Rachete și complexe spațiale. Dezvoltarea sistemelor de lansare de rachete și spațiale Echipamente tehnologice ale complexelor spațiale și de rachete domestice

, comenzi, proiectare rachete balistice, etape superioare, sisteme de lansare de rachete și spațiale, vehicule de lansare, blocuri de duze, traiectorii de zbor, sisteme spațiale de transport

Pe baza unei cantități mari de materiale faptice, sunt urmărite în detaliu etapele principale ale dezvoltării sistemelor de lansare a rachetelor spațiale și sunt prezentate direcțiile de îmbunătățire a acestora. Detaliat analiza comparativa caracteristicile rachetelor balistice cu rază lungă de acțiune și vehiculelor de lansare interne și străine, inclusiv sistemele de transport spațial reutilizabile. Sunt enunțate elementele fundamentale ale designului și caracteristicilor de design ale vehiculelor de lansare a rachetelor și spațiale.

Pentru studenții universităților tehnice care studiază în specialități și domenii de rachetă și spațiu, precum și pentru toți cei interesați de istoria dezvoltării tehnologiei rachetelor și spațiale și de perspectivele îmbunătățirii acesteia.

CUPRINS
Partea 1. Fundamentele sistemelor de lansare a rachetelor și spațiale
Capitolul 1. Rachete balistice ca bază pentru crearea vehiculelor de lansare
1.1. Preistorie și etapele inițiale ale creării primului MRBM
1.2. Concepte și termeni de bază
1.3. Îmbunătățirea designului și schemei de dispunere a rachetelor cu o singură etapă pentru a crește raza de acțiune și tranziția la MRBM în mai multe etape
Capitolul 2. Caracteristici ale proiectării rachetelor balistice cu rază lungă de acțiune
2.1. Rachete cu o singură etapă
2.2. Rachete cu mai multe etape
2.3. Caracteristicile rachetelor de luptă
Capitolul 3. Influența caracteristicilor traiectoriei asupra controlului zborului rachetelor
3.1. Funcțiile sistemului de control
3.2. Organele de conducere
3.3. Dezvoltarea designului unității de duză pentru rachetă cu combustibil solid
3.4. Utilizarea unei duze retractabile pe un motor de rachetă
Capitolul 4. Sarcina generală a controlului zborului
4.1. Metode de control de bază
4.2. Metoda de control de-a lungul traiectoriei „rigide”.
4.3. Sistem aparent de control al vitezei
4.4. Sistem sincron de golire a rezervorului
4.5. Metodă flexibilă de control a traiectoriei
4.6. Metoda de control cu ​​corectie pe partea pasiva a traiectoriei
Capitolul 5. Dezvoltarea proiectelor de rachete balistice intercontinentale și vehicule de lansare
5.1. Principalele direcții de dezvoltare
5.2. Bazarea vehiculelor de lansare și a rachetelor balistice de luptă
5.3. Caracteristici de separare a focosului și separarea etapelor în rachete cu combustibili solizi
5.4. Vehicul de lansare „Proton”
5.5. Utilizarea propulsoarelor criogenice în vehiculele de lansare
5.6. Lansare vehicul „Saturn-V”
5.7. Lansare vehicul N-1
5.8. Utilizarea combustibililor solizi ca treaptă „zero” (amplificare) în vehiculele de lansare
5.9. Utilizarea motoarelor hibride în unitățile de rachete
5.10. Etape superioare sau vehicule de transport interorbital
5.11. Sisteme de transport spațial reutilizabile
5.12. Rachete balistice submarine
Capitolul 6. De ultimă orăși tendințele de dezvoltare ale vehiculelor de lansare
6.1. Dezvoltarea designului de rachete transportoare din familia Soyuz (R-7)
6.2. Lansați vehicule din familia Rus-M și o navă spațială promițătoare de nouă generație cu echipaj
6.3. Familia de vehicule de lansare Angara
6.4. Vehicule de lansare de conversie
6.5. Tendințe generale în dezvoltarea sistemelor de lansare

Partea 2. Bazele proiectării rachetelor balistice cu rază lungă de acțiune și vehiculelor de lansare
Capitolul 7. Problemă generală de proiectare
7.1. Etape de proiectare
7.2. Cerințe de bază tactice și tehnice
7.3. Criterii de optimizare și problemă generală de proiectare
Capitolul 8. Analiza balistică și de masă
8.1. Analiza forțelor care acționează asupra rachetei în zbor pe piciorul activ al traiectoriei
8.2. Ecuațiile de mișcare ale rachetei pe partea activă a traiectoriei
8.3. Ecuațiile mișcării unei rachete într-un sistem de coordonate polare
8.4. Modificări ale caracteristicilor de zbor ale unei rachete în timpul zborului
8.5. Determinarea aproximativă a intervalului de zbor. Sarcini ale secțiunii pasive a traiectoriei
8.6. Ecuațiile de mișcare ale rachetei pe secțiunea activă a traiectoriei în funcție de principalii parametri de proiectare
8.7. Determinarea aproximativă a vitezei rachetei
8.8. Influența parametrilor principali de proiectare asupra vitezei de zbor a rachetei
8.9. Influența parametrilor principali de proiectare asupra intervalului de zbor al rachetelor
8.10. Analiza de masă a unei rachete cu combustibil lichid cu o singură etapă
Capitolul 9. Caracteristici ale alegerii parametrilor principali de proiectare ai unei rachete cu mai multe etape
9.1. Terminologie de bază
9.2. Determinarea vitezei unei rachete cu mai multe etape
9.3. Determinarea parametrilor principali de proiectare ai unei rachete cu mai multe etape
Aplicație. Programe de selecție a parametrilor de proiectare balistică

Acasă Enciclopedie Dicționare Citiți mai multe

Complexul de rachete și spațiu (RSC)

Un set de rachete sau rachete spațiale (ILV) cu mijloace și structuri tehnice interconectate funcțional, concepute pentru a asigura transportul, depozitarea, desfășurarea și întreținerea în stare de pregătire stabilită; întreținere, pregătirea, lansarea și controlul zborului ILV la locul de lansare. Include ILV, facilități ale complexului tehnic (TC), facilități ale complexului de lansare (SC), facilități ale complexului de măsurare al cosmodromului (IKK).

