Ракетно-космічні комплекси. Розвиток ракетно-космічних систем виведення Технологічне обладнання вітчизняних ракетно-космічних комплексів

, органи управління , проектування балістичних ракет , розгонні блоки , ракетно-космічні системи виведення , ракети-носії , соплові блоки , траєкторії польоту , транспортні космічні системи

На великому фактичному матеріалі докладно простежено основні етапи розвитку ракетно-космічних систем виведення та подано напрями їх удосконалення. Проведено детальний порівняльний аналізхарактеристик вітчизняних та зарубіжних балістичних ракет дальньої дії та ракет-носіїв, включаючи багаторазові транспортні космічні системи. Викладено основи проектування та особливості конструкції ракетно-космічних засобів виведення.

Для студентів технічних університетів, які навчаються за ракетно-космічними спеціальностями та напрямами, а також для всіх, хто цікавиться історією розвитку ракетно-космічної техніки та перспективами її вдосконалення.

ЗМІСТ
Частина 1. Основи влаштування ракетно-космічних систем виведення
Глава 1. Балістичні ракети як основа створення ракет-носіїв
1.1. Передісторія та початкові етапи створення перших БРДД
1.2. Основні поняття та терміни
1.3. Удосконалення конструктивно-компонувальної схеми одноступінчастих ракет для збільшення дальності та перехід до багатоступінчастих БРДД
Глава 2. Особливості конструкції балістичних ракет дальньої дії
2.1. Одноступінчасті ракети
2.2. Багатоступінчасті ракети
2.3. Особливості бойових ракет
Глава 3. Вплив особливостей траєкторії управління польотом ракети
3.1. Функції системи керування
3.2. Органи управління
3.3. Розвиток конструкції соплового блоку РДТТ
3.4. Застосування висувної насадки на ЖРД
Глава 4. Загальне завдання управління польотом
4.1. Основні засоби управління
4.2. Спосіб управління по "жорсткій" траєкторії
4.3. Система регулювання швидкості, що здається
4.4. Система синхронного спорожнення баків
4.5. Спосіб управління по "гнучкій" траєкторії
4.6. Спосіб керування з корекцією на пасивній ділянці траєкторії
Розділ 5. Розвиток конструкцій міжконтинентальних балістичних ракет та ракет-носіїв
5.1. Основні напрямки розвитку
5.2. Базування ракет-носіїв та бойових балістичних ракет
5.3. Особливості відділення головної частини та поділу щаблів у ракет з РДТТ
5.4. Ракета-носій "Протон"
5.5. Використання кріогенних компонентів палива в ракетах-носіях
5.6. Ракета-носій "Сатурн-V"
5.7. Ракета-носій Н-1
5.8. Використання РДТТ як "нульовий" (бустерний) ступінь в ракетах-носіях
5.9. Використання гібридних двигунів у ракетних блоках
5.10. Розгінні блоки, або міжорбітальні транспортні апарати
5.11. Багаторазові транспортні космічні системи
5.12. Балістичні ракети підводних човнів
Розділ 6. Сучасний станта тенденції розвитку засобів виведення
6.1. Розвиток конструкції ракет-носіїв сімейства "Союз" (Р-7)
6.2. Ракети-носії сімейства "Русь-М" та перспективний пілотований корабель нового покоління
6.3. Сімейство ракет-носіїв "Ангара"
6.4. Конверсійні ракети-носія
6.5. Загальні тенденції у розвитку систем виведення

Частина 2. Основи проектування балістичних ракет дальньої дії та ракет-носіїв
Глава 7. Загальне завдання проектування
7.1. Стадії проектування
7.2. Основні тактико-технічні вимоги
7.3. Критерії оптимізації та загальне завдання проектування
Глава 8. Балістичний та масовий аналіз
8.1. Аналіз сил, що діють на ракету у польоті на ділянці траєкторії.
8.2. Рівняння руху ракети на ділянці траєкторії
8.3. Рівняння руху ракети у полярній системі координат
8.4. Зміна льотних характеристик ракети під час польоту
8.5. Наближене визначення дальності польоту. Завдання пасивної ділянки траєкторії
8.6. Рівняння руху ракети на активній ділянці траєкторії до функцій основних проектних параметрів
8.7. Наближене визначення швидкості ракети
8.8. Вплив основних проектних параметрів на швидкість польоту ракети
8.9. Вплив основних проектних параметрів на дальність польоту ракети
8.10. Масовий аналіз одноступінчастої рідинної ракети
Глава 9. Особливості вибору основних проектних параметрів багатоступінчастої ракети
9.1. Основна термінологія
9.2. Визначення швидкості багатоступінчастої ракети
9.3. Визначення основних проектних параметрів багатоступінчастої ракети
Додаток. Програми вибору проектно-балістичних параметрів

Головна Енциклопедія Словники

Ракетно-космічний комплекс (РКК)

Сукупність ракети або ракет космічного призначення (РКН) з функціонально взаємопов'язаними технічними засобами та спорудами, призначена для забезпечення транспортування, зберігання, приведення та утримання у встановлених готовностях, технічного обслуговування, підготовки, пуску та контролю польоту РКН на ділянці виведення Включає в себе РКН, засоби технічного комплексу (ТК), засоби стартового комплексу (СК), засоби вимірювального комплексу космодрому (ІКК).

