CC BY
601УДК 629.7
СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ИСПЫТАНИЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
М. В. Кубрак*, С. Н. Леонов
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Описаны современные системы испытаний ракетно-космической техники для обеспечения надёжности ракетно-космических комплексов на различных этапах жизненного цикла изделия. Рассмотрены виды испытаний изделий ракетно-космической техники, также представляющие собой сложную динамическую систему, входящую в системы создания, производства и эксплуатации изделий ракетно-космической техники.
Ключевые слова: проектирование, космический аппарат, испытания, надёжность, ракетно-космическая техника.
CURRENT TEST SYSTEMS FOR ROCKET AND SPACE TECHNOLOGY
M. V. Kubrak*, S. N. Leonov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
This article contemplates the current test systems for rocket and space technology, to ensure the reliability of rocket and space complexes at various stages of the life cycle of the product. The types of testing of rocket and space equipment products are also considered, that is also a complex dynamic system and a part of the systems for the development, production and operation of rocket and space technology.
Keywords: design, spacecraft, testing, reliability, rocket and space technology.
В ходе проектирования и производства составляющие элементы системы и весь космический аппарат (КА) подвергаются различным испытаниям, начиная от простых контрольных до более трудоёмких стендовых и лётных испытаний. Классификация испытаний по их назначению представлена на рисунке [1].
В настоящее время не существует единой классификации испытаний, одинаково пригодной для изготовления и разработки различных типов КА. На предприятиях характер и очередность проводимых испытаний различны, зависят от определенного типа проектируемого КА и определяются принятой технологией производства. В зависимости от назначения испытания разделяются на пять основных групп.
1. Оценочные испытания.
Целью оценочных испытаний является оценка соотношения конструкции КА и его систем к определенным требованиям. Оценочные испытания проводятся на всех этапах разработки. Основные виды данных испытаний - исследовательские испытания, испытания на определение возможности реализации конструкции, инженерные оценочные испытания и квалификационные испытания.
Исследовательские испытания позволяют определить функциональные свойства элементов, узлов, блоков и систем, которые будут использованы в КА. На основе результатов испытаний разрабатывается структурная и принципиальная схемы систем, а также
принимается решение о создании основной конструктивной схеме и об элементной базе, на которой следует строить разрабатываемое устройство [3].
Испытания на определение способности реализации конструкции проводятся, чтобы установить номинальные значения и допуски для характеристик элементов, блоков, узлов, использованных в макетном образце до применения их в системах, предназначенных для эксплуатационных испытаний.
Инженерные оценочные испытания проводятся в лаборатории для получения данных о качестве работы в составе системы многофункциональных блоков и узлов, удовлетворяющих техническим требованиям.
В период квалификационных испытаний тестируемые образцы изготовляются уже в обычных условиях производства по технической документации с соблюдением принятых методов научно-технических процессов, операций контроля и т. д. Эта серия испытаний предназначена для вскрытия изменений, ухудшающих функциональность испытываемых приборов.
2. Испытания во внешних условиях.
Испытания во внешних условиях обычно бывают трех видов: стендовые, лётные и диагностические.
При стендовых испытаниях могут быть использованы методы теории эксперимента, позволяющие планировать действие внешних факторов так, чтобы было возможно определить соотношение «причина-следствие».
Решетневские чтения. 2017
Классификация испытаний по их назначению
Лётные испытания предоставляют информацию о поведении системы в условиях, близких к условиям реальной эксплуатации, но не имеют возможности полностью их имитировать. Во время лётных испытаний могут возникнуть специфические недостатки, влияющие на точность оценок. Они заключаются в том, что в условиях, трудно поддающихся регулированию, полученные результаты бывают разнородными [2].
Специальные диагностические испытания дополняют лётные испытания. Они проводятся в лаборатории с целью воспроизведения отказов, проведения их анализа и диагностики, а также выработки корректирующих мер по предотвращению отказов.
3. Контроль качества.
Целью этой категории испытаний является контроль качества КА на всех этапах производственного процесса. Производственный процесс имеет широкий смысл и включает не только заводское изготовление, но и его транспортировку, установку в полевых условиях или процессы его сборки, периодическое его внедрение, обслуживание и осмотр.
Испытания в опытном и серийном производстве являются обычными плановыми испытаниями, которые проводятся с целью проверки соответствия выпускаемых КА и его систем техническим и производственным требованиям. Также, контроль качества на стадии экспериментального производства позволяет собрать информацию о корреляции изменений каждого параметра с изменениями характеристик готовой системы. Такая информация необходима для определения оптимальных допусков на параметры [4].