O rachetă spațială, un ansamblu al unui vehicul de lansare cu un focos spațial (SCV), care constă dintr-o navă spațială (SC) împreună cu etapele superioare și de protecție a ansamblului. Ogivă spațială, un set de nave spațiale cu etape de protecție și superioare prefabricate. Etapa superioară în cazuri individuale poate fi absent.

Complexul de lansare, un set de mijloace și structuri tehnice mobile și staționare interconectate tehnologic și funcțional care asigură toate tipurile de lucru cu ILV și (sau) acesta părțile constitutive din momentul în care ILV sosește din poziția tehnică până la finalizarea operațiunilor necesare pre-lansare cu elementele ILV, iar în timpul testelor ILV și lansării eșuate a ILV până la revenirea ILV la nivelul tehnic. poziţie. Situat la poziția de pornire. Asigură: livrarea ILV din complexul tehnic la lansator (PU), instalarea acestuia pe lansator, țintirea, realimentarea cu componente propulsoare și gaze comprimate, testarea, efectuarea tuturor operațiunilor de pregătire a ILV pentru lansare și lansare. SC include: unul sau mai multe lansatoare, instalații cu sisteme tehnice care asigură pregătirea și lansarea ILV, un post de comandă de lansare.

PU poate fi implementat în următoarele versiuni: sol staționar; subteran staționar (mina); sol mobil (sol și șină); subteran mobil (tranșee); marin mobil (pornit platforme offshore, nave de suprafață și submarine); aer mobil (pornire cu aer).

Un complex tehnic, un set de complexe tehnice ale unui vehicul de lansare, o navă spațială, o treaptă superioară, un focos spațial, o rachetă spațială și alte mijloace tehnice comune rachetelor spațiale. În funcție de scopul RKK TC, unul dintre tipurile de complexe tehnice poate fi absent.

Pozitie tehnica, zona cu cai de acces, utilitati, cladiri si structuri.

Complexul de rachete și spațiu „Soyuz”

Complexul de rachete și spațiu Soyuz este cel mai vechi din cosmodromul Baikonur. Cele mai izbitoare evenimente din istoria cosmonauticii mondiale sunt asociate cu funcționarea acestui complex. Cele mai semnificative dintre ele sunt lansarea pe 4 octombrie 1957 a primului satelit artificial al Pământului din lume și zborul din 12 aprilie 1961 al primului cosmonaut al planetei, Yuri Alekseevich Gagarin.

Complexul a fost creat pe baza rachetei balistice intercontinentale R-7, celebrul „șapte” regal. Modificările sale sunt cunoscute pe scară largă în întreaga lume sub denumirile Sputnik, Vostok, Voskhod, Molniya și Soyuz.

Numărul de lansări de nave spațiale efectuate folosind racheta Soyuz și complexul spațial se apropie deja de o mie. Nu au avut succes decât 27. Fiabilitatea ridicată a complexului îi permite să fie utilizat pe scară largă în implementarea Programului Spațial Federal al Rusiei și în programele de cooperare internațională.

Pentru lansările de rachete de transport Soyuz, la cosmodrom au fost construite două locuri de lansare, unul dintre ele a fost creat în 1957, celălalt - în 1961. Locurile de lansare ocupă un teritoriu vast (mai mult de 100 de hectare) și au câte un lansator fiecare. este capabil să efectueze până la 24 de lansări de rachete purtătoare pe an.

Pregătirea rachetelor purtătoare și a navelor spațiale pentru lansare se realizează în cinci clădiri de asamblare și testare. Aparatele și echipamentele speciale asigură condițiile necesare de temperatură, umiditate și finisare, o listă completă de operațiuni tehnologice pentru pregătirea vehiculelor de lansare, blocurilor de amplificare și navelor spațiale pentru lansare.

Vehiculul de lansare Soyuz folosește propulsori ecologici; kerosen și oxigen lichid. În timpul lansării, racheta cântărește aproximativ 310 de tone, iar motoarele sale dezvoltă o tracțiune totală de până la 400 de tone la suprafața pământului. Parametrii tehnici ai rachetei permit lansarea unei sarcini utile cu o greutate de până la 7 tone pe orbita de referință.

Racheta și complexul spațial „Proton”

Racheta Proton și complexul spațial este unul dintre principalele din cosmodromul Baikonur. Datorită soluțiilor științifice și tehnice progresive încorporate în acesta, acest complex, în ceea ce privește fiabilitatea și mulți alți indicatori, este cel mai bun din lume dintre sistemele de lansare de o clasă similară. Zborurile stațiilor interplanetare automate cu aterizări de nave spațiale pe Lună, Venus și Marte, precum și lansări de stații orbitale pe termen lung Salyut și Mir, sateliți de comunicații și televiziune pe orbită geostaționară sunt efectuate folosind complexul Proton.

