Raketen- und Weltraumkomplexe. Entwicklung von Raketen- und Weltraumstartsystemen Technologische Ausrüstung von inländischen Raketen- und Weltraumkomplexen

, Steuerung, Konstruktion ballistischer Flugkörper, Oberstufen, Raketen- und Weltraumstartsysteme, Trägerraketen, Düsenblöcke, Flugbahnen, Transportraumsysteme

Anhand eines umfangreichen Faktenmaterials werden die wesentlichen Entwicklungsstufen von Raketen-Weltraum-Trägersystemen detailliert nachgezeichnet und die Richtungen für deren Verbesserung aufgezeigt. Ausführlich vergleichende Analyse Merkmale in- und ausländischer ballistischer Langstreckenraketen und Trägerraketen, einschließlich wiederverwendbarer Raumtransportsysteme. Die Grundlagen der Konstruktion und Konstruktionsmerkmale von Raketen- und Weltraumraketen werden erläutert.

Für Studenten technischer Universitäten, die in Raketen- und Raumfahrtspezialitäten und -bereichen studieren, sowie für alle, die sich für die Geschichte der Entwicklung der Raketen- und Raumfahrttechnologie und die Perspektiven ihrer Verbesserung interessieren.

INHALTSVERZEICHNIS
Teil 1. Grundlagen von Raketen- und Weltraumstartsystemen
Kapitel 1. Ballistische Flugkörper als Grundlage für die Entwicklung von Trägerraketen
1.1. Vorgeschichte und Anfangsstadien der Entstehung des ersten MRBM
1.2. Grundbegriffe und Begriffe
1.3. Verbesserung des Designs und Layouts von einstufigen Raketen zur Erhöhung der Reichweite und des Übergangs zu mehrstufigen MRBM
Kapitel 2. Merkmale des Designs von ballistischen Langstreckenraketen
2.1. Einstufige Raketen
2.2. Mehrstufige Raketen
2.3. Merkmale von Kampfraketen
Kapitel 3. Einfluss von Flugbahnmerkmalen auf die Flugsteuerung von Raketen
3.1. Funktionen des Steuerungssystems
3.2. Leitungsgremien
3.3. Entwicklung des Designs der Festtreibstoff-Raketendüseneinheit
3.4. Die Verwendung einer einziehbaren Düse an einem Raketentriebwerk
Kapitel 4. Allgemeine Aufgabe der Flugsteuerung
4.1. Grundlegende Kontrollmethoden
4.2. Steuermethode entlang der "starren" Flugbahn
4.3. Sche
4.4. Synchrones Tankentleerungssystem
4.5. Flexible Flugbahnsteuerungsmethode
4.6. Kontrollmethode mit Korrektur im passiven Teil der Flugbahn
Kapitel 5. Entwicklung des Designs von Interkontinentalraketen und Trägerraketen
5.1. Hauptentwicklungsrichtungen
5.2. Basis von Trägerraketen und ballistischen Raketen
5.3. Merkmale der Trennung des Gefechtskopfes und der Trennung der Stufen bei Raketen mit Festtreibstoffen
5.4. Trägerrakete "Proton"
5.5. Einsatz von kryogenen Treibstoffen in Trägerraketen
5.6. Trägerrakete "Saturn-V"
5.7. Trägerrakete N-1
5.8. Die Verwendung von Festtreibstoffen als "Null" (Booster) Stufe in Trägerraketen
5.9. Der Einsatz von Hybridantrieben in Raketeneinheiten
5.10. Oberstufen oder interorbitale Transportfahrzeuge
5.11. Mehrweg-Raumtransportsysteme
5.12. ballistische U-Boot-Raketen
Kapitel 6. Der letzte Stand der Technik und Entwicklungstrends von Trägerraketen
6.1. Entwicklung des Designs von Trägerraketen der Sojus-Familie (R-7)
6.2. Trägerraketen der Rus-M-Familie und ein vielversprechendes bemanntes Raumfahrzeug der neuen Generation
6.3. Angara-Trägerraketenfamilie
6.4. Umrüstung Trägerraketen
6.5. Allgemeine Trends in der Entwicklung von Trägersystemen

Teil 2. Grundlagen der Konstruktion von ballistischen Langstreckenraketen und Trägerraketen
Kapitel 7. Allgemeines Designproblem
7.1. Designphasen
7.2. Taktische und technische Grundvoraussetzungen
7.3. Optimierungskriterien und allgemeines Designproblem
Kapitel 8. Ballistische und Massenanalyse
8.1. Analyse der auf die Rakete im Flug wirkenden Kräfte am aktiven Flugbahnschenkel
8.2. Die Bewegungsgleichungen der Rakete im aktiven Teil der Flugbahn
8.3. Bewegungsgleichungen einer Rakete in einem Polarkoordinatensystem
8.4. Änderungen der Flugeigenschaften einer Rakete während des Fluges
8.5. Ungefähre Bestimmung der Flugreichweite. Aufgaben des passiven Abschnitts der Trajektorie
8.6. Die Bewegungsgleichungen der Rakete auf dem aktiven Abschnitt der Flugbahn in Abhängigkeit von den wichtigsten Konstruktionsparametern
8.7. Eine ungefähre Bestimmung der Geschwindigkeit einer Rakete
8.8. Einfluss der wichtigsten Konstruktionsparameter auf die Raketenfluggeschwindigkeit
8.9. Einfluss der wichtigsten Konstruktionsparameter auf die Flugreichweite des Flugkörpers
8.10. Massenanalyse einer einstufigen Flüssigtreibstoffrakete
Kapitel 9. Merkmale der Wahl der wichtigsten Konstruktionsparameter einer mehrstufigen Rakete
9.1. Grundbegriffe
9.2. Bestimmung der Geschwindigkeit einer mehrstufigen Rakete
9.3. Bestimmung der wichtigsten Konstruktionsparameter einer mehrstufigen Rakete
Anwendung. Auswahlprogramme für ballistische Konstruktionsparameter

Home Enzyklopädie Wörterbücher Weiterlesen

Raketen- und Weltraumkomplex (RSC)

Eine Reihe von Raketen oder Weltraumraketen (ILV) mit funktional miteinander verbundenen technischen Mitteln und Strukturen, die dazu bestimmt sind, Transport, Lagerung, Einsatz und Wartung in hergestellter Bereitschaft zu gewährleisten, Instandhaltung, Vorbereitung, Start und Kontrolle des ILV-Fluges am Startplatz. Beinhaltet ILV, Einrichtungen des technischen Komplexes (TZ), Einrichtungen des Startkomplexes (SC), Einrichtungen des Messkomplexes des Kosmodroms (IKK).

