- •1.Введение
- •Глава 1. Общие сведения о комплексе систем наземного обеспечения
- •1.1. Комплексы ла
- •1.2. Летательный аппарат как объект обслуживания
- •1.3. Классификация систем наземного обеспечения и требования, предъявляемые к ним
- •Глава 2. Основы взаимодействия элементов систем наземного обеспечения на технической и стартовой позициях
- •2.1. Принципиальные схемы технологической подготовки ла к пуску
- •2.2. Назначение и структура технической позиции
- •2.3. Назначение и структура стартовой позиции
- •2.4. Организация процесса функционирования технологического оборудования в период предстартовой подготовки ла
- •2.4.1. Характеристика объекта подготовки
- •2.4.2. Организация работ на технической позиции
- •2.4.3. Организация работ на стартовой позиции
- •2.4.4. Функционирование наземного оборудования при полете рктс
- •Глава 3. Некоторые вопросы проектирования комплекса систем наземного обеспечения
- •3.1. Основные этапы организации проектирования
- •3.2. Последовательность системного проектирования и
- •3.3. Распределение ресурсов при создании и эксплуатации ксно
- •3.3.1. Технико-экономический анализ создания ксно
- •3.3.2. Определение временных характеристик технологического цикла подготовки ла
- •Глава 4. Математическое описание технологического процесса подготовки ла к пуску
- •4.1. Моделирование на эвм процесса подготовки ла с помощью представления технологического процесса абстрактными операциями
- •4.1.1. Задачи, решаемые при моделировании процесса подготовки ла
- •4.1.2. Абстрактные операции технологического процесса подготовки ла
- •4.1.3. Математическая модель операции обработки
- •4.1.4. Математическая модель операции сборки
- •4.1.5. Математическая модель операции управления
- •4.2. Аналитические модели процесса подготовки ла
- •4.2.1. Общая постановка задачи обслуживания
- •4.2.2. Математическая модель процесса функционирования ксно
- •4.2.3. Моделирование процесса функционирования цзс
- •4.2.4. Моделирование процесса функционирования системы заправки, осуществляемой подвижными агрегатами обслуживания
- •4.3. Анализ эффективности ксно
- •4.3.1. Определение степени готовности ксно к применению
- •4.3.2. Вероятность нормального функционирования элементов ксно
- •4.3.3. Оценка вероятности поражения обслуживающего персонала при аварийном подрыве ла
- •Глава 5. Определение проектных параметров комплекса систем наземного обеспечения
- •5.1. Выбор рационального принципа структурного построения ксно и построения генерального плана
- •5.2. Выбор проектных параметров отдельных элементов наземного обеспечения
- •5.2.1. Транспортно-установочный агрегат
- •5.2.2. Башня обслуживания
- •5.2.3. Монтажно-испытательный корпус
- •5.3. Выбор оптимальных сроков службы ксно и его элементов
- •5.3.1. Постановка обобщенной задачи замены ксно
- •5.3.2. Выбор оптимальных сроков службы элемента ксно для частного случая
- •5.3.3. Определение рационального срока службы элемента ксно
- •5.4. Выбор оптимальной надежности ксно и его элементов
- •5.4.1. Общая постановка задачи оптимизации надежности ксно
- •5.4.2. Определение оптимального режима тренировок элементов ксно
- •5.4.3. Определение оптимального времени замены элементов ксно
- •5.4.4. Выбор оптимального распределения надежности отдельных элементов ксно
- •5.4.5. Определение оптимального числа резервных элементов ксно
- •Глава 6. Анализ проблемы управления наземной космической инфраструктурой
- •1.1.Особенности российской космической деятельности
- •Количество пусков ркп, проведенных с космодромов России в интересах запусков коммерческих ка в 1995-2004 годах
- •6.2. Общая характеристика состояния наземной космической инфраструктуры
- •6.2.1. Определение космической инфраструктуры
- •6.2.2. Состав и состояние технической структуры космодромов
- •1.2.Прогноз запусков ка по научным, социально-экономическим и международным космическим программам
- •1.3.Направления совершенствования технической структуры нки
- •6.5. Концепция управления наземной космической инфраструктурой на основе мониторинга ее состояния
- •Эволюция объектов мониторинга в космической отрасли
- •Оглавление
- •1. Введение 3
- •Глава 1. Общие сведения о комплексе систем наземного обеспечения 4
- •Глава 2. Основы взаимодействия элементов систем наземного обеспечения на технической и стартовой позициях 20
- •Глава 3. Некоторые вопросы проектирования комплекса систем наземного обеспечения 54
- •Глава 4. Математическое описание технологического процесса подготовки ла к пуску 83
- •Глава 5. Определение проектных параметров комплекса систем наземного обеспечения 148
- •Глава 6. Анализ проблемы управления наземной космической инфраструктурой 185
4.3.2. Вероятность нормального функционирования элементов ксно
Вероятность нормального функционирования элементов КСНО при выполнении поставленной задачи определяется вероятностью двух факторов:
надежностью КСНО, определяемой вероятностью безотказной работы его элементов;
эффективностью действия КСНО при выполнении поставленной задачи, т. е.