Ракета космічного призначення, сукупність ракети-носія з космічною головною частиною (КГЧ), яка складається з космічного апарату (КА) разом із складально-захисними та розгінними блоками. Космічна головна частина, сукупність КА зі збірно-захисним та розгінним блоками. Розгінний блок в окремих випадкахможе бути відсутнім.

Стартовий комплекс, сукупність технологічно та функціонально взаємопов'язаних рухомих та стаціонарних технічних засобів та споруд, що забезпечують проведення всіх видів робіт з РКН та (або) її складовими частинамиз моменту надходження РКН з технічної позиції до завершення необхідних передпускових операцій з елементами РКН, а при випробуваннях РКН і при пуску РКН, що не відбувся, до моменту повернення РКН на технічну позицію. Розташовується на стартовій позиції. Забезпечує: доставку РКН з технічного комплексу на пускову установку (ПУ), її установку на ПУ, прицілювання, заправку компонентами ракетного палива та стиснутими газами, випробування, виконання всіх операцій з підготовки РКН до пуску та її пуск. До складу СК входять: одна або кілька ПУ, споруди з технічними системами, що забезпечують підготовку та запуск РКН, пристартовий командний пункт.

ПУ можуть бути реалізовані у таких випадках: стаціонарні наземні; стаціонарні підземні (шахтні); рухомі наземні (грунтові та залізничні); рухомі підземні (траншейні); рухливі морські (на морських платформах, надводних кораблях та підводних човнах); рухомі повітряні (повітряний старт).

Технічний комплекс, сукупність технічних комплексів ракети-носія, космічного апарату, розгінного блоку, космічної головної частини, ракети космічного призначення та інших, загальних ракет космічного призначення, технічних засобів. Залежно від призначення ТК РКК один із видів технічних комплексів може бути відсутнім.

Технічна позиція, ділянка місцевості з під'їзними шляхами, інженерними комунікаціями, будинками та спорудами.

Ракетно-космічний комплекс "Союз"

Ракетно-космічний комплекс "Союз" - найстаріший на космодромі Байконур. Найяскравіші події історія світової космонавтики пов'язані з функціонуванням цього комплексу. Найбільш значущими серед них є запуск 4 жовтня 1957 першого в світі штучного супутника Землі і політ 12 квітня 1961 першого космонавта планети Юрія Олексійовича Гагаріна.

Комплекс створений на основі міжконтинентальної балістичної ракети Р-7, знаменитої королівської сімки. Її модифікації широко відомі всьому світу під назвами «Супутник», «Схід», «Схід», «Блискавка» та «Союз».

Кількість запусків космічних апаратів, проведених за допомогою ракетно-космічного комплексу "Союз", наближається вже до тисячі. Невдалими виявилися лише 27. Висока надійність комплексу дозволяє широко задіяти їх у реалізації Федеральної космічної програми же Росії та у програмах міжнародного співробітництва.

Для пусків ракет-носіїв «Союз» на космодромі побудовано дві стартові позиції, одна з них створена в 1957 р., інша - в 1961 р. Стартові позиції займають велику територію (понад 100 гектарів) і мають по одній пусковій установці, кожна у тому числі здатна виконати до 24 пусків ракет-носіїв на рік.

Підготовка ракет-носіїв їй та космічних апаратів до старту проводиться у п'яти монтажно-випробувальних корпусах. Спеціальна апаратура та обладнання забезпечують необхідні температурно-вологісний та чистовий режими, проведення повного переліку технологічних операцій з підготовки до пуску ракет-носіїв, розгінних блоків та космічних апаратів.

Ракета-носій "Союз" використовує екологічно чисті компоненти палива; гас і рідкий кисень. Під час старту маса ракети становить близько 310 тонн, а її двигуни розвивають біля поверхні землі сумарну тягу до 400 тонн. Технічні параметри ракети дозволяють виведення на опорну орбіту корисного навантаження масою до 7 тонн.

Ракетно-космічний комплекс «Протон»

Ракетно-космічний комплекс «Протон» – один із основних на космодромі Байконур. Завдяки закладеним у нього прогресивним науково-технічним рішенням, даний комплекс за своєю надійністю та багатьма іншими показниками є найкращим у світі серед систем виведення аналогічного класу. Польоти автоматичних міжпланетних станцій із посадками апаратів на Місяць, Венеру та Марс, а також запуски довгострокових орбітальних станцій «Салют» та «Мир», супутників зв'язку та телемовлення на геостаціонарну орбіту здійснюються з використанням комплексу «Протон».