Eine Weltraumrakete, eine Baugruppe einer Trägerrakete mit einem Weltraumsprengkopf (CGC), die aus einem Raumfahrzeug (SC) zusammen mit Baugruppe Schutz- und Oberstufe besteht. Weltraumsprengkopf, ein Satz von Raumfahrzeugen mit vorgefertigten Schutz- und Oberstufen. Oberstufe in Einzelfälle kann fehlen.

Startkomplex, eine Reihe von technisch und funktional miteinander verbundenen mobilen und stationären technischen Mitteln und Strukturen, die alle Arten von Arbeiten mit dem ILV und (oder) ihm gewährleisten Bestandteile ab dem Zeitpunkt des Eintreffens des ILV von der technischen Position bis zum Abschluss der erforderlichen Vorstartoperationen mit den Elementen des ILV und während der Tests des ILV und des fehlgeschlagenen Starts des ILV bis zur Rückkehr des ILV in die technische Position. Befindet sich an der Startposition. Bietet: Lieferung des ILV vom technischen Komplex bis zur Trägerrakete (PU), seine Installation auf der Trägerrakete, Zielen, Betanken mit Treibstoffkomponenten und komprimierten Gasen, Erprobung, Durchführung aller Operationen zur Vorbereitung des ILV für den Start und seinen Start. Das SC umfasst: eine oder mehrere Trägerraketen, Einrichtungen mit technischen Systemen, die die Vorbereitung und den Start von ILV ermöglichen, einen Startkommandostand.

PU ist in folgenden Ausführungen realisierbar: stationärer Boden; stationärer Untergrund (Bergwerk); mobiler Boden (Boden und Schiene); mobiler Untergrund (Graben); mobile Marine (an Offshore-Plattformen, Überwasserschiffe und U-Boote); mobile Luft (Luftstart).

Ein technischer Komplex, eine Reihe von technischen Komplexen einer Trägerrakete, eines Raumfahrzeugs, einer Oberstufe, eines Weltraumsprengkopfes, einer Weltraumrakete und anderer technischer Mittel, die bei Weltraumraketen üblich sind. Je nach Zweck des RKK TC kann eine der Arten von technischen Komplexen fehlen.

Technische Position, Bereich mit Zufahrtsstraßen, Versorgungseinrichtungen, Gebäuden und Bauwerken.

Raketen- und Weltraumkomplex "Sojus"

Der Sojus-Raketen- und Weltraumkomplex ist der älteste im Weltraumbahnhof Baikonur. Die auffallendsten Ereignisse in der Geschichte der Weltkosmonautik sind mit der Funktionsweise dieses Komplexes verbunden. Die bedeutendsten unter ihnen sind der Start des ersten künstlichen Erdsatelliten der Welt am 4. Oktober 1957 und der Flug des ersten Kosmonauten des Planeten, Yuri Alekseevich Gagarin, am 12. April 1961.

Der Komplex wurde auf der Grundlage der ballistischen Interkontinentalrakete R-7, der berühmten königlichen "Sieben", erstellt. Seine Modifikationen sind weltweit unter den Namen Sputnik, Vostok, Voskhod, Molniya und Soyuz bekannt.

Die Zahl der Starts von Raumfahrzeugen, die mit dem Sojus-Raketen- und Weltraumkomplex durchgeführt wurden, nähert sich bereits Tausend. Nur 27 waren erfolglos.Die hohe Zuverlässigkeit des Komplexes ermöglicht eine breite Anwendung bei der Umsetzung des Föderalen Raumfahrtprogramms Russlands und in Programmen der internationalen Zusammenarbeit.

Für den Start von Sojus-Trägerraketen wurden am Kosmodrom zwei Startplätze gebaut, einer davon 1957, der andere - 1961. Die Startplätze nehmen ein riesiges Territorium (mehr als 100 Hektar) ein und haben jeweils eine Trägerrakete es ist in der Lage, bis zu 24 Starts von Trägerraketen pro Jahr durchzuführen.

In fünf Montage- und Testgebäuden erfolgt die Vorbereitung von Trägerraketen und Raumfahrzeugen für den Start. Spezielle Geräte und Ausrüstungen sorgen für die erforderlichen Temperatur-, Feuchtigkeits- und Finishing-Bedingungen, eine vollständige Liste der technologischen Operationen zur Vorbereitung von Trägerraketen, Boosterblöcken und Raumfahrzeugen für den Start.

Die Sojus-Trägerrakete verwendet umweltfreundliche Treibstoffe; Kerosin und flüssiger Sauerstoff. Beim Start wiegt die Rakete rund 310 Tonnen und ihre Triebwerke entwickeln einen Gesamtschub von bis zu 400 Tonnen an der Erdoberfläche. Die technischen Parameter der Rakete ermöglichen den Start einer Nutzlast von bis zu 7 Tonnen in die Referenzumlaufbahn.

Raketen- und Weltraumkomplex "Proton"

Der Proton-Raketen- und Weltraumkomplex ist einer der wichtigsten im Weltraumbahnhof Baikonur. Dank der fortschrittlichen wissenschaftlichen und technischen Lösungen, die darin enthalten sind, ist dieser Komplex in Bezug auf seine Zuverlässigkeit und viele andere Indikatoren weltweit der beste unter den Trägersystemen einer ähnlichen Klasse. Mit dem Proton-Komplex werden Flüge von automatischen interplanetaren Stationen mit Landungen von Raumfahrzeugen auf Mond, Venus und Mars sowie Starts von Langzeit-Orbitalstationen Saljut und Mir, Kommunikations- und Fernsehsatelliten in eine geostationäre Umlaufbahn durchgeführt.

Der Komplex basiert auf einer dreistufigen Trägerrakete "Proton" mit einer Länge von 44,3 Metern und einem maximalen Querschnitt von 7,4 Metern. An der Erdoberfläche entwickeln seine Triebwerke einen Schub von 900 Tonnen. Die Rakete ist in der Lage, eine Nutzlast von bis zu 20 Tonnen in eine Referenzbahn und bei Verwendung einer Oberstufe einen bis zu 3,5 Tonnen schweren Satelliten in eine geostationäre Umlaufbahn zu schleusen. Der erste Start der Proton erfolgte am 16. Juli 1965. Jetzt übersteigt die Zahl der Starts 250, von denen nur 11 fehlschlugen.

