СПОСОБ ОГНЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ СИСТЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ НЕГЕРМЕТИЧНОГО ИСПОЛНЕНИЯ С ЭЛЕКТРОРЕАКТИВНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ
METHOD OF FIRE TESTS OF CONVERSION AND CONTROL SYSTEM (CCS) IN UNTIGHT VERSION WITH REACTANCE-TYPE ENGINE SYSTEM (RTES)

Заявляемое изобретение относится к областям техники, связанным с испытаниями систем преобразования и управления (СПУ) с электрореактивной двигательной установкой (ЭРДУ). Областью применения изобретения является подготовка СПУ и ЭРДУ к эксплуатации в составе космического аппарата (КА).
Огневые стыковочные испытания производятся с целью проверки совместной работоспособности летного комплекта оборудования (СПУ и ЭРДУ, поставленных на предприятие-изготовитель КА различными поставщиками).
Испытания выполняются путем включений исполнительных элементов - блоков ЭРДУ - блока подачи ксенона (БПК) и блоков коррекции (БК), установленных в вакуумной камере, с контролем соответствия формируемой телеметрической информации и фактически измеренных характеристик исполнительных элементов ЭРДУ выдаваемым на СПУ командам управления.
Для испытаний систем коррекции КА, в составе которых использовался герметичный приборный контейнер, применялись схемы огневых испытаний, в которых блоки ЭРДУ размещались внутри, а СПУ - с внешней стороны вакуумной камеры.
С появлением КА, состав которых не предусматривает использование герметичного приборного контейнера, схемы огневых испытаний систем коррекции изменились - по условиям испытаний в вакуумной камере потребовалось размещать не только блоки ЭРДУ, но и СПУ, выполненную в негерметичном исполнении. Следует подчеркнуть особенность построения бортовых электрических схем КА с применением СПУ в негерметичном исполнении. В подобных схемах силовые электрические цепи от СПУ до блоков ЭРДУ выполняются цельным кабелем, в «разрыв» которого установка дополнительных гермопроходных соединителей не производится.
Известные способы испытаний приведены, например, в работе Яковлева Е.А. «Испытания космических электроракетных двигательных установок» (- М.: Машиностроение, 1981. - 208 с.: ил.), в отчете «Модуль служебных систем Подсистема коррекции. Отчет по огневым приемочным испытаниям ДУК 22Т и СПУ-К». (767-TR-43500-NPOPM-00853 / Городилов, Д.В.Волков, Ю.М.Ермошкин и др. - Красноярск: ФГУП НПО ПМ, 2006. - 39 с.).
Выбранный прототипом способ приведен в программе и методике ОАО «ИСС» 980-4/116-2009 ПМ ОСИ «Экспресс-2000 Система коррекции Программа и методика огневых стыковочных испытаний СПУ-2Э с блоками БК и БПК Редакция 1». Способ заключается в следующем. С внешней стороны вакуумной камеры размещают контрольно-проверочную аппаратуру, предназначенную для управления СПУ, в состав которой входят источник питания, устройство подачи питания, устройство выдачи матричных команд и устройство измерения аналоговой телеметрии. Также, с внешней стороны вакуумной камеры размещают стендовые средства измерения характеристик исполнительных элементов ЭРДУ, выведенные в стендовую систему измерений - блоки преобразования сигналов и коробки разъемные для подключения измерительных приборов. Внутри вакуумной камеры на термоплите размещают СПУ, и, непосредственно, блоки ЭРДУ - блок подачи ксенона и блоки коррекции. Силовые электрические цепи от СПУ до блоков ЭРДУ, для обеспечения возможности измерения характеристик исполнительных элементов ЭРДУ, выводят из вакуумной камеры через первую группу гермопроходных соединителей, проводят через стендовые средства измерения и через вторую группу гермопроходных соединителей снова заводят в вакуумную камеру и подключают к блокам ЭРДУ.
-6
-4
После выполнения подготовительных операций по контролю электрической схемы вакуумную камеру откачивают до давления 1·10…1·10 мм рт. ст., включают источник питания и через устройство подачи питания подают питание на СПУ. Подачу ксенона и включения блоков ЭРДУ производят в соответствии со штатной циклограммой работы двигательной установки путем выдачи на СПУ команд управления через устройство выдачи матричных команд. В ходе испытаний контролируют соответствие формируемых телеметрических параметров и фактически измеренных характеристик исполнительных элементов ЭРДУ выдаваемым командам управления.
Одним из важных условий проведения огневых испытаний СПУ и ЭРДУ является соответствие импедансных характеристик силовых электрических цепей от СПУ до блоков ЭРДУ соответствующим характеристикам штатных (используемых в бортовой электрической схеме) кабелей. Схема прокладки электрических цепей от СПУ до блоков ЭРДУ по способу-прототипу предполагает наличие в цепи как минимум двух дополнительных (по сравнению с бортовой электрической схемой) гермопроходных соединителей. Как установлено на практике, наличие одного дополнительного гермопроходного соединителя приводит к увеличению сопротивления цепи до 0,01 Ом. Кроме того, необходимость выведения цепей за пределы вакуумной камеры с последующим их вводом в нее влечет за собой увеличение (по сравнению с бортовой электрической схемой) длины кабелей, что в свою очередь, приводит также к увеличению сопротивления цепи. По предварительным оценкам, увеличение сопротивления электрических цепей от СПУ до блоков ЭРДУ, реализованных по способу-прототипу в условиях эксплуатации вакуумной камеры объемом 400 м, может составить до 0,1 Ом, тогда как допускаемое полное сопротивление цепей накала катода в соответствии с эксплутационной документацией на СПУ составляет 0,04-0,15 Ом. Кроме этого, емкостные и индуктивные характеристики электрических цепей от СПУ до блоков ЭРДУ, реализованных по способу-прототипу, по сравнению с бортовой электрической схемой будут также отличаться, а это значит, что условия испытаний не будут соответствовать условиям эксплуатации СПУ и ЭРДУ.
