Внутренний теплообмен
Внутренний теплообмен должен обеспечить отвод тепла от тепловыделяющих приборов и перенос его к радиационным поверхностям КА, а также перераспределение тепла между различными элементами КА, в частности между оболочками, находящимися в теплообмене с окружающим пространством. При отсутствии в КА специальных средств переноса тепла между его элементами теплообмен осуществляется излучением между поверхностями и теплопроводностью по элементам конструкции или среды, заполняющей герметичный объем (при отсутствии средств, обеспечивающих принудительную циркуляцию, практическое отсутствие свободной конвекции при полете по орбите просто превращает газ или жидкость в среду, обладающую только теплопроводностью).
Система обеспечения теплового режима (СОТР) помимо поддержания заданного теплового режима жилых отсеков, приборов, агрегатов, конструкции, пристыкованных кораблей и модулей обеспечивает заданный уровень влажности в жилых и приборных зонах, поддержание низких температур в холодильных и морозильных шкафах с пищей, фотопленкой, биообъектами и другими материалами. СОТР обеспечивает температуры от 20 до 30°С в жилых отсеках, от 0 до +40°С в приборной зоне, от +3 до +8°С в холодильных и до 20° С в морозильных шкафах.
Как правило, СОТР представляет собой совокупность различных средств и устройств, регулирующих внешний и внутренний теплообмен КА. Обычно в состав СОТР входят комплекс средств активного регулирования тепловых процессов, называемый системой терморегулирования (СТР), и средства пассивного терморегулирования (СПТР). СТР включает вентиляционные
устройства, жидкостной контур с теплообменными устройствами и средствами регулирования тепловых потоков, активные средства регулирования лучистого теплообмена и т. д., а СПТР конструктивные элементы, обеспечивающие заданные параметры теплообмена излучением и теплопроводностью (терморегулирующие покрытия, различного рода тепловая изоляция и теплозащита, термомосты и термосопротивления).
2. Основные виды мкждународного сотрудничества при лётной эксплуатации.
Принципы взаимодействия с ЦУПами партнёров
• Единоначалие, как основа координации и интеграции всех контуров управления, на основе прав и обязанностей предоставляемых ведущему ЦУПу, реализуется передача роли ведущего ЦУПа на различных фазах полёта МКС
• Управление каждым элементом (или сегментом) МКС осуществляется тем партнером, который несет ответственность за него. Каждый партнер для управления своим сегментом свой собственный НКУ и БКУ, при этом экипаж станции также является средством управления сегментом. Возможна передача управляющих воздействий и съем телеметрии через наземный и орбитальный сегменты партнера.
• Доступность для всех партнёров сведений о техническом состоянии модулей МКС при соблюдении национальных интересов стран, что реализуется за счёт работы различных комиссий, в операционном плане такой комиссией является IMMT ;
• Разработка совместной документации для обеспечения взаимодействия международных партнёров между собой.
• Организация работ региональных группы управления, работающих в центрах управления полётами партнёров.
БИЛЕТ №12
1. Назначение, функциональная схема и принцип работы БВС, задачи, решаемые при эксплуатации БВС.
На МКС функционирует единая БВС, которая включает в себя:
1) БВС Российского сегмента;
2) БВС Американского орбитального сегмента, сопряженную с БВС модулей иностранных партнеров, пристыкованных к АОС.
Единая БВС МКС обеспечивает практически все интерфейсы между РС и АОС.
На БВС МКС возложены важные функции по обеспечению безопасности экипажа станции, выживания как станции в целом, так и отдельных модулей.
БВС и их функциональные элементы: бортовые цифровые вычислительные машины (БЦВМ) универсальной и специализированной архитектуры, системы ин-формационного обмена (СИО), операционные системы (ОС), программное обеспе-чение (ПО) стали ключевыми компонентами современных и перспективных КОН подвижных объектов.
2. Состав НКУ. Распределение функций между элементами НКУ.
Смотри билет 10 (вопрос 2)
Наземный комплекс управления представляет собой систему (рис. 11.1) служб и средств, обладающую наиболее сложной в мире системой связи, включающей кабельные, радиорелейные и спутниковые каналы, большая часть которых арендуется у государственных и коммерческих организаций. Средства НКУ обслуживает персонал, численностью до тысячи человек. К НКУ как к системе предъявляют чрезвычайно высокие требования по быстродействию и надежности, что обусловливает введение автоматизации ее управления
на всех уровнях. Поступление с современных КА больших потоков информации (10 100 Мбит/с) требует включения в состав НКУ широкополосных каналов связи и быстродействующих ЭВМ для обработки этих потоков информации и объединения всех ЭВМ в единую вычислительную сеть с обеспечением межмашинного обмена.