Die Vorbereitung von Trägerraketen, Boosterblöcken und Raumfahrzeugen für den Start erfolgt an technischen Positionen, die sich in vier Montage- und Testgebäuden befinden. Technische Positionen sind mit speziellen technologischen und allgemeinen technischen Einrichtungen, Zufahrtswegen und Versorgungseinrichtungen ausgestattet. Sie sind dafür ausgelegt, Trägerraketen und Nutzlasten von Produktionsanlagen aufzunehmen, zu lagern, zu montieren und zu testen. Hier werden Raumfahrzeuge mit Treibstoffen und komprimierten Gasen betankt und Nutzlasten an Trägerraketen angedockt.

Das Montage- und Testgebäude der Trägerrakete Proton ist ein einzigartiges Bauwerk bestehend aus einer Montage- und Testhalle mit einer Fläche von mehr als 1.500 Quadratmetern und vielen Büroraum mit Kontrollräumen, Kontrollräumen, Laboren und anderen Dienstleistungen.

Die Proton-Trägerraketen werden von zwei Startplätzen aus gestartet, von denen jeder über zwei Startplätze, einen Kommandoposten, Brennstoff- und Oxidationsmittellager, Kühlzentren, Hochspannungs-Umspannwerke und andere Infrastruktureinrichtungen verfügt.

1996 war Proton die erste inländische Trägerrakete, die den Weltmarkt für kommerzielle Startdienste für Raumfahrzeuge betrat, und International Launch Services engagiert sich in seiner Vermarktung.

Während ihres Betriebs wurde die Rakete immer wieder verbessert. Jetzt geht die nächste Stufe der Modernisierung zu Ende. Der neue Proton-M wird über ein verbessertes Steuerungssystem verfügen. Die Belastung der Umwelt mit Brennstoffresten im Fallbereich der verbrauchten Stufen wird abnehmen.

Raketen- und Weltraumkomplex "Zenith"

Der neueste unter den Raketen- und Weltraumkomplexen des Kosmodroms Baikonur ist Zenit. Seine Entstehung begann 1976 und wurde parallel zur Entwicklung des wiederverwendbaren Raumsystems Energia-Buran durchgeführt. Die modifizierten ersten Stufen der Zenit-Trägerrakete wurden als Seitenblöcke der Energia-Trägerrakete verwendet.

Die Trägerrakete Zenit ist zweistufig aufgebaut und kann eine Nutzlast mit einem Gewicht von bis zu 13,7 Tonnen in eine Referenzbahn mit einer Höhe von 200 km und einer Neigung von 51 ° injizieren. Beide Stufen verwenden umweltfreundliche Kraftstoffkomponenten - Flüssigsauerstoff und Kerosin.

Der Startplatz, der eine Fläche von 113 Hektar umfasst, verfügt über zwei Trägerraketen, ein kryogenes Zentrum und mehr als 50 technologische Systeme. Alle Vorgänge für den Transport, die Installation der Rakete auf der Startvorrichtung, das Andocken des Auftankens und andere Kommunikationen werden automatisch durchgeführt. Die Rakete kann innerhalb von eineinhalb Stunden nach ihrer Installation auf der Startanlage gestartet werden. Auch wenn der Start abgebrochen wird, werden die Arbeiten zur Wiederherstellung des ursprünglichen Zustands der Rakete durchgeführt, wenn Fernbedienung vom Kommandoposten.

Die technische Position des Raketen- und Raumfahrtkomplexes Zenit umfasst ein Montage- und Testgebäude, Lagereinrichtungen für Trägerraketen und Raumfahrzeuge, technische Gebäude und andere Strukturen.

In den späten 1980er Jahren wurden die Raumfahrtprogramme des Landes ernsthaft eingeschränkt. Viele neue Satelliten, die auf Zenit abzielen, wurden nie erstellt. Daher war die Belastung des Raketen- und Weltraumkomplexes gering - insgesamt wurden 32 Starts durchgeführt. Zur gleichen Zeit wurden die Schöpfer des Komplexes geboren neue Idee Starts der Trägerrakete von der schwimmenden Plattform aus durchzuführen. Somit werden seine Fähigkeiten durch die Verschiebung des Startpunkts auf den Äquator erheblich erweitert. Das Projekt wurde Sea Launch genannt. Daran nehmen Firmen aus der Ukraine teil. Russland, USA und Norwegen. Der erste erfolgreiche Start von Zenit-31 von der Odyssey-Plattform fand am 28. März 1999 statt.

Raketen- und Weltraumkomplex "Cyclone"

Die allgemeine Arbeitsrichtung bei der Erstellung des Cyclone-Raketen- und Weltraumkomplexes bestand darin, die Sicherheit des Servicepersonals bei der Vorbereitung der Trägerrakete am Startplatz zu verbessern. Den Entwicklern von "Cyclone" ist es gelungen, das Konzept des "einsamen Starts" vollständig umzusetzen. Während der Vorbereitung des Starts der Trägerrakete und des Raumfahrzeugs auf der Trägerrakete wird die gesamte Ausrüstung des Komplexes vom Kommandostand aus ferngesteuert.

Die Trägerrakete Cyclone basiert auf der ballistischen Interkontinentalrakete R-36, die vom Konstruktionsbüro Yuzhnoye unter der Leitung des Chefdesigners M.K. Yangel.

Die Trägerrakete Cyclone wurde 1967 gestartet. Die Startmasse dieser zweistufigen Rakete (ohne die Masse des Raumfahrzeugs) beträgt 178,6 Tonnen. Die Cyclone-Rakete bringt Raumfahrzeuge mit einer Masse von 3,2 bzw. 2,7 Tonnen in kreisförmige Umlaufbahnen mit einer Höhe von 200 km und einer Neigung von 65° und 90°. Derzeit wird diese Rakete nur zum Starten von Raumfahrzeugen der Cosmos-Serie verwendet.

