопасности.

С этой точки зрения наибольший интерес представляет международный проект Blinis - программа передачи технологий по интеграции модуля полезной нагрузки между Thales Alenia Space (Франция) и ФГУП НПО Прикладной механики им. М.Ф.Решетнева.

Четвертое - расширение присутствия России на мировом космическом рынке:

удержание лидирующих позиций на традиционных рынках космических услуг (коммерческие пуски - до 30%);

расширение присутствия на рынке производства коммерческих космических аппаратов, расширение продвижения на внешние рынки отдельных компонент ракетно-космической техники и соответствующих технологий;

выход на высокотехнологические сектора мирового рынка (производство наземной аппаратуры спутниковой связи и навигации, дистанционное зондирование земли);

создание и модернизация системы российского сегмента международной космической станции (МКС).

Для всех сегментов рынка по производству носителей в настоящее время характерны превышение предложения над спросом и соответственно высокий уровень внутренней конкуренции - в условиях стагнации на рынке производства спутников в начале 2000-х гг. это уже привело к значительному падению цен на рынке запусков.

В среднесрочной перспективе в условиях незначительного роста количества производимых спутников уровень рыночной конкуренции во всех сегментах возрастет еще более, когда на рынок выйдут «тяжелые» и «легкие» носители таких стран, как Япония, Китай, Индия.

В долгосрочной перспективе объемы и структура рынка носителей будет напрямую зависеть от ситуации на «ведущих» по отношению к нему рынках: информационных и производства спутников, в частности:

на рынке «тяжелых» и «средних» носителей от перехода к «многоразовым» спутникам связи, развития рынков космического производства и космического туризма;

на рынке «легких» носителей от возможности перехода информации ДЗЗ в разряд «сетевых товаров».

Пятое - проведение организационных преобразований в ракетно-космической промышленности.

К 2015 году будут образованы три-четыре крупные российские ракетно-космические корпорации, которые к 2020 году выйдут на самостоятельное развитие и будут полностью обеспечивать выпуск ракетно-космической техники для решения экономических задач, задач обороноспособности и безопасности страны, эффективную деятельность России на международных рынках.

Шестое - модернизация наземной космической инфраструктуры и технологического уровня ракетно-космической промышленности:

техническое и технологическое перевооружение предприятий отрасли, внедрение новых технологий, оптимизация технологической структуры отрасли;

развитие системы космодромов, оснащение новым оборудованием наземных средств управления, систем связи, экспериментальной и производственной базы ракетно-космической промышленности.

При инерционном варианте развития производство продукции ракетно- космической промышленности к 2020 году - на 55-60% к уровню 2007 года.

• 1. Частичным техническим и технологическим перевооружением отрасли;
• 2. Реализацией межведомственных и ведомственных целевых программ;

государственных нужд в космических средствах и услугах для обороны, социально-экономической и научной сфер, реализацией ФЦП «ГЛОНАСС» и созданием конкурентоспособной космической транспортной системы с раке- той-носителем среднего класса повышенной грузоподъемности.

При инновационном варианте развития производство продукции ракетно-космической промышленности вырастет к 2020 году - в 2,6 раза к уровню 2007 года.

Рост производства по данному варианту будет обеспечен:

• 1. Интенсивным техническим и технологическим перевооружением с 2008 года;
• 2. Реализацией полного перечня федеральных и ведомственных целевых программ, обеспечивающих развитие ракетно-космической промышленности и возможность создания ракетно-космической техники нового поколения с 2012 года;
• 3. Обеспечением безусловного удовлетворения

государственных нужд в космических средствах и услугах для обороны, социально-экономической и научной сфер, дополнительно к инерционному сценарию реализацией проекта перспективной пилотируемой транспортной системы;

4. Завершением организационно-структурных

преобразований предприятий отрасли и созданием системообразующих интегрированных структур, связанных единой направленностью деятельности и отношениями собственности;

• 5. Обеспечением уровня загрузки производственных мощностей к 2020 году 75 процентов;
• 6. Выполнением в полном объеме долгосрочной программы научноприкладных исследований и экспериментов по различным научным направлениям с созданием опережающего аппаратурного задела для ракетно-космической промышленности;
• 7. Строительством космодрома «Восточный» в целях обеспечения Российской Федерации независимого доступа в космос во всем спектре решаемых задач;
• 8. Решением кадровых проблем отрасли.

Дополнительный прирост производства продукции ракетно-космической промышленности по инновационному варианту по отношению к инерционному составит в 2020 - 115-117 млрд, рублей.