Недостатком способа является несоответствие импедансных характеристик силовых электрических цепей от СПУ до блоков ЭРДУ соответствующим характеристикам штатных (используемых в бортовой электрической схеме) кабелей, обусловленное наличием в них дополнительных (по сравнению со штатной бортовой схемой) гермопроходных соединителей. Кроме этого, наличие гермопроходных соединителей в силовых (напряжение до 300 В, ток до 10 А) электрических цепях от СПУ до блоков ЭРДУ снижает надежность испытаний. В практике достаточно известны случаи разгерметизации гермопроходных соединителей, в частности, по причине пробоя высоковольтным разрядом. Разгерметизация вакуумной камеры в ходе выполнения огневых испытаний СПУ негерметичного исполнения и ЭРДУ, в свою очередь, может привести к материальным потерям, вызванным не только выходом из строя включенных блоков ЭРДУ и силовых источников питания СПУ, но и срывом контрактных сроков подготовки космического аппарата в целом.
Еще одним недостатком способа-прототипа является низкий уровень автоматизации - схемой испытаний не предусматривается использование средств автоматизации процедур управления испытаниями и контроля их результатов.
Это приводит к увеличению продолжительности испытаний, снижению их надежности и достоверности.
Целью данного изобретения является обеспечение максимального соответствия импедансных характеристик силовых электрических цепей от СПУ до блоков ЭРДУ соответствующим характеристикам штатных (используемых в бортовой электрической схеме) кабелей и повышение надежности испытаний.
Эта цель достигается тем, что средства измерения характеристик исполнительных элементов ЭРДУ размещают в вакуумной камере с выводом формируемой ими информации через гермопроходной соединитель на управляющий компьютер.
Сущность изобретения поясняется на чертеже.
Предлагаемый способ огневых испытаний системы преобразования и управления негерметичного исполнения с элетрореактивной двигательной установкой заключается в проверке совместной работы СПУ и ЭРДУ. С внешней стороны вакуумной камеры 1 размещают контрольно-проверочную аппаратуру, предназначенную для управления СПУ. В состав аппаратуры входят два источника питания (ИП) 2, 3, устройство коммутации и управления (УКУ) 4 и управляющий компьютер (ПК) 5. Внутри вакуумной камеры на термоплите размещают (СПУ) 6 и блоки ЭРДУ - (БПК) 7 и блоки коррекции (БК) 8-15. В «разрыв» силовых электрических цепей от СПУ до блоков ЭРДУ устанавливают средства измерения характеристик исполнительных элементов ЭРДУ, объединенные в общий корпус (РП) 16, с выводом формируемой ими информации через гермопроходной соединитель 17 на управляющий компьютер 5. Средства измерения характеристик исполнительных элементов ЭРДУ, объединенные в общий корпус (РП) 16, имеют собственную систему питания, систему сбора и трансляции формируемой информации и систему термостабилизации (не показаны). Подачу команд управления и питания от (УКУ) 4 на (СПУ) 6 производят с помощью кабельных сборок, подключаемых между (УКУ) 4 и (СПУ) 6. Подачу питания от (СПУ) 6 до блоков 7-15 ЭРДУ производят с помощью кабельных сборок, подключаемых между (СПУ) 6 и блоками (БК) 8-15 и (БПК) 7, в «разрыв» которых подключают средства измерения характеристик исполнительных элементов ЭРДУ (РП) 16. Кабельная сборка, проходящая через гермопроходной соединитель 17 от средств измерения характеристик исполнительных элементов ЭРДУ (РП) 16 до управляющего компьютера, 5-информационная. Кабельная сборка, проложенная через гермопроходной соединитель 18, включает в себя цепи питания средств измерения характеристик исполнительных элементов ЭРДУ(РП) 16.
-6
-4
После выполнения подготовительных операций по контролю электрической схемы вакуумную камеру откачивают до давления 1·10…1·10 мм рт.ст., включают источники питания и через (УКУ) 4 подают питание на (СПУ) 6. Подачу ксенона и включения блоков ЭРДУ производят в соответствии со штатной циклограммой работы двигательной установки путем выдачи на (СПУ) 6 команд управления через (УКУ) 4. Выдачу команд, контроль поступающей телеметрической информации и данных по фактически измеренным характеристикам исполнительных элементов ЭРДУ производят с помощью специального программного обеспечения, установленного на компьютер 5. В ходе испытаний в автоматическом режиме контролируют соответствие формируемых телеметрических параметров и фактически измеренных с помощью средства измерения характеристик исполнительных элементов ЭРДУ характеристик исполнительных элементов ЭРДУ выдаваемым по циклограмме испытаний командам управления. Предлагаемая по заявляемому способу методика испытаний позволяет практически полностью автоматизировать процедуры испытаний, осуществляя управление испытаниями в автоматическом режиме, и непрерывно контролировать состояния более двухсот пятидесяти параметров объекта испытаний.
Заявляемый способ по сравнению с прототипом исключает необходимость использования дополнительных гермопроходных соединителей и увеличения длины используемых при испытаниях кабелей по сравнению с кабелями, используемыми в бортовой схеме. Следовательно, заявляемый способ позволяет обеспечить максимальное соответствие импедансных характеристик силовых электрических цепей от СПУ до блоков ЭРДУ соответствующим характеристикам штатных кабелей и повысить надежность испытаний.
Заявляемое изобретение может быть использовано в космической технике при проведении огневых испытаний системы преобразования и управления негерметичного исполнения с электрореактивной двигательной установкой.