Комплекс створений на базі триступінчастої ракети-носія «Протон», що має довжину 44,3 метра та максимальний поперечний переріз 7.4 метра. Біля поверхні землі її двигуни розвивають тягу 900 тонн. Ракета здатна вивести на опорну орбіту корисне навантаження масою до 20 тонн, а за використання розгінного блоку - на геостаціонарну орбіту супутник масою до 3,5 тонн. Перший запуск "Протона" відбувся 16 липня 1965 року. Наразі кількість пусків перевищує 250, з яких лише 11 закінчилися невдало.

Підготовка ракет-носіїв, розгінних блоків та космічних апаратів до запуску проводиться на технічних позиціях, які розміщені у чотирьох монтажно-випробувальних корпусах. Технічні позиції оснащені спеціальним технологічним та загальнотехнічним обладнанням, під'їзними шляхами та інженерними комунікаціями. Вони призначені для прийому ракет-носіїв та корисних навантажень із заводів-виробників, їх зберігання, збирання та випробувань. Тут же космічні апарати заправляються компонентами палива та стиснутими газами, проводиться пристиковка корисних навантажень до ракет-носіїв.

Монтажно-випробувальний корпус ракети-носія «Протон» - унікальна споруда, що складається з власне монтажно-випробувального залу площею понад 1500 квадратних метрів та безлічі службових приміщеньз пультовими, апаратними, лабораторіями та іншими службами.

Запуск ракет-носіїв «Протон» проводиться з двох стартових майданчиків, кожен з яких має дві стартові позиції, командний пункт, сховища пального та окислювача, холодильні центри, високовольтні підстанції та інші об'єкти інфраструктури.

У 1996 році «Протон» першим з вітчизняних ракет-носіїв вийшов на світовий ринок комерційних послуг із запуску космічних апаратів, його маркетинг займається компанія International Launch Services.

За час експлуатації ракета неодноразово вдосконалювалася. Наразі закінчується черговий етап її модернізації. Новий «Протон-М» матиме досконалішу систему управління. Зменшиться забруднення навколишнього середовища залишками палива в районах падіння ступенів, що відпрацювали.

Ракетно-космічний комплекс «Зеніт»

Найновішим серед ракетно-космічних комплексів космодрому Байконур є Зеніт. Його створення було розпочато у 1976 р. і велося паралельно з розробкою багаторазової космічної системи «Енергія-Буран». Допрацьовані перші щаблі ракети-носія «Зеніт» використовувалися як бічні блоки ракети-носія «Енергія».

Ракета-носій «Зеніт» виконана за двоступінчастою схемою і здатна виводити на опорну орбіту висотою 200 км та нахилом 51° корисне навантаження масою до 13,7 тонни. На обох щаблях використовуються екологічно чисті компоненти палива – рідкий кисень та гас.

На стартовій позиції, що займає площу 113 га, є дві пускові установки, кріогенний центр та понад 50 технологічних систем. Усі операції з транспортування, встановлення ракети на пусковий пристрій, стикування заправних та інших комунікацій виконуються автоматично. Старт ракети може бути зроблено вже через півтори години після її встановлення на стартову споруду. Навіть у разі скасування пуску роботи з приведення ракети у вихідний стан виконуються при дистанційному управліннііз командного пункту.

Технічна позиція ракетно-космічного комплексу «Зеніт» включає монтажно-випробувальний корпус, сховища ракет-носіїв та космічних апаратів, технічні будівлі та інші споруди.

Наприкінці 80-х років космічні програми країни зазнали серйозного скорочення. Багато нових супутників, орієнтованих на «Зеніт», так і не було створено. Тому навантаження на ракетно-космічний комплекс випало невисоке - всього здійснено 32 пуски. Водночас у творців комплексу народилася нова ідеяпроводити пуски ракети-носія з плавучої платформи. Тим самим суттєво розширюються її можливості за рахунок переміщення точки старту до екватора. Проект отримав назву "Морський старт". У ньому беруть участь фірми України. Росії, США та Норвегії. Перший успішний пуск "Зеніту-31" з платформи "Одіссей" відбувся 28 березня 1999р.

Ракетно-космічний комплекс «Циклон»

Генеральним напрямом робіт під час створення ракетно-космічного комплексу «Циклон» було підвищення безпеки обслуговуючого персоналу під час підготовки ракети-носія на стартовій позиції. Розробникам «Циклону» повністю вдалося реалізувати концепцію «безлюдного старту». У період передстартової підготовки ракети-носія та космічного апарату на пусковій установці управління всім обладнанням комплексу ведеться дистанційно з командного пункту.

Ракета-носій "Циклон" створена на базі міжконтинентальної балістичної ракети Р-36, розробленої конструкторським бюро "Південне" під керівництвом головного конструктора М.К. Янгеля.