Complexul are la bază un vehicul de lansare în trei trepte „Proton” cu o lungime de 44,3 metri și o secțiune transversală maximă de 7,4 metri. La suprafața pământului, motoarele sale dezvoltă o tracțiune de 900 de tone. Racheta este capabilă să injecteze o sarcină utilă cântărind până la 20 de tone pe o orbită de referință și, atunci când se folosește o treaptă superioară, un satelit cu o greutate de până la 3,5 tone pe o orbită geostaționară. Prima lansare a lui Proton a avut loc pe 16 iulie 1965. Acum numărul lansărilor depășește 250, dintre care doar 11 au eșuat.

Pregătirea vehiculelor de lansare, a blocurilor de amplificare și a navelor spațiale pentru lansare se realizează la poziții tehnice, care sunt situate în patru clădiri de asamblare și testare. Posturile tehnice sunt dotate cu echipamente tehnologice speciale si tehnice generale, cai de acces si utilitati. Sunt proiectate pentru a primi vehicule de lansare și încărcături utile de la fabricile de producție, pentru a le depozita, a le asambla și a le testa. Aici, navele spațiale sunt alimentate cu propulsoare și gaze comprimate, iar sarcinile utile sunt andocate pentru vehicule de lansare.

Clădirea de asamblare și testare a vehiculului de lansare Proton este o structură unică formată dintr-o sală de asamblare și testare cu o suprafață de peste 1.500 de metri pătrați și multe spatiu de birouri cu camere de control, camere de control, laboratoare si alte servicii.

Vehiculele de lansare Proton sunt lansate din două locuri de lansare, fiecare dintre ele având două locuri de lansare, un post de comandă, depozite de combustibil și oxidanți, centre frigorifice, substații de înaltă tensiune și alte facilități de infrastructură.

În 1996, Proton a fost primul vehicul de lansare rusesc care a intrat pe piața mondială a serviciilor de lansare a navelor spațiale comerciale, iar International Launch Services îl comercializează.

În timpul funcționării, racheta a fost îmbunătățită în mod repetat. Acum, următoarea etapă a modernizării sale se apropie de sfârșit. Noul Proton-M va avea un sistem de control îmbunătățit. Va scădea poluarea mediului cu reziduuri de combustibil în zonele de cădere a etapelor uzate.

Complexul de rachete și spațiu „Zenith”

Cel mai nou dintre complexele de rachete și spațiale ale cosmodromului Baikonur este Zenit. Crearea sa a început în 1976 și a fost realizată în paralel cu dezvoltarea sistemului spațial reutilizabil Energia-Buran. Primele etape modificate ale vehiculului de lansare Zenit au fost folosite ca blocuri laterale ale vehiculului de lansare Energia.

Vehiculul de lansare Zenit este proiectat conform unei scheme în două etape și este capabil să injecteze o sarcină utilă cu o greutate de până la 13,7 tone pe o orbită de referință cu o altitudine de 200 km și o înclinare de 51 °. Ambele etape folosesc componente de combustibil ecologice - oxigen lichid și kerosen.

Locul de lansare, care se întinde pe o suprafață de 113 hectare, are două lansatoare, un centru criogenic și peste 50 de sisteme tehnologice. Toate operațiunile de transport, instalarea rachetei pe dispozitivul de lansare, andocarea realimentării și alte comunicații sunt efectuate automat. Racheta poate fi lansată în decurs de o oră și jumătate de la instalarea sa pe instalația de lansare. Chiar dacă lansarea este anulată, munca de aducere a rachetei la starea inițială este efectuată când telecomandă de la postul de comandă.

Poziția tehnică a complexului spațial și de rachete Zenit include o clădire de asamblare și testare, spații de depozitare pentru vehicule de lansare și nave spațiale, clădiri tehnice și alte structuri.

La sfârșitul anilor 1980, programele spațiale ale țării au fost reduse serios. Mulți sateliți noi care vizează Zenit nu au fost niciodată creați. Prin urmare, sarcina asupra complexului de rachete și spațiu a fost scăzută - au fost efectuate un total de 32 de lansări. În același timp, s-au născut creatorii complexului idee noua pentru a efectua lansări ale rachetei purtătoare de pe platforma plutitoare. Astfel, capacitățile sale sunt extinse semnificativ prin mutarea punctului de plecare la ecuator. Proiectul a fost numit Sea Launch. La el participă firme din Ucraina. Rusia, SUA și Norvegia. Prima lansare de succes a lui Zenit-31 de pe platforma Odyssey a avut loc pe 28 martie 1999.

Complexul de rachete și spațiu „Cyclone”

Direcția generală de lucru în timpul creării rachetei Ciclon și a complexului spațial a fost creșterea siguranței personalului de serviciu în timpul pregătirii vehiculului de lansare la locul de lansare. Dezvoltatorii Cyclone au reușit să implementeze pe deplin conceptul de „început pustiu”. În timpul pregătirii înainte de lansare a vehiculului de lansare și a navei spațiale de pe lansator, toate echipamentele complexului sunt controlate de la distanță de la postul de comandă.

Vehiculul de lansare Cyclone se bazează pe racheta balistică intercontinentală R-36 dezvoltată de biroul de proiectare Yuzhnoye sub conducerea designerului șef M.K. Yangel.