Рис. 11.1. Функциональная схема НКУ: 1 спутник ретранслятор для связи с КА; 2 каналы связи «спутник ретранслятор_ КА»; 3 каналы связи «спутник ретранслятор станция спутниковой связи»; 4 обслуживаемый КА; 5 каналы связи «КА наземная станция слежения»; 6 спутник ретранслятор для связи ЦУП со станциями слежения; 7 каналы связи «станции слежения спутник ретранслятор»; 8 пункт спутниковой связи для управления КА; 9 наземные станции слежения; 10 наземные каналы связи НКУ: 11корабельная станция слежения; 12 пункт спутниковой связи для связи с наземными и корабельными станциями слежения; 13 космодром запуска КА; 14 центр управления полетом (ЦУП); 15 комплексный моделирующий стенд; 16 электрический аналог КА (комплексный стенд); 17 центры обработки научной информации; 18 вспомогательные службы управления полетом
Центр управления полетом
Центр управления полетом (ЦУП) предназначен для оперативного управления полетом отдельных КА или их комплексов, сбора, обработки, хранения и документирования информации о функционировании КА, координирования всех средств НКУ и обмена информацией с ними, а также для обеспечения работы персонала управления. Центр управления полетом центральное звено НКУ, оснащенное различными средствами автоматизированного управления полетом КА и работой НКУ, в состав которых входят информационно вычислительный комплекс (ИВК), средства внешней и внутренней связи ЦУП, средства отображения и документирования.
Информационно вычислительный комплекс (ИВК) выполняет: автоматизированное планирование оперативной программы полета КА; автоматическую (в реальном времени) обработку ТМ информации и ее автоматизированный анализ; хранение и документирование информации о полете; выдачу информации персоналу управления на индивидуальные и коллективные средства отображения; предварительную обработку и распределение между Центрами обработки научной информации (ЦОНИ) научной информации, поступающей с КА; решение задач управления средствами НКУ; управление средствами связи НКУ (если в составе НКУ нет отдельного центра управления связью). Информационно вычислительный комплекс строится на базе однотипных быстродействующих универсальных ЭВМ, осуществляющих основные вычислительные функции, и мини ЭВМ, выполняющих вспомогательные функции предварительной обработки данных и связывающих универсальные ЭВМ с устройствами ввода вывода. Такое построение обеспечивает высокую эффективность и высокую надежность ИВК за счет дублирования однотипных ЭВМ. Для связи персонала управления с ИВК. Широко используются дисплеи отображения оперативной информации. В ИВК вычислительные процессы и обработка информации организуются таким образом, чтобы при любых отказах в ЭВМ или периферийной аппаратуре процесс управления КА не прерывался и обеспечивалась сохранность информации. Информационно вычислительный комплекс используют при составлении планов полета и при формировании последовательности управляющих воздействий. Для проверки правильности и непротиворечивости сформированных воздействий и проверки реакции систем КА на эти воздействия служат моделирующие стенды и комплексный стенд КА.
Моделирующие стенды состоят из ЭВМ с набором программ, имитирующих работу КА, а также отдельных реальных приборов, работу которых сложно или невыгодно моделировать на ЭВМ. Моделирующие стенды имитируют работу систем КА с некоторым отличием от реальности и используются в основном для предварительной отработки методик полетных операций, а также тренировок экипажей и персонала управления. Для более точной имитации работы КА служит комплексный стенд электрический аналог КА, на который подаются управляющие воздействия, причем реакции комплексного стенда на аналогичные управляющие воздействия адекватны реакции КА в полете. Кроме управляющих воздействий на тренажных средствах отрабатываются операции по обслуживанию и ремонту. Центр управления полетом имеет свой узел связи, объединяющий внешние и внутреннюю сети связи ЦУП. Внешние связи ЦУП обеспечивают телефонную связь, прием и передачу цифровой информации, телетайпную и фототелеграфную связь, прием и передачу телевизионной информации. Специальные широкополосные линии связи соединяют ЦУП с предприятиями разработчиками КА, где установлены моделирующие стенды и тренажеры. Внутренняя связь ЦУП обеспечивает оперативное взаимодействие персонала управления между собой и с обслуживающим персоналом других служб ЦУП и имеет несколько обособленных сетей (оперативную громкоговорящую связь, циркуляры групп поддержки и прямые некоммутируемые служебные связи). Все рабочие места специалистов оснащены переговорными устройствами, дающими возможность подключения к любой из обособленных сетей внутренней связи.
Средства отображения ЦУП служат для наглядного отображения всей необходимой для управления полетом информации и включают: оконечные устройства отображения коллективного пользования (просветные и проекционные экраны, проекторы, проекционные чернобелые и цветные телевизоры, алфавитно-цифровые табло, блоки индикации времени и т. п.); устройства отображения индивидуального пользования (телевизионные видеоконтрольные устройства, дисплеи ИВК, устройства выбора информации); аппаратуру преобразования, коммутации и управления средствами отображения, Проекторы предназначены для отображения карт, таблиц, рисунков, мнемосхем, графиков и позволяют высвечивать статическую и динамическую информацию в виде движущихся точек» стрелок И символов, проекционные телевизоры позволяют выводить информацию на экраны площадью в десятки квадратных метров, а световые табло выводить на них любую алфавитно-цифровую информацию. В состав оборудования ЦУП входит аппаратура формирования единого времени, предназначенная для формирования и хранения местной шкалы времени, привязки ее к центральному эталону частоты и времени, формирования и выдачи на ЭВМ шкал, кодов и сигналов времени, а также для привязки бортового времени КА.
