CC BY
294
Секция
«ИСТОРИЯ, РАЗВИТИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ»
УДК 629.76.004
М. В. Голованов Научный руководитель - М. Е. Баранов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
АВАРИЙНЫЕ СИТУАЦИИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
Дан анализ аварийных ситуаций при эксплуатации ракетно-космической техники, приведена статистика причин аварий и меры их предотвращения.
За последнее десятилетие ракетно-космическая отрасль стала одним из важнейших и динамично развивающихся секторов мировой экономики. Эксплуатация ракет - сложный комплекс процессов, результатом которого является запуск ракет, вывод спутников на орбиту. До запуска ракеты происходит долгий и трудоемкий процесс конструирования и проектирования, разработка мер безопасности и требований к эксплуатации. Также рассматриваются и прорабатываются все варианты развития событий при запуске, устраняются всевозможные ошибки. Несмотря на меры предосторожности, нередки случаи аварийных ситуаций.
Анализ аварийных ситуаций является исходным моментом всех работ по безопасности, а его результаты во многом определяют последующие технические решения при разработке аварийно-восстановительных и аварийно-спасательных средств. При анализе аварийных ситуаций рассматривают их распределение по месту возникновения (по бортовым и наземным системам) и по времени появления, определяют причины и вероятность их появления, характер развития по времени, последствия и значимость для последующего полета.
Среди аварийных ситуаций, вероятность появления которых наиболее высока, следует выделить ситуации, вызванные отказами бортовых систем ракетоносителей космических кораблей, а также наземных систем стартовой позиции. Подобные аварийные ситуации, как правило, подлежат наиболее тщательному анализу. Как показывают результаты летных испытаний ракетно-космической техники, отказы распределяются по системам неравномерно: наибольшая вероятность появления отказов - в бортовых системах РН, меньшая - в системах КК, еще меньшая - в наземных системах. Это объясняется тем, что на участке выведения бортовые системы КК работают в основном в дежурном (менее напряженном по сравнению с рабочим) режиме, а в наземных системах значительно легче обеспечить высокую надежность и своевременный контроль.
При исследовании аварийных ситуаций на РН в основном используют результаты анализа экспериментальных данных по авариям, имевшим место в процессе испытаний и проведения пусков аналогов
и прототипов, при этом анализируют также отказы и ошибки, которые в иных условиях могли бы привести к аварии (т. е. потенциально опасные отказы). 13 % отказов РН обусловлено программными средствами систем управления, в то время как для КА этот показатель составляет 20 % и еще 6 % приходится на отказы аппаратных средств бортовых компьютеров. В среднем, дефекты программных средств систем управления приводят к аварии или выводу космических аппаратов на нерасчетную орбиту в каждом 110-м случае запуска РН.
Сравнение рисков отказа космических аппаратов в период 2000-2009 гг.
Год Количество пусков Количество отказов Риск
2000 130 9 0,069
2001 91 5 0,055
2002 103 3 0,029
2003 104 6 0,058
2004 77 4 0,052
2005 74 4 0,054
2006 116 13 0,112
2007 119 12 0,101
2008 114 10 0,088
2009 132 11 0,083
Всего 1060 77 0,073
Наиболее высока вероятность возникновения аварий в ранний период эксплуатации, когда еще не устранены полностью различного рода недочеты в разработке, изготовлении и эксплуатации данной РН. Обычно этот период совпадает с летно-конструк-торскими испытаниями, по завершению которых РН должна достигнуть запроектированного уровня надежности.
Так же наиболее вероятными причинами отказов могут быть следующие: ненормальная работа автоматики (клапанов) ДУ; прогары и разрушения основных и рулевых камер сгорания и камер сгорания газогенераторов ДУ; отказы и поломки турбонасосных агрегатов ДУ; отказы в системах опорожнения баков, негерметичность топливных и газовых магистралей; ложные команды или отсутствие заданных команд системы управления; отказы основных приборов сис-
Секция «История, развитие и эксплуатация ракетно-космической техники»
темы управления (гироскопов, БЦВМ, программно-временных устройств и т. д.); ошибки заправки, настройки ДУ и системы управления; повышенные вибрации конструкции и приборов.