Elemente der Bodeninfrastruktur des Cyclone-Raketen- und Weltraumkomplexes befinden sich kompakt an der linken Flanke des Kosmodroms. Der Startplatz ist mit zwei Trägerraketen ausgestattet, von denen einer jetzt eingemottet ist. Die Vorbereitung von Trägerrakete und Nutzlasten erfolgt in einem Montage- und Versuchsgebäude.

Der Nachteil des Cyclone-Raketen- und Weltraumkomplexes ist die hohe Toxizität der Treibstoffkomponenten, wodurch bei einem Unfall die Gefahr einer Umweltverschmutzung entsteht. Dieser Nachteil wird jedoch durch die hohe Zuverlässigkeit des Komplexes weitgehend kompensiert. Bis heute wurden bereits mehr als hundert Starts der Cyclone-Trägerrakete durchgeführt, darunter kein einziger Notfall.

Raketen- und Weltraumkomplex "Energia-Buran"

Der Raketen- und Weltraumkomplex Energia-Buran umfasst die universelle superschwere Trägerrakete Energia, die Orbitalsonde Buran sowie die Boden-Weltrauminfrastruktur der Trägerrakete und des Orbitalfahrzeugs.

Die Trägerrakete Energia ist eine zweistufige Rakete, die nach dem „Paket“-Schema mit seitlicher Platzierung der abgezogenen Nutzlast hergestellt wird. Seine erste Stufe besteht aus vier Seitenblöcken mit einer Höhe von 40 m und einem Durchmesser von 4 m. Um den Mittelblock sind seitliche Blöcke angeordnet, seine Höhe beträgt 60 m, der Durchmesser beträgt 8 m. Die Motoren der ersten Stufe werden mit Sauerstoff-Kerosin-Kraftstoff betrieben, die zweite Stufe - auf Sauerstoff-Wasserstoff-Brennstoff. Das Startgewicht der Trägerrakete beträgt 2.400 Tonnen. Energia ist in der Lage, eine Nutzlast von mehr als 100 Tonnen in den erdnahen Weltraum zu schleudern. Viele Unternehmen des Landes, angeführt von der Rocket and Space Corporation Energia, benannt nach V.I. S. P. Königin. Die Schaffung des Raketen- und Weltraumkomplexes ist zu einer herausragenden Leistung einheimischer Designer der Raketen- und Weltraumtechnologie geworden.

Orbitales Raumschiff "Buran" ist ein wiederverwendbares Raumschiff, das für Langzeitflüge, Orbitalmanöver, kontrollierten Sinkflug und Flugzeuglandung auf einem speziell ausgestatteten Flugplatz geeignet ist.

Mit Hilfe von "Buran" ist es möglich, Kosmonauten und Nutzlasten mit einem Gewicht von bis zu 30 Tonnen in den Weltraum zu befördern und zur Erde zurückzukehren, sowie Reparaturen und Wartungen von Raumfahrzeugen direkt im Orbit durchzuführen. Die Länge des Orbitalschiffs beträgt 36,4 m, die Höhe 16,45 m, das maximale Startgewicht beträgt 105 Tonnen.

Der technische Komplex des wiederverwendbaren Weltraumsystems (ISS) "Energia-Buran" befindet sich 5 km vom Startplatz entfernt und umfasst Strukturen von wahrhaft grandiosen Dimensionen. Dazu gehört das Montage- und Testgebäude der Energia-Trägerrakete, wo die Trägerrakete montiert wird und den gesamten Testzyklus durchläuft. Es ist das größte Gebäude des Kosmodroms, hat fünf Spannweiten, eine Länge von 240 m, eine Breite von 190 m und eine Höhe von 47 m, an den intensivsten Tagen arbeiteten hier bis zu 2.000 Menschen gleichzeitig. Das Montage- und Testgebäude des Orbitalraumschiffs "Buran" ist etwas kleiner, es hat eine Länge von 224 m, eine Breite von 122 m und eine Höhe von 34 m. In seinen Räumlichkeiten können gleichzeitig drei Orbitalschiffe vorbereitet werden .

Der ISS Energia-Buran Launch Complex ist ein riesiger bodengebundener Komplex mit einer Fläche von über 1000 Hektar. Es besteht aus mehreren Dutzend Gebäuden, die mehr als 50 technologische und 200 technische Systeme beherbergen.

Die Startanlage der ISS Energia-Buran ist eine in fünf Stockwerken vergrabene Stahlbetonkonstruktion mit Kontroll- und Testgeräten und anderen Geräten. Vom Montage- und Betankungsgebäude führen zwei Bahngleise im Abstand von 18 m zur Startanlage, auf denen vier Diesellokomotiven die Transportmontageeinheit mit der daran befestigten Trägerrakete Energia und dem daran befestigten Orbitalfahrzeug Buran herausfahren.

Der Startkomplex umfasst einen universellen "Stand-Start" -Komplex, der nicht nur die Vorbereitung und den Start der Trägerrakete ermöglicht, sondern mit seiner Hilfe auch dynamische und Schusstests durchgeführt werden, und die Technologie zum Betanken der Energia-Trägerrakete ist entwickelt werden.

Alle Startsysteme werden durch moderne verdächtige Technologie vom Kommandostand aus gesteuert. Ein hoher Automatisierungsgrad der Steuerungsprozesse bietet die Möglichkeit, mehr als 500 vom Programm vorgesehene Notfallsituationen zu erkennen und zu beseitigen.

Eine einzigartige Struktur ist der Landekomplex der Orbitalsonde "Buran", der zuvor den Hauptflugplatz Yubileiny (Baikonur) und zwei Ersatzflugplätze (Simferopol und Khorol) umfasste. Es soll das Schiff von der Produktionsanlage abliefern, seine Landung nach der Rückkehr zur Erde sowie den Service nach dem Flug sicherstellen. Neben seinem Hauptzweck kann der Landekomplex als Flugplatz genutzt werden und Flugzeuge jeder Klasse aufnehmen. Die Landebahn des Landekomplexes ist 4,5 km lang und 84 m breit.

Die Starts der Trägerrakete Energia, die am 15. Mai 1987 mit einem Mock-up der Raumsonde Polyus und am 15. November 1988 mit dem Buran-Orbiter in einer unbemannten Version durchgeführt wurden, sind ein großer Schritt in der russischen Wissenschaft und Technologie in Schaffung neuer Möglichkeiten der Entwicklung und Weltraumforschung.