Vehiculul de lansare Cyclone a fost lansat în 1967. Masa de lansare a acestei rachete în două etape (excluzând masa navei spațiale) este de 178,6 tone. Racheta Cyclone oferă nave spațiale cu o masă de 3,2 și, respectiv, 2,7 tone, pe orbite circulare cu o altitudine de 200 km și o înclinare de 65 ° și 90 °. În prezent, această rachetă este folosită doar pentru lansarea navelor spațiale din seria Cosmos.

Elementele infrastructurii terestre ale rachetei Cyclone și ale complexului spațial sunt situate compact pe flancul stâng al cosmodromului. Locul de lansare este echipat cu două lansatoare, dintre care unul este acum blocat. Pregătirea vehiculului de lansare și a sarcinilor utile se realizează într-o singură clădire de asamblare și testare.

Dezavantajul rachetei Cyclone și al complexului spațial este toxicitatea ridicată a componentelor propulsoarelor, care creează un pericol de poluare a mediului în cazul unui accident. Cu toate acestea, acest dezavantaj este compensat în mare măsură de fiabilitatea ridicată a complexului. Până în prezent, au fost deja efectuate peste o sută de lansări ale rachetei purtătoare Cyclone, printre care nu există nici una de urgență.

Complexul de rachete și spațiu „Energia-Buran”

Complexul spațial și de rachete Energia-Buran include vehiculul de lansare super-greu universal Energia, nava spațială orbitală Buran, precum și infrastructura spațială terestră a vehiculului de lansare și vehiculului orbital.

Vehiculul de lansare Energia este o rachetă în două trepte realizată conform schemei „pachet” cu amplasarea laterală a sarcinii utile retrase. Prima etapă este formată din patru blocuri laterale de 40 m înălțime și 4 m diametru.Blocuri laterale sunt plasate în jurul blocului central, înălțimea sa este de 60 m, diametrul este de 8 m. Motoarele primei trepte funcționează cu combustibil oxigen-kerosen, a doua etapă - pe combustibil oxigen-hidrogen. Greutatea de lansare a vehiculului de lansare este de 2.400 de tone. Energia este capabilă să lanseze o sarcină utilă care cântărește mai mult de 100 de tone în spațiul apropiat de Pământ. Multe întreprinderi ale țării, conduse de Corporația Rachetă și Spațială Energia, numită după V.I. S.P. Regină. Crearea complexului de rachete și spațiu a devenit o realizare remarcabilă a designerilor autohtoni de rachete și tehnologie spațială.

Nava spațială orbitală „Buran” este o navă spațială reutilizabilă capabilă să efectueze zboruri pe termen lung, manevre orbitale, coborâre controlată și aterizare a aeronavelor pe un aerodrom special echipat.

Cu ajutorul lui Buran, astronauții și încărcăturile utile cu o greutate de până la 30 de tone pot fi livrate în spațiu și returnate pe Pământ, precum și repararea și întreținerea navelor spațiale direct pe orbită. Lungimea navei orbitale este de 36,4 m, înălțimea este de 16,45 m, greutatea maximă de lansare este de 105 tone.

Complexul tehnic al sistemului spațial reutilizabil (ISS) „Energia-Buran” se află la 5 km de locul de lansare, cuprinde structuri de dimensiuni cu adevărat grandioase. Acestea includ asamblarea și construcția de testare a vehiculului de lansare Energia, unde vehiculul de lansare este asamblat și este supus întregului ciclu de testare. Este cea mai mare clădire a cosmodromului, are cinci trave, lungimea sa este de 240 m, lățimea este de 190 m și înălțimea este de 47 m. În zilele cele mai intense, aici lucrau până la 2000 de oameni în același timp. Clădirea de asamblare și testare a navei spațiale orbitale „Buran” este oarecum mai mică, are o lungime de 224 m, o lățime de 122 m și o înălțime de 34 m. În sediul său, pregătirea a trei nave orbitale poate fi efectuată simultan .

Complexul de lansare ISS Energia-Buran este un complex imens la sol care acoperă o suprafață de peste 1000 de hectare. Este format din câteva zeci de structuri care adăpostesc peste 50 de sisteme tehnologice și 200 de sisteme tehnice.

Instalația de lansare a ISS Energia-Buran este o structură din beton armat îngropată pe cinci etaje cu echipamente de control și testare și alte echipamente. Două șine de cale ferată, distanțate la 18 m, duc de la clădirea de montaj și realimentare până la instalația de lansare.Patru locomotive diesel le folosesc pentru a scoate unitatea de asamblare de transport cu mașina de lansare Energia și nava spațială orbitală Buran atașată la aceasta.

Complexul de lansare include un complex universal „stand-start”, care nu numai că asigură pregătirea și lansarea vehiculului de lansare, ci și cu ajutorul acestuia, vor fi efectuate teste dinamice și de tragere, iar tehnologia de realimentare a vehiculului de lansare Energia este în curs de dezvoltare.

Toate sistemele de lansare sunt controlate de tehnologia modernă suspectă de la postul de comandă. Un grad ridicat de automatizare a proceselor de control oferă capacitatea de a detecta și elimina mai mult de 500 de situații de urgență prevăzute de program.

O structură unică este complexul de aterizare al navei spațiale orbitale „Buran”, care a inclus anterior aerodromul principal Yubileiny (Baikonur) și două de rezervă (Simferopol și Khorol). Este conceput pentru a livra nava de la uzina de producție, pentru a asigura aterizarea acesteia la întoarcerea pe Pământ, precum și serviciul după zbor. Pe lângă scopul său principal, complexul de aterizare poate fi folosit ca aerodrom și poate primi aeronave de orice clasă. Pista complexului de aterizare are 4,5 km lungime și 84 m lățime.