Для предотвращения таких случаев используют специальные меры безопасности, такие как: мониторинг качества выпускаемой продукции, лицензирование объектов, занимающихся выпуском деталей РН и КК, повышения технологической безопасности производственных процессов и эксплуатационной надежности оборудования , разработка и осуществление инженерно-технических мероприятий, направленных
на предотвращение аварийных ситуаций, комплексный сбор данных на момент запуска РН или КК инструктирование персонала, Разработка уставов и правил поведения при работе над РН и КК
Сравнение аварийности РН и КА за последние десять лет показывает, что суммарные риски не только не уменьшились, но и возросли. При этом аварии ракетоносителей чаще всего происходят по причине несовершенства их конструкции и элементов РН.
© Голованов М. В., 2013
УДК 629.76.004
А. С. Стрижнев Научный руководитель - Е. М. Королев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПОДГОТОВКА К ПУСКУ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ
Исследован алгоритм подготовки к пуску и пуск ракет-носителей.
В настоящее время несмотря на большое разнообразие ракет-носителей, все они имеют много общего в своём устройстве, поэтому последовательность и содержание операций по подготовке к пуску каждого типа РН производится по определенному алгоритму.
Ракеты-носители запускают вертикально. Это вызвано причинами, связанными в основном боковыми нагрузками, действующими на конструкцию корпуса.
Кроме того, при вертикальном старте упрощается проектирование и изготовление пускового устройства, которое удерживает РН перед стартом и во время выведения двигателя на необходимый режим работы с помощью одних только опор в хвостовой части ракеты.
Наземный космодром представляет собой комплекс специальных сооружений и земельных участков. На нем осуществляется сборка, подготовка к запуску и пуск РН, траекторные измерения их полета, прием и обработка поступающей телеметрической информации. Кроме того, с него подаются команды на борт ракеты при подготовке к старту и полете РН.
Основными объектами космодрома являются техническая позиция, стартовая позиция и командно-измерительные комплексы.
На технической позиции располагаются монтаж-но-испытательный корпус (МИК) или здание вертикальной сборки РН, монтажно-испытательный корпус космического аппарата (КА) и другие служебные здания.
С заводов-изготовителей ступени и узлы РН поступают в МИК на транспортных средствах, имеющих ложементы с захватами и опоры для крепления ступеней и узлов ракет.
Сборка РН может выполняться тремя способами: горизонтальная сборка в МИК отдельных ступеней и РН в целом и пристыковка к ней КА; горизонтальная и вертикальная сборка отдельных ступеней РН в
МИК, доставка их на стартовую позицию, сборка РН на пусковой системе в вертикальном положении и последующая пристыковка КА; вертикальная сборка отдельных ступеней и сборка всей РН в МИК в вертикальном положении на верхней части пусковой системы. После сборки РН проходят автономные и комплексные испытания. Собранная РН с помощью кранов и траверс перекладывается на транспортно-установочный агрегат или транспортно-установочную тележку.
Одновременно со сборкой РН производятся сборка и испытания КА.
После проверки правильности стыковки и кабельных связей ракеты-носителя с космическим аппаратом полностью собранная ракета транспортируется на стартовую позицию стартового комплекса.
Основной агрегат стартового комплекса - пусковая система, обеспечивающая прием, вертикализацию и удержание РН в положении для пуска, подвод к ней электрических, заправочных, пневматических, дренажных и других коммуникаций, а также сам пуск ракеты.
Основными элементами пусковой системы являются опорная силовая конструкция, опорные элементы для РН (пусковой стол), ветровые и штормовые крепления, приспособления и механизмы для пристыковки к РН и отстыковки от нее различных соединений, газоотражатель и газоходы, средства управления, автоматизации и блокировки.
В качестве опорной силовой конструкции служат несколько откидных опор или ферм, на которые устанавливается РН своим нижним или средним опорным поясом. При взлете эти опоры автоматически отбрасываются в стороны, что исключает их соударение со стартующей РН.
В состав пусковой системы входят также различные агрегаты обслуживания: башни и фермы, авто-