Die Schaffung der ISS Energia-Buran könnte eine neue Etappe in der rasanten Entwicklung der russischen Raketen- und Weltraumtechnologie werden. Aufgrund wirtschaftlicher Probleme wurden jedoch die weiteren Arbeiten am Raketen- und Weltraumkomplex Energia-Buran eingestellt.

Die wissenschaftlichen und technischen Grundlagen, die beim Bau des Raketen- und Weltraumkomplexes Energia-Buran gesammelt wurden, sind ein wertvoller nationaler Schatz und werden derzeit in vielen Bereichen genutzt. Menschliche Aktivität.
Fotos von RSC Energia-Buran

Dieser Artikel widmet sich der Beschreibung eines Modells zur Sicherstellung der Bereitschaft der technologischen Ausrüstung von Raketen- und Weltraumkomplexen für den Zieleinsatz unter Berücksichtigung der Kosten der gewählten Strategie zum Nachfüllen von Ersatzteilen. Das Problem der Bestimmung des Satzes optimaler Strategien zum Auffüllen der Elemente von Ersatzteilen und Zubehör jeder Nomenklatur nach dem Kriterium "Bereitschaft - Kosten" wird unter Berücksichtigung der Parameter Zuverlässigkeit, Wartbarkeit und Erhaltung begründet. Zur Lösung des Optimierungsproblems werden die bekannten Modelle zur Begründung der Anforderungen an Warenwirtschaftssysteme analysiert, die auf Methoden zur Berechnung ihrer optimalen Struktur, Nomenklatur und Anzahl der Ersatzteile sowie der Häufigkeit des Nachschubs einer bestimmten Sortiment an Ersatzteilen. Das vorgeschlagene Modell ermöglicht es Ihnen, die Höhe der Kosten für die Umsetzung der Strategie zum Auffüllen der Elemente von Ersatzteilen desselben Sortiments während der zugewiesenen Lebensdauer der Ausrüstung anhand des Kriteriums "Bereitschaft - Kosten" zu bestimmen und nimmt unter Berücksichtigung der Parameter Zuverlässigkeit, Wartbarkeit und Erhaltung dieser Ausrüstung. Der Artikel enthält ein Beispiel für die Verwendung von Modellen zur Auswahl der optimalen Strategien zum Auffüllen des Ersatzteilsatzes für eine Abfülleinheit.

Bereitschaftsmodell

Ressourcenintensität betrieblicher Prozesse

Versorgungssysteme

Verfügbarkeitsfaktor

1. Boyarshinov S. N., Dyakov A. N., Reshetnikov D. V. Modellierung des Systems zur Aufrechterhaltung des Betriebszustandes komplexer technischer Systeme // Vooruzhenie i ekonomika. - M.: Regional öffentliche Organisation"Akademie für Probleme der Wehrwirtschaft und Finanzen", 2016. - Nr. 3 (36). - S. 35–43.

2. Volkov L.I. Management des Betriebs von Flugzeugkomplexen: Lehrbuch. Handbuch für Fachhochschulen. - 2. Aufl., Rev. und hinzufügen. - M.: Höher. shk., 1987 .-- 400 S.

3. Dyakov A. N. Modell des Prozesses zur Aufrechterhaltung der Bereitschaft der technologischen Ausrüstung mit Service nach einem Ausfall. Verfahren des A.F. Mozhaisky. Problem 651. Unter insgesamt. Hrsg. Yu.V. Kuleschova. - SPb.: VKA benannt nach A.F. Mozhaisky, 2016 .-- 272 S.

4. Kokarev A.S., Marchenko M.A., Pachin A.V. Entwicklung eines umfassenden Programms zur Verbesserung der Wartbarkeit komplexer technischer Komplexe // Grundlagenforschung... - 2016. - Nr. 4–3. - S. 501-505.

5. Shura-Bura A.E., Topolsky M.V. Methoden zum Organisieren, Berechnen und Optimieren von Sätzen von Ersatzelementen für komplexe technische Systeme. - M.: Wissen, 1981.-- 540 S.

Während den letzten Jahren In der wissenschaftlichen Forschung, die sich mit der Erstellung und dem Betrieb komplexer technischer Systeme (STS) befasst, wurde der Ansatz zur Steigerung der Effizienz ihrer Funktionsweise durch Reduzierung der Kosten maßgeblich entwickelt Lebenszyklus(Lebenszyklus) dieser Systeme. Das Kostenmanagement des Lebenszyklus des CTC ermöglicht es Ihnen, sich durch die Optimierung der Kosten für den Einkauf und den Besitz von Produkten gegenüber Wettbewerbern zu behaupten.

Dieses Konzept ist auch für die Raketen- und Raumfahrttechnik relevant. Also im Föderalen Raumfahrtprogramm der Russischen Föderation für 2016-2025. Als eine der vorrangigen Aufgaben wird die Aufgabe postuliert, die Wettbewerbsfähigkeit bestehender und zukünftiger Trägerraketen zu steigern.

Einen wesentlichen Beitrag zu den Kosten der Dienste für den Start von Nutzlasten in die Umlaufbahn leisten die Kosten für die Sicherstellung der Einsatzbereitschaft der technologischen Ausrüstung (TOb) von Raketen- und Weltraumkomplexen (RSC). Diese Kosten beinhalten die Kosten für den Einkauf von Ersatzteilsets (Ersatzteile, Werkzeuge und Zubehör), deren Lieferung, Lagerung und Wartung.

Die Frage der Begründung der Anforderungen an Versorgungssysteme (POPs) ist Gegenstand vieler Arbeiten von Autoren wie A.E. Shura-Bura, V.P. Grabovetsky, G. N. Cherkesov, in dem Methoden zur Berechnung der optimalen Struktur von POPs, der Nomenklatur und der Anzahl der Ersatzteilpositionen vorgeschlagen werden. Gleichzeitig gilt die Häufigkeit (Strategie) des Nachfüllens eines bestimmten Ersatzteilsortiments, die die Kosten für Lieferung, Lagerung und Wartung von Ersatzteilen erheblich beeinflusst, entweder als festgelegt oder bleibt außerhalb des Forschungsbereichs.

S1 - Betriebszustand von TlOb;

S2 - Fehlerzustand, Identifizierung der Fehlerursache;

S3 - Reparatur, Austausch eines Ersatzteilelements;

S4 - Warten auf die Lieferung des Ersatzteils, wenn es sich nicht am Einsatzort befindet;

S5 - Kontrolle des technischen Zustands nach der Reparatur.