Lansările rachetei de transport Energia, efectuate la 15 mai 1987 cu o machetă a navei spațiale Polyus și la 15 noiembrie 1988, cu orbiterul Buran în versiune fără pilot, reprezintă un pas uriaș pentru știința și tehnologia rusă în crearea de noi mijloace de dezvoltare și explorare a spațiului.

Crearea ISS Energia-Buran ar putea deveni o nouă etapă în dezvoltarea rapidă a rachetelor rusești și a tehnologiei spațiale. Cu toate acestea, din cauza problemelor economice, lucrările ulterioare la racheta Energia-Buran și complexul spațial au fost suspendate.

Fundamentul științific și tehnic acumulat în procesul de creare a rachetei Energia-Buran și a complexului spațial este o comoară națională valoroasă și este în prezent utilizat pe scară largă în multe domenii. activitate umana.
Fotografii de la RSC Energia-Buran

Acest articol este dedicat descrierii unui model pentru asigurarea pregătirii echipamentelor tehnologice ale complexelor de rachete și spațiale pentru utilizarea țintă, ținând cont de costul strategiei alese pentru reaprovizionarea pieselor de schimb. Problema determinării setului de strategii optime de completare a elementelor de piese de schimb și accesorii ale fiecărei nomenclaturi după criteriul „pregătire – cost” este fundamentată, ținând cont de parametrii de fiabilitate, întreținere și conservare. Pentru rezolvarea problemei de optimizare sunt analizate modelele binecunoscute de justificare a cerințelor pentru sistemele de aprovizionare a stocurilor, care se bazează pe metode de calcul a structurii optime a acestora, a nomenclaturii și a numărului de piese de schimb, precum și a frecvenței de reaprovizionare a unui anumit gama de piese de schimb. Modelul propus face posibilă determinarea costului implementării strategiei de reaprovizionare a pieselor de schimb din aceeași gamă în timpul duratei de viață alocate echipamentului pe baza utilizării criteriului „pregătire - cost” și ia în considerare parametrii de fiabilitate. , întreținerea și conservarea acestui echipament. Articolul oferă un exemplu de utilizare a modelelor pentru alegerea strategiilor optime pentru completarea setului de piese de schimb pentru o unitate de umplere.

model de pregătire

intensitatea resurselor proceselor operaționale

sisteme de alimentare

factor de disponibilitate

1. Boyarshinov S.N., Dyakov A.N., Reshetnikov D.V. Modelarea sistemului pentru menținerea stării de funcționare a sistemelor tehnice complexe // Vooruzhenie i ekonomika. - M .: Regional organizatie publica„Academia de Probleme de Economie și Finanțe Militare”, 2016. - Nr. 3 (36). - S. 35–43.

2. Volkov L.I. Managementul exploatării complexelor de aeronave: manual. manual pentru colegiile tehnice. - Ed. a II-a, Rev. si adauga. - M .: Mai sus. shk., 1987 .-- 400 p.

3. Dyakov A.N. Model al procesului de menținere a pregătirii echipamentelor tehnologice cu service după defecțiune.Procedurile A.F. Mozhaisky. Emisiune 651. Sub total. ed. Yu.V. Kuleshova. - SPb .: VKA numită după A.F. Mozhaisky, 2016 .-- 272 p.

4. Kokarev A.S., Marchenko M.A., Pachin A.V. Dezvoltarea unui program cuprinzător pentru îmbunătățirea mentenanței complexelor tehnice complexe // Cercetare de baza... - 2016. - Nr. 4–3. - S. 501-505.

5. Shura-Bura A.E., Topolsky M.V. Metode de organizare, calcul și optimizare a seturilor de elemente de rezervă pentru sisteme tehnice complexe. - M .: Cunoașterea, 1981 .-- 540 p.

Pe parcursul anii recentiîn cercetarea științifică dedicată creării și exploatării sistemelor tehnice complexe (STS), abordarea creșterii eficienței funcționării acestora prin reducerea costurilor a fost dezvoltată semnificativ ciclu de viață(ciclul de viață) al acestor sisteme. Gestionarea costurilor ciclului de viață al CTC vă permite să câștigați superioritate față de concurenți prin optimizarea costurilor de achiziție și deținere a produselor.

Acest concept este relevant și pentru tehnologia rachetelor și spațiale. Deci, în Programul Spațial Federal al Federației Ruse pentru 2016-2025. sarcina creșterii competitivității vehiculelor de lansare existente și viitoare este postulată ca una dintre sarcinile prioritare.

O contribuție semnificativă la costul serviciilor de lansare a sarcinilor utile pe orbită o au costurile de asigurare a pregătirii echipamentelor tehnologice (TOb) ale complexelor de rachete și spațiale (RSC) pentru utilizarea țintă. Aceste costuri includ costurile de achiziție a truselor de piese de schimb (piese de schimb, unelte și accesorii), livrarea, depozitarea și întreținerea acestora.

Problema justificării cerințelor pentru sistemele de alimentare (POP) face obiectul multor lucrări ale unor autori precum A.E. Shura-Bura, V.P. Grabovetsky, G.N. Cherkesov, în care sunt propuse metode de calcul a structurii optime a POP, a nomenclatorului și a numărului de piese de schimb. În același timp, frecvența (strategia) de reaprovizionare a unei game specifice de piese de schimb, care afectează semnificativ costul de livrare, depozitare și întreținere a pieselor de schimb, fie este considerată specificată, fie rămâne în afara domeniului de aplicare al cercetării.

