Современный этап освоения космического пространства характеризуется ростом масштабности научных и народно-хозяйственных задач, решаемых с помощью различных космических аппаратов.
Реализация перспективных космических программ требует дальнейшего совершенствования методических и организационно-технических основ обеспечения эффективности и надежности ракетно-космических систем(РКС).Решение задачи обеспечения высоких уровней надежности РКС связано с большими затратами материальных средств на их экспериментальную отработку(ЭО) и эксплуатацию. Снижение затрат на ЭО достигается путем повышения информативности испытаний, использования ускоренных испытаний, обеспечения высоких уровней имитации при проведении испытаний, а также введением различных видов избыточности.
Очевидно высокие уровни надежности на начальном этапе эксплуатации еще не гарантируют безотказности функционирования объектов РКС, так как при их эксплуатации происходит снижение работоспособности, связанное с процессами износа, коррозии, усталости и др. Это обуславливает необходимость технического обслуживания (ТО) объектов РКС с целью предупреждения неисправностей и устранения возникающих отказов. При решении этой задачи определяющее значение приобретают вопросы прогнозирования технического состояния НКС. Их решение позволяет обосновывать оптимальные стратегии технического обслуживания, обеспечивающие удовлетворение заданных требований к надежности объектов РКС в течении всего периода их эксплуатации при минимальных затратах средств.
В дальнейшем, в предлагаемой работе, излагаются методы решения рассмотренных выше проблем.
Часть I.
Основные понятия и термины.
Надежностью объекта называется свойство объекта выполнять заданные функции, сохранять во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных приделах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств, как для объекта, так и для его частей.
БЕЗОТКАЗНОСТЬ – свойство объекта сохранять работоспособность непрерывно в течение некоторого времени или некоторой наработки. Свойство безотказности проявляется в зависимости от назначения объекта, как в режиме его работы, так и в режиме ожидания работы.
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ – свойство объекта сохранять работоспособность до перехода в предельное состояние с возможными перерывами для технического обслуживания и ремонтов.
В отличие от свойства безотказности долговечность характеризует продолжительность работы объекта по суммарной наработке, перерываемой периодами для восстановления его работоспособности в плановых и неплановых ремонтах и техническом обслуживании.
РЕМОТОПРИГОДНОСТЬ – свойство объекта, заключающегося в его приспособленности к предупреждению и обнаружению отказов и повреждений, к восстановлению работоспособности и исправности путем проведения технического обслуживания и ремонта.
Свойство ремонтопригодности количественно характеризует компоновочные решение МС (машин, агрегатов, сборочных единиц и деталей), а также их доступность и легкосъемность.
СОХРАНЯЕМОСТЬ – свойство объекта непрерывно сохранять исправное и (или) Работоспособное состояние после режима ожидания, хранения и (или) транспортирования.
Свойство сохраняемости характеризует способность объекта противостоять отрицательному влиянию факторов длительного его хранения или транспортирования и обеспечивать его применение после режима ожидания с заданными показателями функционирования с сохранением показателей безотказности и долговечности как объекта в целом, так и его элементов.
Проведенный анализ показывает, что конкретный уровень носителей должен назначаться с учетом особенностей его целевого назначения, а так же возможных последствий отказа ЛА.
Для большинства существующих носителей уровни надежности не достигают значения 0.99.
Для иллюстрации в табл. 1.1 представлены статистические данные по результатам пуска зарубежных ракет-носителей.
Таблица 1.1.
| ЛА | Число успешных пусков | Общее число пусков | НЛА |
| Титан 3С/34 | 0,83 | ||
| Атлас Центавр | 0,85 | ||
| Дельта | 0,93 | ||
| Скаут | 0,87 | ||
| Ариан | 0,79 | ||
| Сатурн – 1 | |||
| Сатурн – 1, В | |||
| Сатурн – V | 0,92 | ||
| Тор-Анджена | 0,92 | ||
| Тор-Дельта | 0,95 | ||
| Титан-Центавр | 0,88 | ||
| Атлас-Анджена | 0,75 |
Уровни надежности, приведенные в последнем столбце таблицы, характеризуют точечную оценку надежности, рассчитанную по соотношению
где k - общее число испытаний; d - число безотказных испытаний.
При ограниченных объемах испытаний эта оценка не дает гарантированный результат. В частности при проведении безотказных испытаний (k = d) точечная оценка будет равна 1 для всех К, в том числе и для К = 1. Очевидно, доверие к этой оценке мало. Поэтому для получения гарантированного результата необходимо переходить к интервальным оценкам.
Границы доверительного интервала для некоторых ракет-носителей представлены на рисунке 1.1
Методы расчета границ доверительного интервала будут рассмотрены во втором разделе пособия.