Reis. 1. Bereitschaftsmodelldiagramm

Tabelle 1

Gesetze der Übergänge vom i-ten in den j-ten Zustand des Graphen

Zweck der Studie

Besonders dringlich wird in diesem Zusammenhang die Aufgabe, ein Modell zur Sicherstellung der Einsatzbereitschaft des RSC TOT unter Berücksichtigung der Kosten der gewählten Ersatzteilstrategie zu entwickeln.

Materialien und Forschungsmethoden

Um den Bereitschaftsfaktor von TlOb RKK zu bestimmen, verwenden wir den folgenden Ausdruck:

wobei K Гh der Verfügbarkeitsfaktor des h-ten Elements ist, abhängig von den Indikatoren für Zuverlässigkeit, Wartbarkeit und Erhaltung;

H ist die Anzahl der Elemente.

Beschreiben wir die Abhängigkeit des Betriebsmittelverfügbarkeitsfaktors von den Indikatoren Zuverlässigkeit, Wartbarkeit und Erhaltung des h-ten Betriebsmittels mit einem graphischen Modell der auf diesem Betriebsmittel implementierten Betriebsprozesse.

Nehmen wir an, dass sich die Ausrüstung gleichzeitig in nur einem Zustand i = 1, 2,…, n aus der Menge der möglichen E befinden kann. Der Fluss der Zustandsänderung ist der einfachste. Zum Anfangszeitpunkt t = 0 befindet sich das Gerät in einem Arbeitszustand S1. Nach einer zufälligen Zeit τ1 wechselt das Gerät sofort in einen neuen Zustand j∈E mit Wahrscheinlichkeit p ij ≥ 0 und für jedes i∈E. Das Gerät bleibt für eine zufällige Zeit im Zustand j, bevor es in den nächsten Zustand wechselt. In diesem Fall lassen sich die Gesetze der Übergänge vom i-ten in den j-ten Zustand des Graphen in folgender Form darstellen (Tabelle 1).

Um eine analytische Beziehung aufzubauen, werden die folgenden besonderen Indikatoren des Systems Wartung und Reparatur (MRO) verwendet:

ω1 ist die Ausfallrate des Elements;

ω3 - Parameter des Wiederherstellungsflusses von Fehlern (Erlang-Parameter);

ω5 ist der Parameter des Fehlerflusses, der bei der Kontrolle des technischen Zustands des technischen Zustands nach der Installation der Ersatzteile und des Zubehörs (aufgrund der mathematischen Erwartung der Haltbarkeit der Ersatzteile) festgestellt wurde;

TPost - die Dauer des Wartens auf die Lieferung eines Ersatzteils, das in der Betriebsstätte fehlt;

T d - die Dauer der Diagnose, Identifizierung der Fehlerursache, Suche nach dem ausgefallenen Element;

Т Ктс - Dauer der technischen Zustandsüberwachung nach dem Austausch des Ersatzteilelements;

n ist die Anzahl der Ersatzteile und Zubehörteile einer Nomenklatur im Tlob;

m ist die Anzahl der Elemente eines Elements im SPTA.

Tabelle 2

Abhängigkeiten, die die Eigenschaften des Graphenmodells beschreiben

Um analytische Abhängigkeiten zu erhalten, die das Modell charakterisieren, wurde ein bekannter Ansatz verwendet, der in angegeben ist. Um eine Wiederholung der bekannten Bestimmungen zu vermeiden, verzichten wir auf die Herleitung und präsentieren die letzten Ausdrücke, die die Zustände des Graphenmodells charakterisieren (Tabelle 2).

Dann die Wahrscheinlichkeiten der Zustände des untersuchten Semi-Markov-Prozesses:

, (2)

, (3)

, (4)

, (5)

. (6)

Die erhaltenen Abhängigkeiten bestimmen die Wahrscheinlichkeiten, das TlOb-Element in den Zuständen des untersuchten Betriebsablaufs zu finden. So ist beispielsweise der Indikator P1 ein komplexer Indikator für die Zuverlässigkeit – der Verfügbarkeitsfaktor, und der Ausdruck (2) modelliert die Beziehung zwischen den Parametern Zuverlässigkeit, Wartbarkeit, Erhaltung und dem integralen Indikator, der als KГh verwendet wird.

Ersetzen in Ausdruck (2) die Ausdrücke für die Betriebs- und technischen Merkmale der Ausrüstung aus der Tabelle. 2 erhalten wir einen Ausdruck, der es uns ermöglicht, den Einfluss von Elementen einer Nomenklatur auf den Verfügbarkeitsfaktor der Ausrüstung zu beurteilen:

(7)

wobei λ h die Ausfallrate des h-ten Elements ist;

t2h - mathematische Erwartung der Dauer der technischen Zustandsüberwachung;

t3h - mathematische Erwartung der Erholungszeit;

t4h ist die rechnerische Erwartung der Wartezeit für die Lieferung des h-ten Ersatzteils, das in der Betriebsstätte fehlt;

t5h - mathematische Erwartung der Haltbarkeit des h-ten Elements der Ersatzteile und Zubehörteile;

Т7h - mathematische Erwartung der Dauer der technischen Zustandsüberwachung;

Т10h - Zeitraum der Auffüllung des h-ten Ersatzteilelements.

Das vorgeschlagene Modell unterscheidet sich von den bekannten Modellen dadurch, dass es die Berechnung des Wertes von KG TlOb RCC in Abhängigkeit von den Parametern seiner Zuverlässigkeit, Wartbarkeit und Erhaltung ermöglicht.

Um die Kosten für die Implementierung der Strategie zum Nachfüllen von Ersatzteilpositionen für einen Artikel während der zugeordneten Lebensdauer des Equipments zu ermitteln, können Sie den folgenden Ausdruck verwenden:

wo liegen die Kosten für die Lagerung eines Ersatzteilartikels für einen Artikel während des Zeitraums der zugewiesenen Nutzungsdauer Tlob;

Kosten für die Lieferung von Ersatzteilen und Zubehör desselben Artikels anstelle der während der zugewiesenen Lebensdauer des Tlobs verbrauchten;

Die Kosten für die Wartung eines Artikels von Ersatzteilen und Zubehör eines Artikels.

Die Anzahl der Ersatzteile und Zubehörteile eines Artikels, die erforderlich sind, um die erforderliche Bereitschaft des TOT während des Nachschubzeitraums sicherzustellen.