Запуски ракети-носія «Циклон» розпочато 1967 р. Стартова маса цієї двоступінчастої ракети (без урахування маси космічного апарату) становить 178,6 тонни. Ракета «Циклон» забезпечує виведення на кругові орбіти заввишки 200 км та нахилом 65° та 90° космічних апаратів масою 3,2 та 2,7 тонни відповідно. В даний час ця ракета використовується тільки для запуску космічних апаратів серії "Космос".

Елементи наземної інфраструктури ракетно-космічного комплексу "Циклон" компактно розташовані на лівому фланзі космодрому. Стартову позицію обладнано двома пусковими установками, одна з яких зараз законсервована. Підготовка ракети-носія та корисних навантажень проводиться в одному монтажно-випробувальному корпусі.

Недоліком ракетно-космічного комплексу «Циклон» є висока токсичність компонентів палива, що створює небезпеку забруднення довкілля у разі аварії. Однак цей недолік значною мірою компенсується високою надійністю комплексу. На сьогоднішній день проведено вже понад сотню запусків ракети-носія «Циклон», серед яких немає жодного аварійного.

Ракетно-космічний комплекс «Енергія-Буран»

До складу ракетно-космічного комплексу "Енергія-Буран" входять універсальна надважка ракета-носій "Енергія", орбітальний корабель "Буран", а також засоби наземної космічної інфраструктури ракети-носія та орбітального корабля.

Ракета-носій «Енергія» є двоступінчастою ракетою, виконаною за схемою «пакет» з бічним розміщенням корисного вантажу, що виводиться. Її перший ступінь складається з чотирьох бічних блоків висотою 40 м і діаметром 4 м. Бічні блоки розміщені навколо центрального блоку, його висота 60 м, діаметр 8 м. Двигуни першого ступеня працюють на киснево-гасовому паливі, другого ступеня - на киснево-водневому паливі. Стартова маса ракети-носія становить 2400 тонн. "Енергія" здатна вивести в навколоземний космічний простір корисний вантаж масою понад 100 тонн. У створенні ракети-носія «Енергія» брали участь багато підприємств країни на чолі з Ракетно-космічною корпорацією «Енергія» ім. С.П. Корольова. Створення ракетно-космічного комплексу стало визначним досягненням вітчизняних конструкторів ракетно-космічної техніки.

Орбітальний корабель «Буран» - космічний корабель багаторазового використання, здатний здійснювати тривалі польоти, орбітальне маневрування, спуск і літакову посадку на спеціально обладнаний аеродром.

За допомогою «Бурану» можна доставляти в космос та повертати на Землю космонавтів та корисні вантажі масою до 30 тонн, а також проводити ремонт та обслуговування космічних апаратів безпосередньо на орбіті. Довжина орбітального корабля 36,4 м, висота 16,45 м, максимальна стартова вага 105 тонн.

Технічний комплекс багаторазової космічної системи (ІКС) «Енергія-Буран» розташований за 5 км від старту. У його складі знаходяться споруди воістину грандіозних розмірів. До них відноситься монтажно-випробувальний корпус ракети-носія «Енергія», де збирається та проходить весь цикл випробувань ракета-носій. Він є найбільшою будівлею космодрому, має п'ять прольотів, його довжина 240 м, ширина 190 м і висота 47 м. У найбільш напружені дні тут одночасно працювали до 2000 чоловік. Монтажно-випробувальний корпус орбітального корабля «Буран» дещо менший, має довжину 224 м, ширину 122 м і висоту 34 м. У його приміщеннях може вестися одночасно підготовка трьох орбітальних кораблів.

Стартовий комплекс МКС «Енергія-Буран» - це величезний наземний комплекс, що займає площу понад 1000 га. Він складається з кількох десятків споруд, у яких розміщено понад 50 технологічних та 200 технічних систем.

Стартова споруда МКС «Енергія-Буран» є заглибленою на п'ять поверхів залізобетонною будовою з контрольно-перевірочною апаратурою та іншим обладнанням. З монтажно-заправного корпусу до стартової споруди ведуть дві залізничні колії, рознесені на 18 м. По них на старт чотирма тепловозами вивозиться транспортно-установчий агрегат із закріпленими на ньому ракетою-носієм «Енергія» та орбітальним кораблем «Буран».

До складу стартового комплексу входить універсальний комплекс «стенд-старт», який не тільки забезпечує підготовку та проведення пуску ракети-носія, а й за його допомогою здійсниться динамічні та вогневі випробування, відпрацьовується технологія заправки ракети-носія «Енергія».

Всі системи старту управляються сучасною недовірливою технікою з командного пункту. Високий ступінь автоматизації процесів управління забезпечує можливість виявлення та усунення понад 500 передбачених програмою позаштатних ситуацій.

Унікальною спорудою є і посадковий комплекс орбітального корабля «Буран», який раніше мав у своєму складі основний аеродром Ювілейний (Байконур) та два запасні (Сімферополь та Хороль). Він призначений для доставки корабля із заводу-виробника, забезпечення посадки при поверненні на Землю, а також післяпольотного обслуговування. Крім свого основного призначення, посадковий комплекс може використовуватися як аеродром та приймати літаки будь-якого класу. Злітно-посадкова смуга посадкового комплексу має довжину 4,5 км та ширину 84 м.

