«Энергия» - «Буран»

     При разработке конструктивная схема с закольцовкой баков первой ступени всех четырех блоков на ракете "Энергия" по результатам исследований не была принята из-за ряда проблем, связанных с динамикой системы в целом, большой подвижностью элементов конструкции, чрезмерной усложненностью пневмогидравлической схемы питания компонентами и, как следствие, падением надежности системы.

     Использование резервных двигателей возможно только при условии своевременного выключения аварийных двигателей до внешнего разрушения.

     Проблема своевременного определения аварийной ситуации состоит в том, что параметры рабочих процессов, как правило, не выходят за пределы, предусмотренные проектом на двигатель, а в некоторых случаях двигатель не реагирует на дефект вплоть до его физического отказа. Ситуация еще более осложнена дефицитом времени в связи с быстрым развитием аварийных процессов. Вот почему должна быть обеспечена высокая надежность работы системы, предупреждающей о возникновении аварийного процесса. Вероятность невыдачи ложного сигнала этой системы должна быть не ниже 0,9995 при доверительной вероятности 0,9.

     Результаты статистического анализа показали, что при работающем двигателе все отказы разделяются на три группы по времени развития неисправности от момента, когда по параметрам рабочих процессов элементов двигателя можно определить наличие неисправности, до момента разрушения двигателя или других последствий, выводящих двигательную установку из работоспособного состояния.

     К первой группе относятся отказы, для которых время развития неисправности, определяемое по параметрам рабочих процессов, меньше времени, необходимого для осуществления каких-либо защитных операций. Минимальное время проведения защитных операций оценивалось суммой времени на срабатывание аппаратуры и закрытие клапанов. К первой группе в основном относятся отказы турбонасосного агрегата ракетного двигателя. Доля этих отказов составляет порядка тридцати %. Алгоритмы, основанные на анализе рабочих процессов, непригодны для контроля таких отказов, так как они обнаруживаются в последней стадии своего развития. При этом происходит взрыв или быстрое горение элементов конструкции. Характерное время развития отказа после возгорания даже меньше, чем время закрытия пироклапанов. Поэтому для предотвращения аварийных последствий отказов такого типа оказалось необходимым создание алгоритмов, основанных на использовании информации о состоянии конструктивных элементов.

     Ко второй группе относятся отказы, время развития которых, определяемое по параметрам рабочих процессов в элементах двигательной установки, составляет 0,04-0,05 с. К этой группе относятся, в основном, отказы, приводящие к срыву насоса окислителя двигателя, вызываемые наличием газовых включений на входе в насос. Отказы второй группы могут быть локализованы по алгоритмам, использующим информацию о параметрах рабочих процессов - давления, температуры. Однако и в этом случае требуется минимальное время для срабатывания следящей аппаратуры и закрытия клапанов.

     К третьей группе относятся отказы, характерные времена которых составляют несколько десятков долей с и более. Эти отказы успешно локализуются при помощи алгоритмов, использующих информацию о параметрах рабочего процесса. Характерными отказами этой группы являются негерметичность полостей компонентов топлива и газа, которые могут привести к потере компонентов рабочих тел и к полному отказу.

     Степень охвата аварийных ситуаций измеряется коэффициентом охвата, значение которого коррелированно с уровнем надежности системы защиты. В самом деле, чем больше регистрирующих каналов и регистрирующих элементов, тем сложнее алгоритмы ее функционирования, тем она эффективнее, имея в виду значение коэффициента охвата, но тем менее она надежна из-за сложной структуры, и наоборот.

     Установить количественную связь между параметрами надежности и коэффициентом охвата аварийных ситуаций системы возможно только при должном накоплении статистических данных.

     Система аварийной защиты, обладая свойствами предупреждения отказов и возникновения аварийной ситуации с широким диапазоном их охвата и высокой достоверностью, может решать более сложную задачу в полете, такую, как перевод подозреваемого двигателя на щадящий режим, а не только его выключение.