Полигонные испытания являются необходимым дополнением заводских испытаний, так как качество функционирования и надежность изделий могут значительно понизиться из-за ошибок при сборке, установке и обслуживании в полевых условиях и вследствие погрешностей в процессе производства.
Периодические испытания проводятся через определенные интервалы времени, после производства и установки КА в полевых условиях и предназначены для своевременного обнаружения ухудшения надежности изделия, происходящего в процессе эксплуатации.
4. Испытания на надёжность.
Данные, полученные при испытаниях на надёжность, используются для определения среднего времени до отказа или между отказами, вычисления или проверки достигнутой надёжности, установления предельных сроков хранения и службы критических элементов, определения возможных отказов.
Испытания для проверки запасов прочности проводятся при ступенчатом возрастании уровней внешних факторов, что позволяет связать степень повышения интенсивности нагрузок с ухудшением характеристик элементов, прогнозировать надёжность, уточнить допустимые для данного изделия пределы воздействия внешних факторов.
Испытания на срок службы проводятся на элементах, узлах и готовых системах для определения среднего времени наработки на отказ или числа циклов наработки между отказами. Эти параметры являются основными в расчётах надёжности и позволяют прогнозировать и оценивать надёжность. Испытания на срок службы требуют длительного времени, поэтому широко применяются методы ускоренных испытаний.
Ресурсные испытания предназначены для получения данных об оставшемся ресурсе систем с учётом фактической работы в полевых условиях и при испытаниях. Результаты этих испытаний оформляются в виде графиков и сравниваются с данными производственных испытаний, по которым прогнозируется оставшийся ресурс системы.
Контрольные испытания проводятся на образцах. Цель этих испытаний состоит в обнаружении возможных отказов. Контрольные испытания проводятся
при нормальных условиях и требуют полного демонтажа изделия [5].
5. Специальные испытания.
На всех этапах разработки проводится много специальных испытании для исследования специфических проблем. Специальные испытания характеризуются тем, что каждое из них проводится в связи с каким-либо конкретным случаем.
Таким, образом, испытания не являются каким-то изолированным процессом, а неразрывно связаны с процессом проектирования. Известно, что при разработке современной ракетно-космической техники примерно до 40 % всех возникающих в процессе проектирования проблем решается при помощи испытаний.
Библиографические ссылки
1. Бахвалов Ю. О. Испытания ракетно-космической техники. Введение в специальность : учеб. пособие. М. : АИР, 2015. 227 с.
2. Иванов В. С. Метрологическое обеспечение производства и испытаний газотурбинных двигателей летательных аппаратов. Средства и методы измерения : учеб. пособие. М. : Изд-во МАИ, 2002. 92 с.
3. Марчуков Е. Ю. Испытания и обеспечение надежности авиационных двигателей и энергетических установок : учеб. пособие / Е. Ю. Марчуков [и др.]. М. : МАИ, 2004. 336 с.
4. Основы теории испытаний. Экспериментальная отработка ракетно-космической техники / В. А. Ли-
сейкин [и др.]. М. : Машиностроение-Полет / Виарт Плюс, 2015. 260 с.
5. Теоретические основы испытаний и экспериментальная отработка сложных технических систем : учеб. пособие / Л. Н. Александровская [и др.]. М. : Логос, 2003. 736 с.
References
1. Bakhvalov Yu. O. Ispytaniya raketno-kosmicheskoy tekhniki. Vvedeniye v spetsial'nost' : ucheb. posobiye. M. : AIR, 2015. 227 p.
2. Ivanov B. C. Metrologicheskoye obespecheniye proizvodstva i ispytaniy gazoturbinnykh dvigateley letatel'nykh apparatov. Sredstva i metody izmereniya : ucheb. posobiye. M. : Izd-vo MAI, 2002. 92 p.
3. Marchukov E. Yu. Ispytaniya i obespechenie nadezhnosti aviatsionnykh dvigateley i energeticheskikh ustanovok : ucheb. posobie / E. Yu. Marchukov [et al.] . M. : MAI, 2004. 336 p.
4. Osnovy teorii ispytaniy. Eksperimental'naya otrabotka raketno-kosmicheskoy tekhniki / V. A. Liseykin [et al.]. M. : Mashinostroyeniye-Polët / Viart Plyus, 2015. 260 p.
5. Teoreticheskie osnovy ispytaniy i eksperimental'naya otrabotka slozhnykh tekhnicheskikh system : ucheb. posobie / L. N. Aleksandrovskaya [et al.]. M. : Logos, 2003. 737 p.
© Кубрак М. В., Леонов С. Н., 2017