Пуски ракети-носія «Енергія», проведені 15 травня 1987 р. з макетом космічного апарату «Полюс» та 15 листопада 1988 р. з орбітальним кораблем «Буран» у безпілотному варіанті, - величезний крок вітчизняної науки і техніки у створенні нових засобів освоєння та дослідження космічного простору

Створення МКС "Енергія-Буран" могло стати новим етапом бурхливого розвитку російської ракетно-космічної техніки. Однак через економічні проблеми подальші роботи з ракетно-космічного комплексу «Енергія-Буран» було припинено.

Науково-технічний доробок, накопичений у процесі створення ракетно-космічного комплексу «Енергія-Буран», є цінним національним надбанням і зараз широко використовується в багатьох сферах. людської діяльності.
Фотографії РКК «Енергія-Буран»

Ця стаття присвячена опису моделі забезпечення готовності технологічного обладнання ракетно-космічних комплексів до цільового застосування з урахуванням вартості обраної стратегії поповнення ЗІП. Обґрунтовується завдання визначення сукупності оптимальних стратегій поповнення елементів ЗІП кожної номенклатури за критерієм «готовність – вартість» з урахуванням параметрів безвідмовності, ремонтопридатності та збереження. Для вирішення оптимізаційної задачі аналізуються відомі моделі обґрунтування вимог до систем забезпечення запасами, що ґрунтуються на методах розрахунку їх оптимальної структури, номенклатури та кількості елементів ЗІП, а також періодичність поповнення конкретної номенклатури ЗІП. Пропонована модель дозволяє визначати величину витрат на реалізацію стратегії поповнення елементів ЗІП однієї номенклатури протягом призначеного терміну служби обладнання на основі використання критерію «готовність – вартість» та враховує параметри безвідмовності, ремонтопридатності та збереження цього обладнання. У статті подано приклад застосування моделей для вибору оптимальних стратегій поповнення комплекту ЗІП агрегату заправки.

модель забезпечення готовності

ресурсомісткість експлуатаційних процесів

системи забезпечення запасами

коефіцієнт готовності

1. Бояршинов С.М., Дьяков О.М., Решетніков Д.В. Моделювання системи підтримки працездатного стану складних технічних систем // Озброєння та економіка. - М.: Регіональна громадська організація«Академія проблем військової економіки та фінансів», 2016. - № 3 (36). – С. 35–43.

2. Волков Л.І. Управління експлуатацією літальних комплексів: навч. посібник для втузів. - 2-ге вид., перероб. та дод. - М.: Вищ. шк., 1987. - 400 с.

3. Дяков О.М. Модель процесу підтримки готовності технологічного устаткування з обслуговуванням після відмови // Праці Військово-космічної академії імені О.Ф. Можайського. Вип. 651. За заг. ред. Ю.В. Кулішова. - СПб.: ВКА імені А.Ф. Можайського, 2016. - 272 с.

4. Кокарев А.С., Марченко М.А., Пачин А.В. Розробка комплексної програми підвищення ремонтопридатності складних технічних комплексів // Фундаментальні дослідження. - 2016. - № 4-3. - С. 501-505.

5. Шура-Бура А.Е., Топольський М.В. Методи організації, розрахунку та оптимізації комплектів запасних елементів складних технічних систем. - М.: Знання, 1981. - 540 с.

Протягом останніх роківу наукових дослідженнях, присвячених створенню та експлуатації складних технічних систем (СТС), значний розвиток отримав підхід підвищення ефективності їх функціонування за рахунок зниження вартості життєвого циклу(ЖЦ) цих систем. Управління вартістю ЖЦ СТС дозволяє здобути перевагу перед конкурентами за рахунок оптимізації витрат на придбання та володіння продукцією.

Зазначена концепція є актуальною і для ракетно-космічної техніки. Так, у Федеральній космічній програмі РФ на 2016-2025 роки. як одне з пріоритетних завдань постулюється завдання підвищення конкурентоспроможності існуючих та перспективних засобів виведення.

Істотний внесок у вартість послуг з виведення на орбіту корисних навантажень вносять витрати на забезпечення готовності технологічного обладнання ракетно-космічних комплексів (РКК) до цільового застосування. Ці витрати включають витрати на закупівлю комплектів ЗІП (запасні частини, інструменти та приладдя), їх доставку, зберігання та обслуговування.

Питання обґрунтування вимог до систем забезпечення запасами (СОЗ) присвячено безліч робіт таких авторів, як А.Е. Шура-Бура, В.П. Грабовецький, Г.М. Черкесів, у яких пропонуються методи розрахунку оптимальної структури СОЗ, номенклатури та кількості елементів ЗІП. При цьому періодичність (стратегія) поповнення конкретної номенклатури ЗІП істотно впливає на вартість доставки, зберігання та обслуговування ЗІП або вважається заданою, або залишається за рамками досліджень.