1

Настоящая статья посвящена описанию модели обеспечения готовности технологического оборудования ракетно-космических комплексов к целевому применению с учетом стоимости выбранной стратегии пополнения ЗИП. Обосновывается задача определения совокупности оптимальных стратегий пополнения элементов ЗИП каждой номенклатуры по критерию «готовность – стоимость» с учетом параметров безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости. Для решения оптимизационной задачи анализируются известные модели обоснования требований к системам обеспечения запасами, которые основаны на методах расчета их оптимальной структуры, номенклатуры и количества элементов ЗИП, а также периодичность пополнения конкретной номенклатуры ЗИП. Предлагаемая модель позволяет определять величину затрат на реализацию стратегии пополнения элементов ЗИП одной номенклатуры в течение назначенного срока службы оборудования на основе использования критерия «готовность – стоимость» и учитывает параметры безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости этого оборудования. В статье приводится пример применения моделей для выбора оптимальных стратегий пополнения комплекта ЗИП агрегата заправки.

модель обеспечения готовности

ресурсоемкость эксплуатационных процессов

системы обеспечения запасами

коэффициент готовности

1. Бояршинов С.Н., Дьяков А.Н., Решетников Д.В. Моделирование системы поддержания работоспособного состояния сложных технических систем // Вооружение и экономика. – М.: Региональная общественная организация «Академия проблем военной экономики и финансов», 2016. – № 3 (36). – С. 35–43.

2. Волков Л.И. Управление эксплуатацией летательных комплексов: учеб. пособие для втузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1987. – 400 с.

3. Дьяков А.Н. Модель процесса поддержания готовности технологического оборудования с обслуживанием после отказа // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. Вып. 651. Под общ. ред. Ю.В. Кулешова. – СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2016. – 272 с.

4. Кокарев А.С., Марченко М.А., Пачин А.В. Разработка комплексной программы повышения ремонтопригодности сложных технических комплексов // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 4–3. – С. 501–505.

5. Шура-Бура А.Э., Топольский М.В. Методы организации, расчета и оптимизации комплектов запасных элементов сложных технических систем. – М.: Знание, 1981. – 540 с.

В течение последних лет в научных исследованиях, посвященных созданию и эксплуатации сложных технических систем (СТС), значительное развитие получил подход повышения эффективности их функционирования за счет снижения стоимости жизненного цикла (ЖЦ) этих систем. Управление стоимостью ЖЦ СТС позволяет получить превосходство перед конкурентами за счет оптимизации затрат на приобретение и владение продукцией.

Указанная концепция актуальна и для ракетно-космической техники. Так, в Федеральной космической программе РФ на 2016-2025 гг. в качестве одной из приоритетных задач постулируется задача повышения конкурентоспособности существующих и перспективных средств выведения.

Существенный вклад в стоимость услуг по выведению на орбиту полезных нагрузок вносят затраты на обеспечение готовности технологического оборудования (ТлОб) ракетно-космических комплексов (РКК) к целевому применению. Эти затраты включают затраты на закупку комплектов ЗИП (запасные части, инструменты и принадлежности), их доставку, хранение и обслуживание.

Вопросу обоснования требований к системам обеспечения запасами (СОЗ) посвящено множество работ таких авторов, как А.Э. Шура-Бура, В.П. Грабовецкий, Г.Н. Черкесов, в которых предлагаются методы расчета оптимальной структуры СОЗ, номенклатуры и количества элементов ЗИП. При этом периодичность (стратегия) пополнения конкретной номенклатуры ЗИП, существенно влияющая на стоимость доставки, хранения и обслуживания ЗИП, либо считается заданной, либо остается за рамками исследований.

S1 - работоспособное состояние ТлОб;

S2 - состояние отказа, выявление причины отказа;

S3 - ремонт, замена элемента ЗИП;

S4 - ожидание поставки элемента ЗИП при отсутствии на объекте эксплуатации;

S5 - контроль технического состояния после ремонта.

Рис. 1. Граф модели обеспечения готовности

Таблица 1

Законы переходов от i-го к j-му состоянию графа

			p23 = PДостЗИП	p24 = 1 - PДостЗИП

Цель исследования

В этой связи задача разработки модели обеспечения готовности ТлОб РКК к целевому применению, с учетом стоимости выбранной стратегии пополнения ЗИП, становится особенно актуальной.

Материалы и методы исследования

Для определения коэффициента готовности ТлОб РКК воспользуемся следующим выражением:

где K Гh - коэффициент готовности h-го элемента, зависящий от показателей безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости;

H - число элементов.