(4.83)
где Рб.р — вероятность безотказной работы элементов КСНО; Рд.к—вероятность выполнения поставленной задачи при действии КСНО (вероятность действия КСНО).
Вероятность безотказной работы элементов КСНО. Все элементы можно условно разделить на две группы:
— элементы, обслуживающие все стартовые позиции;
— элементы, обслуживающие каждую позицию индивидуально.
В соответствии с таким делением важнейшей характеристикой КСНО является количество каналов для выполнения поставленной задачи перед КСНО и ЛА.
Если комплекс включает один канал по выполняемой работе и n каналов по ЛА, то элементы 1, 2, 3,..., Nб.p составляют общую часть комплекса по каналу выполняемой задачи, а элементы 1, 2, 3, …, NЛА входят в каждый канал по ЛА.
Если элементы канала по выполняемой задаче соединены последовательно, то вероятность их нормального функционирования определяется по теореме умножения вероятностей независимых событий:
, (4.84)
где Рб.р.об — вероятность нормальной работы 1-го элемента по каналу выполняемой работы.
В этом случае выход из строя одного элемента по каналу выполняемой задачи приводит к срыву работы всего комплекса в целом.
В случае последовательного соединения элементов по каналу ЛА вероятность нормального функционирования j-го канала будет
, (4.85)
где Рi б.рЛА — вероятность нормальной работы i-го элемента по j-му каналу ЛА.
Вероятность нормальной работы n-канальной системы по ЛА, т. е. вероятность нормального функционирования не менее m каналов по ЛА из n, определяется выражением
, (4.86)
где — число сочетаний из n элементов по m.
Если комплекс включает один канал по выполняемой задаче и n каналов по ЛА, то вероятность выполнения поставленной задачи всем комплексом ЛА (n-ЛА) с учетом вероятности нормального функционирования КСНО определяется по формуле
, (4.87)
где Рб.р.об — вероятность нормальной работы по каналу выполняемой задачи;
Рб.рЛА — вероятность нормальной работы по одному каналу ЛА (в этом случае Рб.рЛА для всех каналов по ЛА одинакова);
РЛА — вероятность действия ЛА при условии нормальной работы КСНО;
n — число ЛА, использованных в операции.
Из анализа формулы видно, что отказ в работе элементов по каналу решаемой задачи влияет на эффективность всех ЛА в целом, а отказ в работе элементов по каналу ЛА влияет только на эффективность одного ЛА.
Надежность работы элементов (Рб.р), входящих как в канал по решаемой задаче, так и в каналы по ЛА, определяется опытным путем на основе статистических данных, накопленных в процессе эксплуатации. Обычно =const и
, (4.88)
где — интенсивность отказов, определяемая опытным путем;
ti б.р — продолжительность работы i-го элемента.
Количественными показателями надежности являются:
вероятность безотказной работы;
частота отказов;
интенсивность отказов;
среднее время безотказной работы.
Вероятность безотказной работы — это вероятность того, что в пределах заданного промежутка времени t и заданных условиях работы отказ не произойдет. Она определяется как
, (4.89)
где N — число элементов, подвергнутых испытаниям; n(t) — число вышедших из строя элементов к моменту времени t.
Иногда пользуются понятием “вероятность отказа”:
Q(t)=1-P(t). (4.90)
Плотность распределения времени безотказной работы определяется производной по времени от вероятности отказа:
. (4.91)
Если имеется кривая распределения безотказной работы по времени (рис. 4.6), то, задаваясь уровнем надежности, легко определить время работы Т, в течение которого надежность изделия будет приемлемой.
Частота отказов α(t) представляет собой отношение числа отказавших изделий в единицу времени к общему числу изделий, взятых для испытания:
, (4.92)
где — число отказавшихся изделий за время Δt.
Частота отказов равна плотности распределения времени безотказной работы;
α(t) = Q'(t). (4.93)
Интенсивность отказов — это отношение числа отказавшихся изделий в единицу времени к среднему числу изделий, продолжающих исправно работать при условии, что отказавшие изделия не восстанавливаются и не заменяются:
, (4.94)
где .
Интенсивность отказов — это условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник:
. (4.95)
После интегрирования получаем
или
. (4.96)
Зависимость интенсивности отказов от времени эксплуатации показана на рис. 4.7, где I — период приработки; II — период нормальной работы; III — период старения.
Первый участок кривой обычно аппроксимируется выражением вида
, (4.97)
где NИ — количество испытанных образцов; Qн — начальный уровень
отказа, QН =1-Рн; b — статистический коэффициент, характеризующий градиент роста уровня надежности.
На втором участке, где интенсивность постоянна, т. е. = const, вероятность безотказной работы
. (4.98)
На третьем участке статистика показывает, что вероятность безотказной работы описывается зависимостью
, (4.99)
где Ф (Z) — интеграл вероятности:
; (4.100)
— среднеквадратическое отклонение времени безотказной работы от его среднего значения; tcp — среднее время безотказной работы.
Среднее время безотказной работы — это математическое ожидание безотказной работы:
. (4.101)