S1 - працездатний стан ТЛОБ;

S2 – стан відмови, виявлення причини відмови;

S3 - ремонт, заміна елемента ЗІП;

S4 – очікування поставки елемента ЗІП за відсутності на об'єкті експлуатації;

S5 – контроль технічного стану після ремонту.

Мал. 1. Граф моделі забезпечення готовності

Таблиця 1

Закони переходів від i-го до j-го стану графа

Мета дослідження

У цьому завдання розробки моделі забезпечення готовності ТлОб РКК до цільового застосування, з урахуванням вартості обраної стратегії поповнення ЗІП, стає особливо актуальною.

Матеріали та методи дослідження

Для визначення коефіцієнта готовності ТлОб РКК скористаємося наступним виразом:

де K Гh - коефіцієнт готовності h-го елемента, що залежить від показників безвідмовності, ремонтопридатності та збереження;

H – число елементів.

Опишемо залежність коефіцієнта готовності обладнання від показників безвідмовності, ремонтопридатності та зберігання h-го елемента обладнання графовою моделлю реалізованих на цьому устаткуванні експлуатаційних процесів.

Зробимо припущення, що обладнання може бути одночасно тільки в одному стані i = 1, 2, …, n з безлічі можливих Е. Потік зміни станів найпростіший. У початковий момент часу t = 0 обладнання знаходиться у працездатному стані S1. Через випадковий час τ1 обладнання миттєво перетворюється на новий стан j∈E з ймовірністю p ij ≥ 0, причому для будь-якого i∈E. У стані j обладнання перебуває випадковий час, перш ніж переходить у такий стан. У цьому випадку закони переходів від i-го до j-го стану графа можуть бути подані у такому вигляді (табл. 1).

Для побудови аналітичної залежності використовуються такі приватні показники системи технічного обслуговування та ремонту (ТОіР):

ω1 – інтенсивність відмови елемента;

ω3 - параметр потоку відновлення відмов (параметр Ерланга);

ω5 - параметр потоку відмов, що виявляються при контролі технічного стану ТлОб після установки елементів ЗІП (зумовлений математичним очікуванням терміну збереження елемента ЗІП);

ТПост - тривалість очікування постачання елемента ЗІП, що немає на об'єкті експлуатації;

Т д - тривалість діагностування, виявлення причини відмови, пошуку елемента, що відмовив;

Т Ктс – тривалість контролю технічного стану після заміни елемента ЗІП;

n – кількість елементів ЗІП однієї номенклатури у складі ТлОб;

m – кількість елементів однієї номенклатури у складі ЗІП.

Таблиця 2

Залежності, що описують властивості графової моделі

Для отримання аналітичних залежностей, що характеризують модель, використано широко відомий підхід, наведений у . Щоб уникнути повторення відомих положень, опустимо висновок і наведемо підсумкові вирази, що характеризують стани графової моделі (табл. 2).

Тоді ймовірність станів досліджуваного напівмарківського процесу:

, (2)

, (3)

, (4)

, (5)

. (6)

Отримані залежності визначають ймовірність знаходження елемента ТлОб в станах досліджуваного експлуатаційного процесу. Так, наприклад, показник P1 являє собою комплексний показник надійності - коефіцієнт готовності, а вираз (2) моделює зв'язок між параметрами безвідмовності, ремонтопридатності, збереження та інтегральним показником, в якості якого використовується KГh.

Підставивши вираз (2) вирази для експлуатаційно-технічних характеристик обладнання з табл. 2, отримаємо вираз, що дозволяє оцінити вплив елементів однієї номенклатури на коефіцієнт готовності обладнання:

(7)

де h - інтенсивність відмови h-го елемента;

t2h – математичне очікування тривалості контролю технічного стану;

t3h – математичне очікування часу відновлення;

t4h - математичне очікування тривалості очікування поставки h-го елемента ЗІП, які відсутні на об'єкті експлуатації;

t5h - математичне очікування терміну зберігання h-го елемента ЗІП;

Т7h – математичне очікування тривалості контролю технічного стану;

Т10h – період поповнення h-го елемента ЗІП.

Запропонована модель відрізняється від відомих тим, що вона дозволяє розрахувати значення KГ ТлОб РКК залежно від параметрів його безвідмовності, ремонтопридатності та збереження.

Для визначення величини витрат на реалізацію стратегії поповнення елементів ЗІП однієї номенклатури протягом призначеного терміну служби обладнання можна скористатися таким виразом:

де - Витрати зберігання елемента ЗІП однієї номенклатури у період призначеного терміну служби ТлОб;

Витрати на постачання елементів ЗІП однієї номенклатури замість витрачених протягом призначеного терміну служби ТЛОБ;

Витрати обслуговування елемента ЗІП однієї номенклатури.

