«Энергия» - «Буран»

     Была создана методика преобразования измеряемых параметров в диагностические. При этом требование достаточности изменения диагностических параметров в аварийных ситуациях, с точки зрения возможности измерения, является основным, определяющим необходимость и пригодность как используемой вычислительной операции, так и выбранного параметра контроля.

     Разработаны основные методические положения по расчету предельных уровней параметров системы аварийной защиты двигателей, с учетом которых созданы методики настройки системы аварийной защиты конкретных жидкостных ракетных двигателей. При определении предельных уровней параметров системы аварийной защиты основным является метод оценки статистических характеристик распределений параметров.

     Задача выбора диагностических параметров решалась путем сопоставления отклонений параметров в аварийной ситуации с предельно допустимыми значениями этих параметров. Были выявлены случаи, когда аварийный сигнал неразличим на фоне маскирующих его помех. Для конкретизации вычислительных операций преобразования сигнала с датчика, с целью увеличения точности оценки полезного сигнала до требуемого значения, проведен анализ погрешностей, определены виды компенсации.

     Аддитивные погрешности устраняются путем вычислений приращений параметров и соотношений параметров. Погрешности, имеющие колебательный характер, компенсируются путем усреднения сигналов.

     Наличие в жидкостных ракетных двигателях нескольких режимов работы - запуска, когда параметры изменяются с большой скоростью, и установившегося режима, когда параметры постоянны и должны соответствовать расчетным, - предопределяет необходимость для каждого из режимов иметь свой состав алгоритмов. Задача снятия одних алгоритмов и включения в контроль других решена двумя способами: жестким заданием времени переключения алгоритмов и формированием логики переключения алгоритмов, используя отличия в поведении параметров на этих режимах, что позволило организовать более тонкую структуру контроля. Впервые наряду с контролем параметров рабочих процессов использован контроль параметров, определяющих техническое состояние двигателей, - осевого положения ротора турбонасосного агрегата. Такой параметр оказался наиболее чувствительным к всевозможным дефектам турбонасосного агрегата. Предельно допустимое значение диагностического параметра было определено, исходя из предельных упругих деформаций опорного подшипника турбонасосного агрегата.

     С учетом вышеизложенного разработаны алгоритмы системы аварийной защиты двигателей. Специально для этой системы разработаны функциональные датчики, имеющие по два независимых выхода, что обеспечивает необходимое резервирование контрольных каналов и дает возможность обеспечивать телеметрические измерения. Датчики малоинерционны и обладают повышенной механической надежностью.

     Создан быстродействующий комплекс аппаратуры системы аварийной защиты. Комплекс осуществляет сбор и предварительную обработку информации, поступающей с датчиков, приводит сигналы, соответствующие всем контролируемым параметрам, к пригодному для организации порогового контроля виду, формирует команды управления на автоматику двигателя при превышении контролируемыми параметрами их предельных значений; другими словами, комплекс является основным логическим звеном системы аварийной защиты. Аппаратура системы аварийной защиты обеспечивает автоматический предпусковой контроль всех элементов системы, производит также формирование телеметрической информации, необходимой для анализа функционирования системы аварийной защиты.

     Включение каналов контроля в работу, а также выбор предельных значений всех контролируемых параметров на отдельных участках контроля работы двигателя осуществляется по команде от комплекса автономного управления.

     Комплекс аппаратуры системы аварийной защиты представляет собой гибридное управляющее вычислительное устройство, в котором применена как дискретная, цифровая, так и аналоговая обработка информации, что позволяет сочетать высокое быстродействие с большими логическими и вычислительными возможностями. Комплекс аппаратуры позволяет для части контролируемых параметров задавать индивидуальную настройку для каждого двигателя.

     При создании системы аварийной защиты двигателя РД-0120 был выбран состав контролируемых параметров, алгоритмы контроля, разработаны требования к датчикам, аппаратуре, ее взаимодействию с системой управления.

     Алгоритмически система построена по следующим основным принципам:

     - учет параметров и характеристик всех этапов запуска, режима и выключения двигателя, в том числе предогневых процессов;

     - задание величин предельных уровней параметров в зависимости от режима работы;

     - использование в качестве диагностических признаков абсолютных величин и приращений параметров;

     - возможность поднастройки предельных уровней параметров с учетом особенностей конкретного экземпляра двигателя.

     Разработка и отработка системы проведена в следующие этапы.