Опишем зависимость коэффициента готовности оборудования от показателей безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости h-го элемента оборудования графовой моделью реализуемых на этом оборудовании эксплуатационных процессов.

Сделаем допущение, что оборудование может находиться одновременно только в одном состоянии i = 1, 2, …, n из множества возможных Е. Поток изменения состояний простейший. В начальный момент времени t = 0 оборудование находится в работоспособном состоянии S1. Через случайное время τ1 оборудование мгновенно переходит в новое состояние j∈E с вероятностью p ij ≥ 0, причем для любого i∈E. В состоянии j оборудование пребывает случайное время, прежде чем переходит в следующее состояние. В этом случае законы переходов от i-го к j-му состоянию графа могут быть представлены в следующем виде (табл. 1).

Для построения аналитической зависимости используются следующие частные показатели системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР):

ω1 - интенсивность отказа элемента;

ω3 - параметр потока восстановления отказов (параметр Эрланга);

ω5 - параметр потока отказов, выявляемых при контроле технического состояния ТлОб после установки элементов ЗИП (обусловлен математическим ожиданием срока сохраняемости элемента ЗИП);

ТПост - длительность ожидания поставки элемента ЗИП, отсутствующего на объекте эксплуатации;

Т д - длительность диагностирования, выявления причины отказа, поиска отказавшего элемента;

Т Ктс - длительность контроля технического состояния после замены элемента ЗИП;

n - количество элементов ЗИП одной номенклатуры в составе ТлОб;

m - количество элементов одной номенклатуры в составе ЗИП.

Таблица 2

Зависимости, описывающие свойства графовой модели

Переходы

Для получения аналитических зависимостей, характеризующих модель, использован широко известный подход, приведенный в . Во избежание повторения известных положений опустим вывод и приведем итоговые выражения, характеризующие состояния графовой модели (табл. 2).

Тогда вероятности состояний исследуемого полумарковского процесса:

, (2)

, (3)

, (4)

, (5)

. (6)

Полученные зависимости определяют вероятности нахождения элемента ТлОб в состояниях исследуемого эксплуатационного процесса. Так, например, показатель P1 представляет собой комплексный показатель надежности - коэффициент готовности, а выражение (2) моделирует связь между параметрами безотказности, ремонтопригодности, сохраняемости и интегральным показателем, в качестве которого используется KГh.

Подставив в выражение (2) выражения для эксплуатационно-технических характеристик оборудования из табл. 2, получим выражение, позволяющее оценить влияние элементов одной номенклатуры на коэффициент готовности оборудования:

(7)

где λ h - интенсивность отказа h-го элемента;

t2h - математическое ожидание длительности контроля технического состояния;

t3h - математическое ожидание времени восстановления;

t4h - математическое ожидание длительности ожидания поставки h-го элемента ЗИП, отсутствующих на объекте эксплуатации;

t5h - математическое ожидание срока сохраняемости h-го элемента ЗИП;

Т7h - математическое ожидание длительности контроля технического состояния;

Т10h - период пополнения h-го элемента ЗИП.

Предложенная модель отличается от известных тем, что она позволяет рассчитать значение KГ ТлОб РКК в зависимости от параметров его безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Для определения величины затрат на реализацию стратегии пополнения элементов ЗИП одной номенклатуры в течение назначенного срока службы оборудования можно воспользоваться следующим выражением:

где - затраты на хранение элемента ЗИП одной номенклатуры в период назначенного срока службы ТлОб;

Затраты на поставку элементов ЗИП одной номенклатуры взамен израсходованных в течение назначенного срока службы ТлОб;

Затраты на обслуживание элемента ЗИП одной номенклатуры.

Количество элементов ЗИП одной номенклатуры, необходимое для обеспечения требуемого уровня готовности ТлОб в течение периода пополнения.

Результаты исследования и их обсуждение

Рассмотрим применение моделей для выбора оптимальных стратегий пополнения комплекта ЗИП агрегата заправки, обеспечивающих значение коэффициента готовности агрегата не ниже 0,99 в течение 10 лет эксплуатации.

Пусть поток отказов простейший, параметр потока отказов примем равным интенсивности отказов. Аналогично примем параметры потока ω3 и ω5 как величины обратно пропорциональные математическим ожиданиям длительностей соответствующих процессов.

Для проведения расчетов рассмотрим три варианта стратегий пополнения комплекта ЗИП, являющихся предельными случаями:

Закладка на весь срок службы;

Периодическое пополнение (с периодом 1 год);

Непрерывное пополнение.