Кількість елементів ЗІП однієї номенклатури, необхідне забезпечення необхідного рівня готовності ТлОб протягом періоду поповнення.

Результати дослідження та їх обговорення

Розглянемо застосування моделей для вибору оптимальних стратегій поповнення комплекту ЗІП агрегату заправки, що забезпечують значення коефіцієнта готовності агрегату не нижче 0,99 протягом 10 років експлуатації.

Нехай потік відмов найпростіший, параметр потоку відмов приймемо рівним інтенсивності відмов. Аналогічно приймемо параметри потоку ω3 і ω5 як величини обернено пропорційні математичним очікуваннямтривалостей відповідних процесів

Для проведення розрахунків розглянемо три варіанти стратегій поповнення комплекту ЗІП, які є граничними випадками:

Закладка весь термін служби;

періодичне поповнення (з періодом 1 рік);

Безперервне поповнення.

У табл. 3 представлені результати розрахунків для комплекту ЗІП агрегату 11Г101 отримані при використанні описаних вище моделей.

Таблиця 3

Результати розрахунків

З аналізу табл. 3 слід, що з номенклатур 1 і 4 оптимальною є стратегія періодичного поповнення ЗІП, а номенклатур 2, 3 і 5 - безперервного поповнення.

Запропоновано Нова модельзабезпечення готовності ТлОб РКК, яка може бути застосована для вирішення задачі визначення сукупності оптимальних стратегій поповнення елементів ЗІП кожної номенклатури за критерієм «готовність – вартість» з урахуванням параметрів безвідмовності, ремонтопридатності та збереження.

Бібліографічне посилання

Метою державної політики у ракетно-космічній сфері передбачається формування економічно стійкої, конкурентоспроможної, диверсифікованої ракетно-космічної промисловості, забезпечення гарантованого доступу та необхідної присутності Росії у космічному просторі.

Капітальні вкладення на реконструкцію та технічне переозброєння передбачають:

адресну інвестиційну підтримку впровадження спеціального технологічного обладнання, що забезпечує реалізацію базових технологій виробництва виробів РКТ, передбачених ФКПР-2015 та ФЦП «Розвиток ОПК-2015»;

підвищення загального технічного рівня підприємств, які виробляють РКТ за рахунок автоматизації технологічних процесів, що забезпечують зниження трудомісткості, підвищення якості та надійності виробів РКТ;

створення технологічних умов для широкого впровадження інформаційних технологічних процесів (ІПІ-технологій).

Основна частка цих інвестицій формується у рамках ФКПР-2015 та ФЦП «Розвиток ОПК-2015».

Пріоритетними напрямами державної політики у цій галузі є такі.

Перше - створення космічних комплексів та систем нового покоління з технічними характеристиками, що забезпечують їхню високу конкурентоспроможність на світовому ринку:

розвиток сучасних засобіввиведення (модернізація діючих ракетоносіїв та розробка нових ракет-носіїв та розгінних блоків, створення ракети-носія середнього класу для виведення пілотованого космічного корабля нового покоління), космічних супутників зі збільшеним терміном активного існування;

підготовка до реалізації проривних проектів у галузі космічних технологій та досліджень космічного простору.

Друге - завершення створення та розвиток системи ГЛОНАСС:

розгортання супутникового угруповання на базі апаратів нового покоління з тривалим терміном активного існування (не менше 12 років) та підвищеними технічними характеристиками;

створення наземного комплексу управління та створення обладнання для кінцевих користувачів, його просування на світовий ринок, забезпечення сполученості апаратури ГЛОНАСС та GPS.

Третє - розвиток супутникового угруповання, зокрема створення угруповання супутників зв'язку, що забезпечують зростання використання всіх видів зв'язку - фіксованого, рухомого, персонального (на всій території Російської Федерації); створення угруповання метеорологічних супутників, здатних передавати інформацію у реальному масштабі часу.

У довгостроковій перспективі інтереси підтримки високої конкурентоспроможності на ринку передачі інформації вимагатимуть якісного стрибка у підвищенні інтервалу «конкурентного існування» супутників зв'язку. Це можна досягти лише шляхом створення технології виробництва «багаторазових» супутників зв'язку, тобто. таких, які спочатку проектуватимуться та створюватимуться з можливістю їх обслуговування, заправки ракетним паливом, ремонту та модернізації безпосередньо на орбіті. Підсумком такого технологічного розвитку може стати поява до 2025 року масивних орбітальних платформ, на яких розміщуватиметься різна цільова апаратура та інше обладнання, у т.ч. енергетичне, що допускає обслуговування чи заміну. У цьому випадку ринок супутникового виробництва зазнає суттєвих структурних і кількісних змін.

При цьому, незважаючи на те, що нині російське виробництвосупутників практично не представлено ні на ринку готових виробів, ні на ринку окремих комплектуючих, Росії необхідно продовжувати зусилля щодо виходу в даний сегмент ринку. При цьому метою цих зусиль може бути не лише завоювання деякої ринкової частки, але інтереси технологічного розвитку, а також національної безпеки.