S1 - stare operabilă a TlOb;

S2 - starea defecțiunii, identificarea cauzei defecțiunii;

S3 - repararea, înlocuirea unui element de piese de schimb;

S4 - așteptarea livrării piesei de schimb dacă acesta nu se află la locul de operare;

S5 - controlul stării tehnice după reparație.

Orez. 1. Graficul modelului de pregătire

tabelul 1

Legile tranzițiilor de la starea i la a j a a graficului

Scopul studiului

În acest sens, sarcina de a dezvolta un model pentru asigurarea pregătirii RSC TOT pentru utilizarea țintă, ținând cont de costul strategiei alese pentru reaprovizionarea pieselor de schimb, devine deosebit de urgentă.

Materiale și metode de cercetare

Pentru a determina factorul de pregătire al TlOb RKK, vom folosi următoarea expresie:

unde K Гh este factorul de disponibilitate al elementului h-al, în funcție de indicatorii de fiabilitate, menținere și conservare;

H este numărul de elemente.

Să descriem dependența factorului de disponibilitate a echipamentului de indicatorii de fiabilitate, mentenanță și conservare a celui de-al-lea echipament cu un model grafic al proceselor operaționale implementate pe acest echipament.

Să presupunem că echipamentul poate fi simultan într-o singură stare i = 1, 2,…, n din mulțimea posibilelor E. Fluxul schimbării stării este cel mai simplu. La momentul inițial de timp t = 0, echipamentul este în starea de lucru S1. După un timp aleator τ1, echipamentul trece instantaneu la o nouă stare j∈E cu probabilitate p ij ≥ 0, și pentru orice i∈E. Echipamentul rămâne în starea j pentru un timp aleatoriu înainte de a trece la următoarea stare. În acest caz, legile tranzițiilor de la starea i-a la a j-a a graficului pot fi prezentate în următoarea formă (Tabelul 1).

Pentru a construi o relație analitică, sunt utilizați următorii indicatori specifici ai sistemului de întreținere și reparare (MRO):

ω1 este rata de defectare a elementului;

ω3 - parametrul fluxului de refacere a defecțiunilor (parametrul Erlang);

ω5 este parametrul fluxului de defecțiuni detectate în timpul controlului stării tehnice a stării tehnice după instalarea pieselor de schimb și a accesoriilor (datorită așteptării matematice a termenului de valabilitate al pieselor de schimb);

TPost - durata de așteptare pentru livrarea unui articol de piese de schimb care este absent la unitatea de operare;

T d - durata diagnosticării, identificarea cauzei defecțiunii, căutarea elementului defect;

Т Ктс - durata monitorizării stării tehnice după înlocuirea unui element de piesă de schimb;

n este numărul de piese de schimb și accesorii dintr-o nomenclatură din Tlob;

m - numărul de articole dintr-un articol din lista de piese de schimb.

masa 2

Dependențe care descriu proprietățile modelului grafic

Pentru a obține dependențe analitice care caracterizează modelul s-a folosit o abordare binecunoscută, dată în. Pentru a evita repetarea prevederilor cunoscute, omitem derivarea si prezentam expresiile finale care caracterizeaza starile modelului grafic (Tabelul 2).

Apoi probabilitățile stărilor procesului semi-Markov investigat:

, (2)

, (3)

, (4)

, (5)

. (6)

Dependențele obținute determină probabilitățile de găsire a elementului TlOb în stările procesului operațional investigat. Deci, de exemplu, indicatorul P1 este un indicator complex de fiabilitate - factorul de disponibilitate, iar expresia (2) modelează relația dintre parametrii de fiabilitate, menținere, conservare și indicatorul integral, care este utilizat ca KГh.

Înlocuind în expresia (2) expresiile pentru caracteristicile operaționale și tehnice ale echipamentelor din tabel. 2, obținem o expresie care ne permite să evaluăm influența elementelor unei nomenclaturi asupra factorului de disponibilitate a echipamentului:

(7)

unde λ h este rata de eșec a elementului h-lea;

t2h - așteptarea matematică a duratei controlului stării tehnice;

t3h - așteptarea matematică a timpului de recuperare;

t4h este așteptarea matematică a timpului de așteptare pentru livrarea h-al-lea articol de piese de schimb care lipsesc la unitatea de operare;

t5h - așteptarea matematică a termenului de valabilitate al elementului h-al al pieselor de schimb și al accesoriilor;

Т7h - așteptarea matematică a duratei monitorizării stării tehnice;

Т10h - perioada de reaprovizionare a piesei de schimb.

Modelul propus diferă de cele cunoscute prin faptul că permite calcularea valorii KG TlOb RCC în funcție de parametrii de fiabilitate, mentenanță și conservare a acestuia.

Pentru a determina costul implementării strategiei de reaprovizionare cu piese de schimb pentru un articol în timpul duratei de viață alocate echipamentului, puteți folosi următoarea expresie:

unde este costul depozitării unui articol de piese de schimb pentru un articol în timpul perioadei de viață alocate Tlob;

Costuri pentru furnizarea de piese de schimb și accesorii ale aceluiași articol în locul celor consumate pe durata de viață alocată Tlob-ului;

Costul întreținerii unui articol de piese de schimb și accesorii pentru un articol.

