Нештатные ситуации на пилотируемых космических аппаратах. Ч. 1 (96

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

А.В. Беляев, Е.И. Журавлев, В.И. Никитенко

НЕШТАТНЫЕ СИТУАЦИИ НА ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ

Рекомендовано методической комиссией факультета «Специальное машиностроение» в качестве учебного пособия по дисциплинам

«Конструирование корпусов и агрегатов аэрокосмических систем», «Основы проектирования и конструирования космических аппаратов», «Инженерная психология»

Часть 1

М о с к в а

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана

2 0 0 9

УДК 629.7.01(075.8) ББК 39.66

Б447

Р е ц е н з е н т ы :

В.Е. Миненко, В.П. Ванюшин

Беляев А.В., Журавлев Е.И., Никитенко В.И.

Б447 Нештатные ситуации на пилотируемых космических аппаратах: учеб. пособие. — Ч. 1. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. — 21 с.: ил.

Приведен перечень и причины возникновения нештатных ситуаций на пилотируемых космических аппаратах. Дана классификация ситуаций по степени опасности для жизни и здоровья космонавтов применительно к основным системам корабля: корпусу, спускаемому аппарату, двигательной установке, системе электроснабжения, системе обеспечения жизнедеятельности, а также пиротехническим устройствам.

Для студентов старших курсов, изучающих дисциплины «Конструирование корпусов и агрегатов аэрокосмических систем», «Основы проектирования и конструирования космических аппаратов», «Инженерная психология».

УДК 629.7.01(075.8) ББК 39.66

Учебное издание

Беляев Александр Владимирович Журавлев Евгений Иванович Никитенко Виталий Иванович

НЕШТАТНЫЕ СИТУАЦИИ НА ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ

Часть 1

Редактор С.А. Серебрякова Корректор Р.В. Царева

Компьютерная верстка С.А. Серебряковой

Подписано в печать 28.03.2009. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 1,16. Изд. № 97.

Тираж 100 экз. Заказ .

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана. 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009

ВВЕДЕНИЕ

Со времени полета Ю.А. Гагарина 12 апреля 1961 г. специалистами по космической технике были достигнуты новые рубежи в области проектирования, изготовления и эксплуатации пилотируемых кораблей. Наиболее значимым событием последнего десятилетия является создание Международной космической станции (МКС). Ее сборка началась в 1998 г. с доставки на орбиту первых двух космических модулей: российского модуля «Заря» и американского модуля Unity. Постоянное проживание людей на станции началось в октябре 2000 г. с прибытием экипажа первой экспедиции, состоящей из астронавта США Билла Шеппарда и двух российских космонавтов: бортинженера Сергея Крикалева и командира экипажа Юрия Годзенко. Транспортные задачи по смене экипажей и доставке грузов на МКС решаются с помощью многоразовой системы Space Shuttle, космических кораблей «Союз» и грузовых «Прогресс». В мае 2007 г. на МКС работала уже 16-я экспедиция.

Важнейшим условием пребывания человека в космосе является безопасность и его защита от факторов космического полета. К таким факторам относятся невесомость, низкое барометрическое давление, отсутствие газовой среды, резкие перепады температуры на солнечной и теневой поверхностях, сильное световое излучение и т. п. Особые условия питания, проживание в замкнутом пространстве, шум от работающего оборудования, искусственная атмосфера и другие факторы негативно влияют на работоспособность космонавтов. В этой связи к работе всех систем станции предъявляют высокие требования по надежности их функционирования в течение всего полета.

В нашей стране применяется отраслевая система обеспечения качества и надежности изделий ракетно-космической техники, разработанная на основе постановления Правительства Россий-

3

ской Федерации от 22 июля 1998 г. № 819-31 «О порядке создания, производства и эксплуатации (применения) космических комплексов» и устанавливающая принципы контролирования работ на всех этапах создания изделия: при проектировании, производстве и эксплуатации. На каждом из них различными методами специалисты стремятся добиться максимальной надежности работы оборудования и аппаратуры, узлов конструкции, агрегатов и блоков как автономно, так и в составе пилотируемого космического комплекса. Частью этой работы является сбор и систематизация данных об отказах различных систем или ошибках людей, т. е. о нештатных ситуациях, которые были выявлены в процессе эксплуатации станции, корабля, спускаемого аппарата и т. п. Последующие пуски осуществляются после обязательного принятия мер, исключающих повторение подобных случаев в дальнейших полетах.

В данном учебном пособии собраны описания нештатных ситуаций, которые были определены в процессе работы над программами пилотируемых и беспилотных космических полетов (корабли «Союз», «Союз-ТМА», «Прогресс», долговременные орбитальные станции «Мир», «МКС» и автоматические летательные аппараты различного назначения). Для обеспечения максимальной простоты и краткости приведены только наименования нештатных ситуаций и сведения, необходимые для понимания природы их возникновения.

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЙ

По возможности последующего функционирования космического аппарата нештатные ситуации подразделяют на критические, парируемые, локализуемые и неопределяемые (рис. 1):

•критическая нештатная ситуация — ситуация, при которой нарушается работоспособность ракетно-космического комплекса, при этом задействуются средства, способные продолжать эксплуатацию ракетно-космического комплекса;

•парируемая нештатная ситуация — ситуация, при которой работоспособность ракетно-космического комплекса сохраняется только при переходе на предусмотренную нештатную программу функционирования;

4

•локализуемая нештатная ситуация — ситуация, при которой ракетно-космический комплекс сохраняет работоспособность за счет внутрисистемного или межсистемного резерва при эксплуатации космической техники;

•неопределяемая нештатная ситуация — ситуация, при которой нарушается работоспособность ракетно-космического комплекса, но ситуация не контролируется располагаемыми средствами.

Нештатные ситуации

Критические Парируемые Локализуемые Неопределяемые

Рис. 1. Классификация нештатных ситуаций

По степени опасности (СО) для жизни и здоровья экипажа нештатные ситуации целесообразно разделить на аварийные (А), опасные (О) и неопасные (Н). Аварийная нештатная ситуация непосредственно угрожает жизни космонавтов. В таких случаях для спасения экипажа, как правило, применяют специальные технические средства, например систему аварийного спасения, систему пожаротушения и др. Опасная нештатная ситуация связана с возникновением угрозы для жизни или здоровья членов экипажа либо

снарушением сохранности летательного аппарата. В такой ситуации дальнейшее выполнение программы полета невозможно. Возникновение неопасной нештатной ситуации не нарушает функционирования систем корабля и не угрожает безопасности членов экипажа. При этом выход из нештатной ситуации осуществляется

сиспользованием внутрисистемного резерва или за счет изменения программы отдельных полетных операций.

Причины возникновения нештатных ситуаций рассмотрены применительно к шести важнейшим системам и устройствам космического корабля, которые выделены на рис. 2 полужирным кур-

сивом. В третьем столбце табл. 1−6 указана степень опасности каждой нештатной ситуации для жизни и здоровья космонавтов.

5

1. КОРПУС КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Окончание табл. 1

2. СПУСКАЕМЫЙ АППАРАТ