Forschungsergebnisse und deren Diskussion

Betrachten wir die Verwendung von Modellen zur Auswahl der optimalen Strategien zum Auffüllen des Ersatzteilsatzes für die Abfülleinheit, um sicherzustellen, dass der Verfügbarkeitsfaktor der Einheit während 10 Betriebsjahren nicht weniger als 0,99 beträgt.

Der Fehlerfluss sei der einfachste, der Fehlerflussparameter wird gleich der Fehlerrate genommen. Ebenso nehmen wir die Strömungsparameter ω3 und ω5 als Größen umgekehrt proportional zu mathematische Erwartungen die Dauer der entsprechenden Prozesse.

Um Berechnungen durchzuführen, werden wir drei Optionen für Strategien zum Nachfüllen eines Satzes von Ersatzteilen betrachten, die Grenzfälle darstellen:

Lebenslanges Lesezeichen;

Periodische Auffüllung (mit einem Zeitraum von 1 Jahr);

Kontinuierlicher Nachschub.

Tisch 3 zeigt die Ergebnisse von Berechnungen für einen Satz von Ersatzteilen für die Einheit 11G101, die unter Verwendung der oben beschriebenen Modelle erhalten wurden.

Tisch 3

Berechnungsergebnisse

Aus der Analyse der Tabelle. 3 ergibt sich, dass für die Positionen 1 und 4 die optimale Strategie die periodische Auffüllung von Ersatzteilen und für die Positionen 2, 3 und 5 die kontinuierliche Auffüllung ist.

Vorgeschlagen neues Modell Sicherstellung der Bereitschaft des RKK TDS, mit dem das Problem der Bestimmung der optimalen Strategien zum Auffüllen der Ersatzteile für jede Nomenklatur nach dem Kriterium „Bereitschaft - Kosten“ unter Berücksichtigung der Zuverlässigkeitsparameter gelöst werden kann , Wartbarkeit und Erhaltung.

Bibliographische Referenz

Das Ziel der staatlichen Politik im Raketen- und Raumfahrtsektor sieht die Bildung einer wirtschaftlich stabilen, wettbewerbsfähigen, diversifizierten Raketen- und Raumfahrtindustrie vor, die einen garantierten Zugang und die notwendige Präsenz Russlands im Weltraum sicherstellt.

Die Investitionen für den Wiederaufbau und die technische Neuausrüstung umfassen:

gezielte Investitionsförderung zur Einführung spezieller technologischer Ausrüstungen, die die Umsetzung der im FKPR-2015 und im Bundeszielprogramm „Entwicklung des OPK-2015“ vorgesehenen Basistechnologien für die Herstellung von Raketen- und Raumfahrzeugen sicherstellen;

Anhebung des allgemeinen technischen Niveaus von Unternehmen, die Raketenfahrzeuge herstellen, durch die Automatisierung technologischer Prozesse, die die Arbeitsintensität reduzieren, die Qualität und Zuverlässigkeit von Raketenfahrzeugen verbessern;

Schaffung technologischer Voraussetzungen für die flächendeckende Einführung informationstechnologischer Verfahren (IPI-Technologien).

Der Hauptanteil dieser Investitionen wird im Rahmen des FKPR-2015 und des Bundeszielprogramms „Entwicklung des OPK-2015“ gebildet.

Die vorrangigen Richtungen der staatlichen Politik in diesem Bereich sind wie folgt.

Die erste ist die Schaffung von Weltraumkomplexen und -systemen einer neuen Generation mit technische Eigenschaften Sicherstellung ihrer hohen Wettbewerbsfähigkeit auf dem Weltmarkt:

Entwicklung moderne Mittel Start (Modernisierung bestehender Trägerraketen und Entwicklung neuer Trägerraketen und Oberstufen, Schaffung einer Mittelklasse-Trägerrakete für den Start einer neuen Generation bemannter Raumfahrzeuge), Weltraumsatelliten mit verlängerter aktiver Lebensdauer;

Vorbereitung auf die Umsetzung bahnbrechender Projekte im Bereich der Weltraumtechnologien und Weltraumforschung.

Der zweite ist der Abschluss der Erstellung und Entwicklung des GLONASS-Systems:

Einsatz einer Satellitenkonstellation basierend auf Fahrzeugen der neuen Generation mit langer aktiver Lebensdauer (mindestens 12 Jahre) und verbesserten technischen Eigenschaften;

Schaffung eines Bodenkontrollkomplexes und Herstellung von Ausrüstung für Endverbraucher, seine Förderung auf dem Weltmarkt, Sicherstellung der Schnittstelle zwischen GLONASS- und GPS-Geräten.

Drittens, die Entwicklung einer Satellitenkonstellation, einschließlich der Schaffung einer Konstellation von Kommunikationssatelliten, die die Zunahme der Nutzung aller Kommunikationsarten - fest, mobil, persönlich (überall) Russische Föderation); Schaffung einer Konstellation meteorologischer Satelliten, die Informationen in Echtzeit übertragen können.

Langfristig wird es im Interesse einer hohen Wettbewerbsfähigkeit auf dem Informationsübertragungsmarkt einen Qualitätssprung bei der Verlängerung des Intervalls der "konkurrierenden Existenz" von Kommunikationssatelliten erfordern. Dies kann nur erreicht werden, indem eine Technologie zur Herstellung von "wiederverwendbaren" Kommunikationssatelliten geschaffen wird, d.h. diejenigen, die ursprünglich entworfen und gebaut werden, mit der Möglichkeit ihrer Wartung, Betankung, Reparatur und Modernisierung direkt im Orbit. Das Ergebnis einer solchen technologischen Entwicklung könnte die Entstehung massiver Orbitalplattformen bis 2025 sein, die verschiedene Zielausrüstungen und andere Ausrüstungen aufnehmen werden, einschließlich. Energie, die Wartung oder Austausch ermöglicht. In diesem Fall wird der Satellitenproduktionsmarkt erhebliche strukturelle und quantitative Veränderungen erfahren.

Gleichzeitig, trotz der Tatsache, dass derzeit Russische Produktion Satelliten praktisch weder auf dem Markt der Fertigprodukte noch auf dem Markt der Einzelkomponenten vertreten sind, muss Russland seine Bemühungen um den Eintritt in dieses Marktsegment fortsetzen. Darüber hinaus kann das Ziel dieser Bemühungen nicht nur die Eroberung einiger Marktanteil sondern die Interessen der technologischen Entwicklung sowie der nationalen Sicherheit.

