Влияние показателей надежности бортовых систем на показатели выходного эффекта космических аппаратов

Решетневские чтения

УДК 629.7.01

В. И. Куренков, В. В. Лохматкин

Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс», Россия, Самара

ВЛИЯНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ БОРТОВЫХ СИСТЕМ НА ПОКАЗАТЕЛИ ВЫХОДНОГО ЭФФЕКТА КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Рассматривается влияние частичных отказов бортовых систем космических аппаратов на показатели целевой эффективности космической системы наблюдения. На основе математических моделей отказов построена зависимость влияния показателей надежности космического аппарата на выходной эффект космического аппарата наблюдения. Разработан алгоритм имитационного моделирования для прогнозирования целевой эффективности космической системы наблюдения.

В различных режимах функционирования космических аппаратов наблюдения (КАН) встречаются частичные отказы элементов бортовых систем (БС), приводящие к снижению требуемых показателей целевой эффективности (детальности и периодичности наблюдения, производительности съемки и оперативности доставки информации на Землю). При возникновении таких отказов происходит перерыв в работе целевой аппаратуры или наблюдается несоответствие выходных параметров обеспечивающей аппаратуры заданным в тактико-техническом задании (ТТЗ). Используемые методы для прогнозирования влияния показателей надежности КАН на показатели целевой эффективности базируются на статистических данных, однако для КАН с новым составом бортовых систем имеющийся статистический материал нельзя использовать в полной мере. Поэтому на этапе проектирования для оценки влияния отказов элементов бортовых систем на целевые показатели эффективности КАН предлагается использовать метод имитационного моделирования.

Основной целью исследования является разработка алгоритма имитационного моделирования отказов элементов БС на основе математических моделей отказов для учета влияния показателей надежности на производительность КАН. На основе таких моделей можно построить зависимость влияния показателя надежности КАН на показатели производительности космической системы наблюдения. С помощью такой зависимости, с одной стороны, можно выявить наиболее критичные элементы и повысить надежность БС, с другой стороны, нормировать надежность КАН с целью обеспечения выходного эффекта, заданного в ТТЗ.

При разработке алгоритма имитационного моделирования отказов БС должно учитываться то обстоятельство, что программный модуль, построенный на основе этого алгоритма, предполагается использовать в составе программы имитации орбитального полета и целевого функционирования КАН.

Исходными данными для построения алгоритма имитационного моделирования отказов БС являются следующие:

- срок активного существования КАН;

- дерево отказов КАН, построенное на основе анализа работоспособности бортовых систем;

- логическая функция отказов работоспособного состояния КАН в зависимости от состояния логических переменных, имитирующих состояние (работоспособное или неработоспособное) БС.

В алгоритме реализуется расчет случайного времени отказа БС и подсчитывается текущее время в процессе имитационного орбитального полета КАН. Далее сравнивается случайное время отказа с текущем временем полета и функционирования КАН. В случае равенства этих времен вызывается генератор случайных чисел с целью назначения с помощью имитационного моделирования времени простоя целевой аппаратуры. Далее анализируется попадание текущего времени в интервал между временем отказа, а также временем отказа и временем простоя в работе целевой аппаратуры. В случае выполнения условия логической переменной отказавшей БС присваивается значение «ложь», а в противном случае -«истина».

Алгоритм имитационного моделирования отказов может быть использован при разработке программного обеспечения для прогнозирования целевых показателей эффективности с учетом показателей надежности БС КАН.

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космическихаппаратов

V. I. Kurenkov, V. V. Lokhmatkin State Research-and-Production Space-Rocket Center «TsSKB-Progress», Russia, Samara

THE EFFECT OF ONBOARD SYSTEM RELIABILITY INDEX UPON SPACECRAFT OUTPUT EFFECT

The paper deals with the space observation system goal efficiency effect of partial spacecraft onboard systems failures. Dependence of spacecraft reliability index effect upon sensing satellite output effect is derived on the basis of mathematical failure model. Simulation algorithm is derived for the space observation system efficiency prediction.

© Куренков В. H., HoxMaTKHH B. B., 2009

УДК 629.78:621.8

А. В. Леканов, А. Б. Гурылев, Д. А. Черепанов

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

П. Н. Сильченко, Е. С. Новиков

Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

НЕКОТОРЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ ПРИВОДОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ АВТОМАТИКИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Рассматриваются методы обеспечения требуемых функционально-эксплуатационных показателей зубчатых передач приводов исполнительной автоматики космических аппаратов при уменьшенных весо-габаритных параметрах.

Надежность и работоспособность, с одновременным обеспечением требуемых функционально-эксплуатационных показателей, при повышенном коэффициенте полезного действия и низких значениях массогабаритных характеристик, приводов исполнительной автоматики (ИА), в настоящее время являются определяющим условием конкурентоспособности космических аппаратов (КА) в целом на внутреннем и мировом рынках.

К приводам исполнительной автоматики КА можно отнести приводы раскрытия антенн, механизмы поворота антенн и солнечных батарей и др.

Приводы ИА состоят из электродвигателя и, в основном, из набора обычных цилиндрических зубчатых передач с различными дополнительными приспособлениями, например ограничения нагрузки, или другими устройствами.

В зависимости от назначения к приводам ИА предъявляются различные требования по условиям их работы, нагружения и ресурса. Одни приводы эксплуатируются непрерывно, в период всего срока активного существования (САС), другие предназначены для приведения в движение какого-либо механизма один раз за весь период эксплуатации (приводы разового срабатывания, на-

пример раскрытия солнечных батарей, и др.). Следовательно, к функционально-эксплуатационным показателям зубчатых передач этих приводов должны предъявляться при проектировании и различные требования.

Одним из основных критериев работоспособности зубчатых передач, приводов однократного действия является контактная и изгибная прочность, увеличить которую можно вариацией геометрических параметров зацепления, выбором материала с наилучшими физико-механическими свойствами или применением наиболее совершенного способа упрочнения поверхности зубьев. Одним из основных критериев работоспособности зубчатых передач приводов, рассчитанных на весь САС КА, является контактная прочность поверхности сопрягающихся зубьев, изгибная прочность, а также износостойкость и точность. При этом приводы должны иметь минимальные весо-габаритные показатели.

Очевидно, что при расчете по существующим ГОСТам и выполнении всех этих требований имеются противоречия, которые необходимо решать с помощью применения новых методов расчета, приемов конструирования, применения новых материалов и методов их упрочнения. На-