Numărul de piese de schimb și accesorii pentru un articol necesar pentru a asigura nivelul necesar de pregătire a TOT în timpul perioadei de reaprovizionare.

Rezultatele cercetării și discuția lor

Să luăm în considerare utilizarea modelelor pentru alegerea strategiilor optime de completare a setului de piese de schimb pentru unitatea de umplere, asigurându-ne că factorul de disponibilitate a unității nu este mai mic de 0,99 pe parcursul a 10 ani de funcționare.

Fie ca fluxul de eșec să fie cel mai simplu, parametrul debitului de defecțiune va fi considerat egal cu rata de eșec. În mod similar, luăm parametrii de curgere ω3 și ω5 ca mărimi invers proporționale cu așteptări matematice duratele proceselor corespunzătoare.

Pentru a efectua calcule, vom lua în considerare trei opțiuni pentru strategii de completare a unui set de piese de schimb, care sunt cazuri limitative:

Marcaj pe viață;

Realimentare periodică (cu o perioadă de 1 an);

Reumplere continuă.

Masa 3 prezintă rezultatele calculelor pentru un set de piese de schimb pentru unitatea 11G101, obținute folosind modelele descrise mai sus.

Tabelul 3

Rezultatele calculului

Din analiza tabelului. 3 rezultă că pentru articolele 1 și 4, strategia optimă este reaprovizionarea periodică a pieselor de schimb, iar pentru articolele 2, 3 și 5 - reaprovizionarea continuă.

Propus model nou asigurarea pregătirii RKK TDS, care poate fi aplicată pentru rezolvarea problemei determinării setului de strategii optime de completare a elementelor de piese de schimb pentru fiecare articol conform criteriului „pregătire - cost”, ținând cont de parametrii de fiabilitate , menținerea și conservarea.

Referință bibliografică

Scopul politicii de stat în sectorul rachetelor și spațiului prevede formarea unei industrii de rachete și spațiale stabile din punct de vedere economic, competitive, diversificate, asigurând accesul garantat și prezența necesară a Rusiei în spațiul cosmic.

Investițiile de capital pentru reconstrucție și reechipare tehnică includ:

sprijin investițional orientat pentru introducerea de echipamente tehnologice speciale care asigură implementarea tehnologiilor de bază pentru producerea de produse de rachete și nave spațiale, prevăzute de FKPR-2015 și programul țintă federal „Dezvoltarea OPK-2015”;

ridicarea nivelului tehnic general al întreprinderilor producătoare de vehicule spațiale rachete prin automatizarea proceselor tehnologice care reduc intensitatea muncii, îmbunătățesc calitatea și fiabilitatea vehiculelor spațiale rachete;

crearea condiţiilor tehnologice pentru introducerea pe scară largă a proceselor tehnologice informaţionale (IPI-tehnologii).

Cota principală a acestor investiții este formată în cadrul FKPR-2015 și al Programului țintă federal „Dezvoltarea OPK-2015”.

Direcţiile prioritare ale politicii de stat în acest domeniu sunt următoarele.

Prima este crearea de complexe spațiale și sisteme de o nouă generație cu caracteristici tehnice asigurarea competitivității lor ridicate pe piața mondială:

dezvoltare mijloace moderne lansare (modernizarea vehiculelor de lansare existente și dezvoltarea de noi vehicule de lansare și trepte superioare, crearea unui vehicul de lansare de clasă medie pentru lansarea unei noi generații de nave spațiale cu echipaj), sateliți spațiali cu o viață activă prelungită;

pregătirea pentru implementarea proiectelor inovatoare în domeniul tehnologiilor spațiale și al cercetării spațiale.

Al doilea este finalizarea creării și dezvoltării sistemului GLONASS:

desfășurarea unei constelații de sateliți bazată pe vehicule de nouă generație cu o viață activă lungă (cel puțin 12 ani) și cu caracteristici tehnice îmbunătățite;

crearea unui complex de control la sol și crearea de echipamente pentru utilizatorii finali, promovarea acestuia pe piața mondială, asigurarea conjugării echipamentelor GLONASS și GPS.

În al treilea rând, dezvoltarea unei constelații de sateliți, inclusiv crearea unei constelații de sateliți de comunicații, asigurând creșterea utilizării tuturor tipurilor de comunicații - fixe, mobile, personale (pe tot parcursul Federația Rusă); crearea unei constelații de sateliți meteorologici capabili să transmită informații în timp real.

Pe termen lung, interesele menținerii unei competitivități ridicate pe piața de transmitere a informațiilor vor necesita un salt calitativ în creșterea intervalului de „existență competitivă” a sateliților de comunicații. Acest lucru poate fi realizat doar prin crearea unei tehnologii pentru producerea de sateliți de comunicații „reutilizabili”, adică. cele care vor fi initial proiectate si construite cu posibilitatea intretinerii, realimentarii, repararii si modernizarii lor direct in orbita. Rezultatul acestei dezvoltări tehnologice poate fi apariția până în 2025 a unor platforme orbitale masive, care vor găzdui diverse echipamente țintă și alte echipamente, inclusiv. energie, permițând întreținerea sau înlocuirea. În acest caz, piața producției de sateliți va suferi schimbări structurale și cantitative semnificative.