В табл. 3 представлены результаты расчетов для комплекта ЗИП агрегата 11Г101, полученные при использовании описанных выше моделей.

Таблица 3

Результаты расчетов

Номенклатура комплекта ЗИП	Стратегия пополнения	Требуемое количество элементов h-й номенклатуры ЗИП для обеспечения требуемого KГ	Стоимость стратегии на срок службы
Номенклатура 1	Закладка на весь срок службы		2 675 ден. ед.
	Периодическое пополнение		2 150 ден. ед.
	Непрерывное пополнение		2 600 ден. ед.
Номенклатура 2	Закладка на весь срок службы		2 390 ден. ед.
	Периодическое пополнение		1 720 ден. ед.
	Непрерывное пополнение		1 700 ден. ед.
Окончание табл. 3
Номенклатура 3	Закладка на весь срок службы		2 735 ден. ед.
	Периодическое пополнение		3 150 ден. ед.
	Непрерывное пополнение		2 100 ден. ед.
Номенклатура 4	Закладка на весь срок службы		2 455 ден. ед.
	Периодическое пополнение		1 800 ден. ед.
	Непрерывное пополнение		3 000 ден. ед.
Номенклатура 5	Закладка на весь срок службы		2 700 ден. ед.
	Периодическое пополнение		2 050 ден. ед.
	Непрерывное пополнение		1 300 ден. ед.

Из анализа табл. 3 следует, что для номенклатур 1 и 4 оптимальной является стратегия периодического пополнения ЗИП, а для номенклатур 2, 3 и 5 - непрерывного пополнения.

Предложена новая модель обеспечения готовности ТлОб РКК, которая может быть применима для решения задачи определения совокупности оптимальных стратегий пополнения элементов ЗИП каждой номенклатуры по критерию «готовность - стоимость» с учетом параметров безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Библиографическая ссылка

Богдан А.Н., Бояршинов С.Н., Клепов А.В., Поляков А.П. МОДЕЛЬ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОТОВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА // Фундаментальные исследования. – 2017. – № 11-2. – С. 272-277;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41934 (дата обращения: 17.10.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Ракетно-космические системы в своем развитии прошли значительный путь от первых немецких ракет V-1 иV-2 до современных ракетоносителей «Протон-М», «Энергия» и «Ангара» советского и российского производства, «ТитанIIIС», «Шаттл» производства США, «Ариан» производства Франции и многих других. В истории космонавтики важными вехами остались достижения советской и российской науки и техники: запуск первого спутника Земли; запуск в космос первого человека; первый выход человека в открытый космос; первый полет в автоматическом режиме многоразового космического корабля «Буран» и др. В настоящее время интенсивное развитие ракетно-космических систем и освоение космоса осуществляют такие страны, как Россия, США, Англия, Франция, Япония, Китай.

Рассмотрим общие положения и принципы конструктивно- технологического членения ракетно-космических систем.

Ракетно-космический комплекс (РКК) представляет собой с овокупность ракетно-космической системы, системы управления полетом и стартового оборудования, расположенного на космодроме. Ракетно-космические системы (РКС) – это транспортные системы, предназначенные для выведения (доставки)полезного груза массойm пг от нескольких десятков килограмм до сотен тонн в заданную точку околоземного или околосолнечного пространства с определенным вектором скорости.

Массу ракетно-космической системы, расходуемую для разгона, называют активной массой (массой топлива) и обозначаютm т. Активная масса делится на две части: первая часть обеспечивает разгон ракетно-космической системы до заданной скорости полета, вторая – управление ракетно-космической системой и компенсацию различных возмущений в полете.

Пассивная масса (масса конструкции) ракетно-космической системы (m к) также делится на две части. В первую входят пассивные массы, обеспечивающие функционирование ракетно-космической системы в течение всего времени полета, во вторую – часть пассивной массы, обеспечивающей хранение активной массы. Активная масса составляет большую часть (до 90%) ракетно-космической системы и расходуется на разгон полезного груза и пассивной массы.

Наиболее эффективным способом разгона ракеты в настоящее время является истечение из сопел ракетных двигателей продуктов сгоранияракетных топли в .

Сумма масс полезного груза m пг, активной массыm т, пассивной массыm к, составляетстартовую массу ракетно-космической системыm ст. При заданной массе полезного грузаm пг стартовая массаm ст зависит от следующих факторов:

– от координат точки пространства и конечной скорости движения ракетно-космической системы на активном участке траектории;

– от сил сопротивления движению ракетно-космической системы по траектории;

– от нагрузок, действующих на ракетно-космическую систему при движении ее по траектории;

– от необходимости корректировки пассивного участка траектории.