Aus dieser Sicht am interessantesten ist das internationale Projekt Blinis - das Technologietransferprogramm für die Integration des Nutzlastmoduls zwischen Thales Alenia Space (Frankreich) und der staatlichen Einheitsunternehmen NPO Applied Mechanics. M. F. Reshetneva.

Viertens Ausbau der russischen Präsenz auf dem Weltraummarkt:

Aufrechterhaltung einer führenden Position auf den traditionellen Märkten für Raumfahrtdienste (kommerzielle Starts - bis zu 30%);

Ausweitung der Marktpräsenz für die Herstellung kommerzieller Raumfahrzeuge, Ausweitung der Förderung einzelner Komponenten der Raketen- und Weltraumtechnologie und verwandter Technologien auf ausländische Märkte;

Zugang zu Hightech-Sektoren des Weltmarktes (Herstellung von Bodenausrüstung für Satellitenkommunikation und -navigation, Fernerkundung der Erde);

Schaffung und Modernisierung des Systems des russischen Segments der Internationalen Raumstation (ISS).

Alle Segmente des Marktes für die Produktion von Trägern sind derzeit von einem Angebotsüberhang über der Nachfrage und damit von einem hohen internen Wettbewerb gekennzeichnet - bei einer Stagnation des Satellitenproduktionsmarktes Anfang der 2000er Jahre. dies hat im Einführungsmarkt bereits zu einem deutlichen Preisverfall geführt.

Mittelfristig wird sich bei leicht steigender Anzahl produzierter Satelliten der Marktwettbewerb in allen Segmenten noch verstärken, wenn „schwere“ und „leichte“ Carrier aus Ländern wie Japan, China und Indien auf den Markt kommen .

Längerfristig werden Volumen und Struktur des Trägermarktes direkt von der Situation in den diesbezüglich "führenden" Märkten abhängen: Information und Produktion von Satelliten, insbesondere:

auf dem Markt der "schweren" und "mittleren" Träger vom Übergang zu "wiederverwendbaren" Kommunikationssatelliten, der Entwicklung von Märkten für Weltraumproduktion und Weltraumtourismus;

auf dem Markt der "Light"-Carrier von der Möglichkeit der Übertragung von ERS-Informationen in die Kategorie "Network Goods" ab.

Fünftens, organisatorische Veränderungen in der Raketen- und Raumfahrtindustrie.

Bis 2015 werden drei oder vier große russische Raketen- und Raumfahrtunternehmen gegründet, die bis 2020 eintreten eigenständige Entwicklung und wird die Veröffentlichung von Raketen- und Weltraumtechnologie für die Lösung vollständig bereitstellen wirtschaftliche Herausforderungen, Aufgaben der Verteidigung und Sicherheit des Landes, wirksame Aktivitäten Russlands auf den internationalen Märkten.

Sechstens - Modernisierung der bodengestützten Weltrauminfrastruktur und des technologischen Niveaus der Raketen- und Raumfahrtindustrie:

technische und technologische Umrüstung von Industrieunternehmen, Einführung neuer Technologien, Optimierung technologische Struktur Industrie;

Entwicklung des Kosmodromsystems, Ausrüstung von Bodenkontrolleinrichtungen mit neuer Ausrüstung, Kommunikationssystemen, Versuchs- und Produktionsbasis der Raketen- und Raumfahrtindustrie.

Mit einer Trägheitsversion von Entwicklung, Produktion Rakete und Weltraum Industrie bis 2020 - um 55-60% auf das Niveau von 2007.

• 1. Teilweise technische und technologische Umrüstung der Industrie;
• 2. Umsetzung behörden- und abteilungsübergreifender gezielte Programme;

staatlicher Bedarf an Weltraumgütern und Dienstleistungen für Verteidigung, sozioökonomische und wissenschaftliche Bereiche, die Umsetzung des Bundeszielprogramms "GLONASS" und die Schaffung eines wettbewerbsfähigen Weltraums Transportsystem mit einer Mittelklasse-Trägerrakete mit erhöhter Tragfähigkeit.

Mit einer innovativen Entwicklungsoption wird die Produktion von Produkten der Raketen- und Raumfahrtindustrie bis 2020 wachsen - 2,6-mal gegenüber 2007.

Das Produktionswachstum im Rahmen dieser Option wird sichergestellt durch:

• 1. Intensive technische und technologische Umrüstung seit 2008;
• 2. Umsetzung einer vollständigen Liste von Zielprogrammen des Bundes und der Departemente, die die Entwicklung der Raketen- und Raumfahrtindustrie und die Möglichkeit zur Schaffung einer neuen Generation der Raketen- und Raumfahrttechnologie ab 2012 sicherstellen;
• 3. Bedingungslose Zufriedenheit bieten

staatlicher Bedarf an Raumfahrzeugen und Dienstleistungen für den Verteidigungs-, sozioökonomischen und wissenschaftlichen Bereich, zusätzlich zum Trägheitsszenario durch die Umsetzung des Projekts eines vielversprechenden bemannten Verkehrssystems;

4. Abschluss organisatorischer und struktureller

Umwandlungen von Unternehmen in der Branche und Schaffung integrierter Rückgratstrukturen, die durch eine einzige Tätigkeitsrichtung und Eigentumsverhältnisse verbunden sind;

• 5. Sicherstellung der Auslastung der Produktionskapazitäten bis 2020, 75 Prozent;
• 6. Vollständige Umsetzung eines langfristigen Programms wissenschaftlicher und angewandter Forschung und Experimente in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen mit der Schaffung einer fortschrittlichen Hardwarereserve für die Raketen- und Raumfahrtindustrie;
• 7. Bau des Kosmodroms Wostotschny, um der Russischen Föderation einen unabhängigen Zugang zum Weltraum im gesamten Spektrum der zu lösenden Aufgaben zu ermöglichen;
• 8. Durch die Lösung der Personalprobleme der Industrie.

Eine zusätzliche Steigerung der Produktion von Produkten der Raketen- und Raumfahrtindustrie nach der innovativen Version im Verhältnis zur Trägheitsversion wird im Jahr 2020 115-117 Milliarden Rubel betragen.