З цього погляду найбільший інтерес представляє міжнародний проект Blinis – програма передачі технологій з інтеграції модуля корисного навантаження між Thales Alenia Space (Франція) та ФГУП НУО Прикладної механіки ім. М.Ф.Решетнєва.

Четверте – розширення присутності Росії на світовому космічному ринку:

утримання провідних позицій на традиційних ринках космічних послуг (комерційні пуски – до 30%);

розширення присутності на ринку виробництва комерційних космічних апаратів, розширення просування на зовнішні ринки окремих компонентів ракетно-космічної техніки та відповідних технологій;

вихід на високотехнологічні сектори світового ринку (виробництво наземної апаратури супутникового зв'язку та навігації, дистанційне зондування землі);

створення та модернізація системи російського сегменту міжнародної космічної станції (МКС).

Для всіх сегментів ринку виробництва носіїв у час характерні перевищення пропозиції над попитом і високий рівень внутрішньої конкуренції - за умов стагнації над ринком виробництва супутників на початку 2000-х гг. це вже спричинило значне падіння цін на ринку запусків.

У середньостроковій перспективі в умовах незначного зростання кількості супутників, що виробляються, рівень ринкової конкуренції у всіх сегментах зросте ще більше, коли на ринок вийдуть «важкі» і «легкі» носії таких країн, як Японія, Китай, Індія.

У довгостроковій перспективі обсяги та структура ринку носіїв безпосередньо залежатиме від ситуації на «провідних» по відношенню до нього ринках: інформаційних та виробництва супутників, зокрема:

на ринку «важких» та «середніх» носіїв від переходу до «багаторазових» супутників зв'язку, розвитку ринків космічного виробництва та космічного туризму;

на ринку «легких» носіїв від можливості переходу інформації ДЗЗ до розряду «мережевих товарів».

П'яте – проведення організаційних перетворень у ракетно-космічній промисловості.

До 2015 року буде утворено три-чотири великі російські ракетно-космічні корпорації, які до 2020 року вийдуть на самостійний розвитокі повністю забезпечуватимуть випуск ракетно-космічної техніки для вирішення економічних завдань, задач обороноздатності та безпеки країни, ефективну діяльність Росії на міжнародних ринках

Шосте – модернізація наземної космічної інфраструктури та технологічного рівня ракетно-космічної промисловості:

технічне та технологічне переозброєння підприємств галузі, впровадження нових технологій, оптимізація технологічної структуригалузі;

розвиток системи космодромів, оснащення новим обладнанням наземних засобів управління, систем зв'язку, експериментальної та виробничої баз ракетно-космічної промисловості.

При інерційному варіанті розвитку виробництво продукції ракетно-космічноїпромисловості до 2020 року – на 55-60% до рівня 2007 року.

• 1. Частковим технічним та технологічним переозброєнням галузі;
• 2. Реалізацією міжвідомчих та відомчих цільових програм;

державних потреб у космічних засобах та послугах для оборони, соціально-економічної та наукової сфер, реалізацією ФЦП «ГЛОНАСС» та створенням конкурентоспроможної космічної транспортної системиз ракетою-носієм середнього класу підвищеної вантажопідйомності.

За інноваційного варіанта розвитку виробництво продукції ракетно-космічної промисловості зросте до 2020 року - у 2,6 разу до рівня 2007 року.

Зростання виробництва за цим варіантом буде забезпечено:

• 1. Інтенсивним технічним та технологічним переозброєнням з 2008 року;
• 2. Реалізацією повного переліку федеральних та відомчих цільових програм, що забезпечують розвиток ракетно-космічної промисловості та можливість створення ракетно-космічної техніки нового покоління з 2012 року;
• 3. Забезпеченням безумовного задоволення

державних потреб у космічних засобах та послугах для оборони, соціально-економічної та наукової сфер, додатково до інерційного сценарію реалізацією проекту перспективної пілотованої транспортної системи;

4. Завершенням організаційно-структурних

перетворень підприємств галузі та створенням системотворчих інтегрованих структур, пов'язаних єдиною спрямованістю діяльності та відносинами власності;

• 5. Забезпеченням рівня завантаження виробничих потужностей до 2020 року 75 відсотків;
• 6. Виконанням у повному обсязі довгострокової програми науково-ужиткових досліджень та експериментів з різних наукових напрямів зі створенням випереджувального апаратурного доробку для ракетно-космічної промисловості;
• 7. Будівництвом космодрому «Східний» з метою забезпечення Російської Федерації незалежного доступу до космосу у всьому спектрі розв'язуваних завдань;
• 8. Вирішенням кадрових проблем галузі.

Додатковий приріст виробництва продукції ракетно-космічної промисловості за інноваційним варіантом по відношенню до інерційного складе 2020 - 115-117 млрд, рублів.