Разделение ракетно-космической системы на составные части обусловлено следующими причинами:

– необходимостью отделения отработавших частей конструкции при движении ракетно-космической системы по траектории;

– различием в функциональном назначении смежных элементов конструкции и их различным конструктивным оформлением (например, герметичный бак и ферма);

– сложностью транспортирования нерасчлененного изделия от предприятия - изготовителя к месту старта;

– требованиями удобства технического обслуживания элементов ракетно-космической системы в период ее хранения и подготовки к старту;

– ограничениями, накладываемыми на размеры и конфигурацию обрабатываемых элементов конструкции, в зависимости от имеющихся в распоряжении производства технологических процессов и технологического оборудования;

– необходимостью обеспечения свободного доступа к элементам конструкции для сборки и технического контроля;

– организационными причинами, связанными с сокращением продолжительности цикла изготовления изделия (расширением фронта работ при сборке сложных агрегатов).

Разделение ракетно-космической системы на части позволяет осуществлять параллельное проектирование этих частей группами специалистов и таким образом сократить сроки проектирования изделия и повысить его качество за счет специализации групп.

В производстве разделение ракетно-космической системы на части предопределяет одновременность (параллельность) процессов изготовления деталей и их сборки, что сокращает продолжительность цикла производства. Количество составных частей ракетно-космической системы имеет некоторый оптимум. По мере разукрупнения сборочных единиц сокращается цикл их изготовления, но увеличивается цикл сборки и технического контроля сборочных единиц.

Однотипность конструктивно-технологических решений составных частей позволяет осуществить технологическую специализацию подразделений предприятия (участки сборки топливных емкостей и сухих отсеков, заготовительное производство и т.п.). Технологическая специализация создает предпосылки для механизации и автоматизации выполняемых работ, для рационального использования производственных мощностей, для повышения производительности труда и качества продукции.

Конструктивная и технологическая законченность составных частей дает возможность изготовлять их на специализированных предприятиях - смежниках, способствует развитию специализации и кооперации в ракетостроении.

Ракетно-космическая система состоит из следующих составных частей (рис. 5).

Рис.5. Структура ракетно-космической системы

В головном блоке (ГБ) ракетно-космической системы размещается полезный груз , – различного рода космические аппараты (космический корабль, космическая станция, искусственный спутник планеты, системы телекоммуникаций, аппараты, предназначенные для проведения исследований в космическом пространстве или на планетах, и т. п.).

В состав головного блока помимо полезного груза входит сбрасываемый головной обтекатель (ГО), предохраняющий полезный груз от мощного силового и теплового воздействия набегающего потока атмосферного газа на активном участке полета ракетно-космической системы со сверхзвуковыми скоростями и отделяющийся при выходе за пределы атмосферы.

Ракета-носитель (РН), доставляющая полезный груз в заданную точку околоземного или околосолнечного пространства с заданной по величине и направлению скоростью. В состав ракеты - носителя входят несколькоракетных блоков (РБ). Схемы и примеры типовых компоновок ракетных блоков представлены на рис.6 – 7.

Рис. 6 Схемы последовательной компоновки блоков и ступеней ракетно-космических систем с жидкостными ракетными двигателями:

а – схема «тандем»; б – схема «пакет»

Рис. 7. Схема параллельно-последовательной компоновки блоков и ступеней ракетно-космических систем:

а – все ракетные блоки жидкостные; б – ракетные блоки РБ1А и РБ1Б твердотопливные

Все блоки ракетно-космической системы, объединяются в ступени (С1, С2 и т.д.), состав которых изменяется по мере отделения при движении ракетно-космической системы по траектории.

3. Система управления движением ракетно-космической системы по траектории (см. рис. 2.5) позволяет управлять работой ракетных блоков, отделением элементов конструкции, движением ракетно-космической системы по траектории полета. В ее состав входят чувствительные элементы: измерительные преобразователи (гироскопические устройства, датчики ускорений, давления, расхода топлива и т.п.);бортовые вычислительные комплексы для обработки результатов измерений и выработки управляющих команд; разнообразныеисполнительные механизмы , обеспечивающие требуемые параметры движения и ориентацию ракетно-космической системы в пространстве. Работа элементов системы управления обеспечивается разнообразнымиисточниками энергии (электрическими, пневмогидравлическими, зарядами твердого топлива, взрывчатыми веществами и т.п.). Элементы системы управления рассредоточены по блокам. Связь между элементами системы управления осуществляется с помощью бортовой кабельной сети (БКС).