Теоретические основы анализа стабильности и обеспечение надежности ЖРД

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1

УДК 621.45.04.4

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА СТАБИЛЬНОСТИ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ

НАДЕЖНОСТИ ЖРД

Н. Г. Останина, С. Г. Бредихин Научный руководитель - И. М. Петров

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: dla2011@inbox.ru

Описываются статистические методы анализа стабильности и повышения надёжности жидкостных ракетных двигателей.

Ключевые слова: надежность, работоспособность, отказ, жидкостные ракетные двигатели.

THE THEORETICAL BASIS FOR ANALYZING THE STABILITY AND RELIABILITY LRE

N. G. Ostanina, S. G. Bredihin Scientific supervisor - I. M. Petrov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: dla2011@inbox.ru

Describes the statistical methods for analyzing the stability and reliability of liquid rocket engines.

Keywords: reliability, performance, failure, liquid rocket engines.

Для современных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) характерны такие тенденции развития, как увеличение степени автоматизации процессов изготовления, которые предполагают отсутствие постоянного непосредственного наблюдения и контроля над их течением со стороны оператора, интенсификация рабочих параметров, уменьшение габаритов и массы, повышение требований к точности функционирования и эффективности производительности, мощности, коэффициент полезного действия и др.

Общим из наиболее важных параметров, который необходимо учитывать при создании ЖРД является надёжность. На основании прогноза поведения технической системы с помощью методов теории надёжности разрабатываются оптимальные конструктивные решения, обеспечивающие заданный уровень характеристик и параметров изделий [1; 2].

Надежность - одно из основных свойств качества технических изделий. Под качеством технических изделий понимают совокупность, обуславливающих способность изделий удовлетворять определенным требованиям в соответствии с назначением. В современной нормативно-технической документации надежность определяется, как свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Надежность характеризуется следующими основными состояниями и событиями: работоспособность, исправностью, предельными состояниями и отказом.

В теории надежности отказ является фундаментальным понятием, так как все расчеты и испытания на надежность связаны с задачей оценки, с определенной степенью вероятности, момента и условий наступления отказа, а также с разработкой мероприятий увеличивающих период работы изделия до отказа [3].

Отказы делят на прочностные при которых выполнение своих функций рассматриваемых элементов или объектом прекращается (например, разрушения диска турбины, сквозной прогар камеры сгорания, несрабатывание пиропатрона и др.) и отказы функционирования, при которых параметры

Секция «Двигатели и энергетические установки летательньх и космических аппаратов»

объекта изменяются в недопустимых пределах (например, отклонение за допустимые пределы значений производительности установки, отклонение значения или температуры газа перед турбиной за пределы, определенные техническим условиями и т. п.) [4].

Требования к надежности изделий ракетно-космической техники и методы контроля их соблюдения являются основными элементами технического механизма управления надежностью. Для количественного описания свойств изделий широко применяют статистические и вероятностные методы. Параметры надежности в статической трактовке используют для оценки состоянии изделий, а вероятностной трактовке - для прогнозирования [5].

Статистические методы анализа используются для оценки количественных характеристик стабильности производства.

В ракетном двигателестроении статистические методы применяются для проведения анализа стабильности изготовления, ЖРД и производственного процесса. Анализом стабильности является исследование, посредством которого с помощью данных и статистических методов определяется отношение между точными и замененными качественными характеристиками.

Статистические методы контроля качества ЖРД дают значительные результаты по следующим показателям:

- повышение качества закупаемого сырья;

- экономия сырья и рабочей силы;

- повышение качества производимой продукции;

- снижение затрат на проведение контроля;

- снижение количества брака;

- улучшение взаимосвязи между производством и потребителем;

- облегчение перехода производства с одного вида продукции на другой.

Наиболее полное и всестороннее оценивание качества обеспечивается, когда учтены все свойства ЖРД, проявляющиеся на всех этапах его жизненного цикла: при изготовлении, транспортировке, хранении, применении, ремонте, тех. обслуживании. Таким образом, производитель должен контролировать качество ЖРД и по результатам выборочного контроля судить о состоянии соответствующего технологического процесса.

Библиографические ссылки

1. Статистические методы контроля качества продукции / Л. Ноулер и др. ; пер. с англ. 2-е рус. изд. М. : Изд-во стандартов, 1989.

2. Окрепилов В. В. Швец В. Е. Рубцов Ю. Н. Служба управления качеством продукции. Л. : Лениздат, 1990.

3. Основы теории и расчёта надежности ракетных двигателей : учебник / М. В. Краев, В. П. Назаров, В. Г. Яцуненко ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск , 2008. 192 с., [8] с. ил.

4. Испытание и обеспечение надежности: учебник / А. И. Коломенцов, М. В. Краев, В. П. Назаров и др. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т ; Моск. авиац. ин-т. Красноярск, 2006. 336 с.

5. Кубарев А. И. Надежность в машиностроении. 2-е изд., перераб. и доп. М. Изд-во стандартов, 1989. 224 с.

© Останина Н. Г., Бредихин С. Г., 2015