În același timp, în ciuda faptului că în prezent producție rusească sateliții practic nu sunt reprezentați nici pe piața produselor finite, nici pe piața componentelor individuale, Rusia trebuie să-și continue eforturile pentru a intra în acest segment de piață. Mai mult, scopul acestor eforturi poate fi nu numai cucerirea unora cotă de piață ci interesele dezvoltării tehnologice precum şi ale securităţii naţionale.

Din acest punct de vedere, cel mai interesant este proiectul internațional Blinis - programul de transfer de tehnologie pentru integrarea modulului de sarcină utilă între Thales Alenia Space (Franța) și FSUE NPO Applied Mechanics care poartă numele V.I. M.F. Reshetneva.

În al patrulea rând, extinderea prezenței Rusiei pe piața spațială globală:

menținerea unei poziții de lider pe piețele tradiționale de servicii spațiale (lansări comerciale - până la 30%);

extinderea prezenței sale pe piața producției de nave spațiale comerciale, extinderea promovării componentelor individuale ale tehnologiei rachetelor și spațiale și a tehnologiilor conexe pe piețele externe;

acces la sectoarele de înaltă tehnologie ale pieței mondiale (producția de echipamente terestre pentru comunicații și navigație prin satelit, teledetecție a pământului);

crearea și modernizarea sistemului segmentului rus al stației spațiale internaționale (ISS).

Toate segmentele pieței pentru producția de transportatori se caracterizează în prezent printr-un exces al ofertei față de cerere și, în consecință, un nivel ridicat de concurență internă - în condițiile stagnării pieței producției de sateliti la începutul anilor 2000. acest lucru a dus deja la o scădere semnificativă a prețurilor pe piața de lansare.

Pe termen mediu, pe fondul unei ușoare creșteri a numărului de sateliți produși, nivelul concurenței pe piață pe toate segmentele va crește și mai mult atunci când vor intra pe piață transportatorii „grei” și „ușori” din țări precum Japonia, China și India. .

Pe termen lung, volumul și structura pieței transportatorilor vor depinde direct de situația de pe piețele „lider” în raport cu aceasta: informații și producție de sateliți, în special:

pe piața transportatorilor „grei” și „medii” de la trecerea la sateliții de comunicații „reutilizabili”, dezvoltarea piețelor pentru producția spațială și turismul spațial;

pe piata transportatorilor „ușori” din posibilitatea de a transfera informații ERS la categoria „bunuri de rețea”.

În al cincilea rând, schimbările organizaționale în industria rachetelor și a industriei spațiale.

Până în 2015, vor fi formate trei sau patru mari corporații rusești de rachete și spații, care până în 2020 vor intra dezvoltare independentăși va oferi pe deplin lansarea de rachete și tehnologie spațială pentru rezolvare provocări economice, sarcini de apărare și securitate a țării, activități eficiente ale Rusiei pe piețele internaționale.

Al șaselea - modernizarea infrastructurii spațiale terestre și a nivelului tehnologic al industriei de rachete și spațiale:

reechipare tehnico-tehnologică a întreprinderilor din industrie, introducere de noi tehnologii, optimizare structura tehnologica industrie;

dezvoltarea sistemului cosmodrom, dotarea instalațiilor de control la sol cu ​​echipamente noi, sisteme de comunicații, baza experimentală și de producție a industriei de rachete și spațiale.

Cu o versiune inerțială de dezvoltare, producție de produse rachetă și spațiu industrie până în 2020 - cu 55-60% până la nivelul din 2007.

• 1. Reechipare tehnică și tehnologică parțială a industriei;
• 2. Implementarea interagenţiilor şi departamentale programe vizate;

nevoile statului în active și servicii spațiale pentru apărare, sfere socio-economice și științifice, implementarea programului țintă federal „GLONASS” și crearea unui spațiu competitiv sistem de transport cu un vehicul de lansare de clasă medie cu capacitate de transport crescută.

Cu o versiune inovatoare de dezvoltare, producția de produse ale industriei de rachete și spațiale va crește până în 2020 - de 2,6 ori față de nivelul din 2007.

Creșterea producției în cadrul acestei opțiuni va fi asigurată de:

• 1. Reechipare tehnică și tehnologică intensivă din 2008;
• 2. Implementarea unei liste complete de programe țintă federale și departamentale care să asigure dezvoltarea industriei rachetelor și spațiale și posibilitatea creării unei noi generații de tehnologie rachetă și spațială din 2012;
• 3. Oferirea de satisfacție necondiționată

nevoile statului de vehicule și servicii spațiale pentru apărare, sfere socio-economice și științifice, pe lângă scenariul inerțial prin implementarea proiectului unui sistem de transport cu echipaj promițător;

4. Finalizarea lucrărilor organizatorice și structurale

transformări ale întreprinderilor din industrie și crearea unor structuri integrate de coloană vertebrală legate printr-o singură direcție de activitate și relații de proprietate;

• 5. Asigurarea nivelului de utilizare a capacităţilor de producţie până în 2020, 75 la sută;
• 6. Implementarea integrală a unui program pe termen lung de cercetare și experimente științifice și aplicate în diverse domenii științifice cu crearea unei rezerve hardware avansate pentru industria rachetelor și spațială;
• 7. Construirea cosmodromului Vostochny pentru a asigura Federației Ruse acces independent la spațiu în întregul spectru de sarcini de rezolvat;
• 8. Prin rezolvarea problemelor de personal ale industriei.

O creștere suplimentară a producției de produse ale industriei de rachete și spațiale conform versiunii inovatoare în raport cu cea inerțială se va ridica la 115-117 miliarde de ruble în 2020.