Нормирование надежности бортовых систем спутника связи

Для иллюстрации предложенной методики рассмотрим задачу оценки эффективности и нормирования надежности бортовых систем спутника связи. Как показывают результаты исследований наиболее уязвимыми являются следующие подсистемы КА:

1. телеметрическая и командная линия;

2. энергосистема;

3. трехосевая система стабилизации;

4. оборудование связи.

Возможные состояния систем и соответствующие им функции качества представлены в таблице 1.3. При обозначении состояний КА было принято, что цифра 1 соответствует безотказной работе системы, цифра 0 – отказу системы.

Таблица 1.3

Обозначение состояния	Характеристика состояния	Функция качества	Примечание
1 1 1 1	Безотказная работа систем		Задача полностью выполняется
0 1 1 1	Отказ телеметрии		Функции телеметрии частично выполняются системой связи
1 0 1 1	Отказ аккумуляторной батареи		Энергопитание частично обеспечивается СБ
1 1 0 1	Отказ системы стабилизации и ориентации		Задача не может быть выполнена
1 1 1 0	Отказ оборудования связи		Задача не может быть выполнена
0 0 1 1	Отказ телеметрии и аккумуляторной батареи		Функции отказавших систем частично выполняются работой систем связи и СБ
Остальные состояния имеют нулевую функцию качества, так как в них присутствуют либо отказ системы связи, либо отказ системы стабилизации и ориентации, что приводит к невозможности выполнения задачи.

При проведении расчетов закон распределения наработки на отказ принят экспоненциальным, со следующим характеристикам интенсивности отказа систем:

1/мес;	1/мес;
1/мес;	1/мес.

Для стоимостей нерезервированных системы принято:

усл.ед;	усл.ед;
усл.ед;	усл.ед.

Характер изменения эффективности выполнения задачи от времени полета представлен на рисунке 1.25. Здесь же для сравнения приведено изменение надежности по времени полета, рассчитываемое по соотношению

Как видно из графика кривая надежности идет существенно ниже, так как здесь не учитывается возможность частичного выполнения задачи при отказе той или иной системы.

Рис. 1.25 Изменение показателя эффективности W и надежности H по времени полета КА.

Оптимальные уровни вероятности отказа систем рассчитывались по соотношениям (1.81). При проведении расчетов было принято . Расчеты проводились для времени работы КА, равного 100 месяцам.

Результаты расчета и соответствующих им кратностей резерва систем представлены ниже:

Как видно из сравнения представленных результатов, оптимальные вероятности отказа систем, отказ которых приводит к невыполнению задачи, на порядок ниже, чем у систем, отказы которых приводят лишь к снижению эффективности работы спутника.

В заключении заметим, что обеспечение высоких уровней эффективности выполнения задачи приводит к необходимости введения резервирования.

Причем с увеличением времени работы кратность резервирования, а, следовательно, и массы бортовых систем, растет. Таким образом полученные результаты позволяют не только уточнять массовые характеристики бортовых систем, но также влияют на выбор схемы перелета, так как от траектории полета зависит время функционирования КА, то есть и массовые характеристики бортовых систем аппарата.