Средства документирования ЦУП используются для получения необходимого количества документов по оперативной программе и о ходе полета и состоят из различных алфавитноцифровых печатающих устройств, графопостроителей и множительных аппаратов. Для оперативного управления полетом в ЦУП оборудованы главный и несколько вспомогательных залов управления, причем из главного зала ведется управление комплексами КА, а из вспомогательных залов управление отдельными КА на участках их автономного полета.
Главный зал управления имеет большое количество различных коллективных средств отображения и пультов руководителей полета, ведущих специалистов по отдельным системам КА, специалистов по управлению НКУ и операторов связи с экипажем. Все пульты имеют средства внутренней и внешней связи ЦУП, цветные телевизионные экраны, дисплеи ИВК и телевизионные экраны с повышенным разрешением для отображения полетной документации.
Вспомогательные залы оборудованы аналогичным образом, но имеют меньшие размеры и меньшее количество средств коллективного отображения. Кроме залов управления в ЦУП имеются специально оборудованные помещения для групп поддержки, которые с помощью установленных пультов взаимодействуют с ИВК и персоналом управления главного и вспомогательных залов.
Персонал управления это оперативная группа специалистов по управлению полетом, системам КА и научным исследованиям. Персонал управления состоит из главной группы управления в ЦУП и региональных групп на станциях слежения. Главная группа управления включает несколько специализированных по функциональному назначению групп (планирования, реализации программы, анализа функционирования КА, баллистическую, обеспечения научных исследований, связи с экипажем, медицинского контроля, управления средствами НКУ и т. д.), разделенных для круглосуточного управления полетом на смены, работающие с некоторым перекрытием. В настоящее время наблюдается тенденция сокращения численности персонала управления и передачи большей части его функций вычислительным средствам ЦУП и КА. Наряду с ЦУП одним из основных элементов НКУ является сеть стационарных и подвижных станций слежения, которая должна обеспечивать: наиболее возможное перекрытие зонами видимости станций слежения трассы полета КА или максимально возможное время связи с КА у других планет Солнечной системы; возможность использования методов триангуляции и интерферометрии для контроля орбиты КА; удаленность от больших населенных пунктов для снижения помех приему и неблагоприятного воздействия мощных радиопередатчиков на население; хороший обзор антенн станций слежения.
Станции слежения (СС) предназначены для передачи командной, телефонной (ТЛФ), телевизионной (ТВ), уставочной и программной информации на КА; приема с КА ТМ, ТЛФ, ТВ и другой инфоpмaции, передаваемой по радиои оптическим каналам связи; предварительной обработки информации, поступившей с КА, и ее передачи в ЦУП; измерения параметров движения КА (траекторные измерения) и проведения операций сверки времени. По назначению станции слежения делят на станции связи с околоземными и межпланетными КА. Вторые отличаются от первых большей мощностью передающих устройств, более узконаправленными антеннами и более чувствительной приемной аппаратурой. В состав НКУ входят дветри станции слежения связи с межпланетными КА, максимально разнесенные по долготе с целью обеспечения большего времени связи и обычно совмещаемые со станциями связи с околоземными КА. Объединение средств связи и измерений в пределах одной станции слежения позволяет получить значительную экономию средств на строительство и обслуживание. В состав средств станции слежения входят: комплекс антенн с устройствами наведения и автосопровождения; приемопередающая аппаратура ТВ и ТЛФ радиолиний; средства радиоконтроля орбиты; вычислительный центр для расчета параметров орбиты КА, ведения прогноза сеансов связи с КА, расчета целеуказаний для наведения антенн и предварительной обработки поступающей с КА информации; оборудование системы единого времени; средства связи с ЦУП и другими станциями слежения (ТЛФ, ТВ и широкополосные каналы). Большинство станций слежения оборудовано аппаратурой связи через спутникиретрансляторы и специальными антеннами спутниковой связи. Радиоконтроль орбиты КА проводится путем измерения дальности (Д) по времени прохождения запросного сигнала до КА и обратно с помощью тональных частот или фазовым методом, скорости изменения дальности с помощью эффекта Доплера, углового положения КА по углам поворота остронаправленных антенн, а также положения КА триангуляционным или интерферометрическим методом.
Два последних метода требуют участия в радиоконтроле орбиты КА двух или трех станций слежения, разнесенных на сотни и тысячи километров для создания приемлемой базы измерений. Для снижения ошибок в определении положения КА антенны станций слежения привязываются к геодезической сети с ошибкой не больше нескольких метров. Для расширения возможностей слежения в НКУ входят подвижные станции слежения на кораблях, автомобильных и железнодорожных платформах и самолетах, используемые в период сложных и ответственных полетных операций, как, например, совместный полет космических кораблей «Союз» и «Аполлон», при котором в дополнение к сети стационарных станции слежения были задействованы три корабельные станции слежения НКУ «Авангард» (США), «Академик Сергей Королев» и «Космонавт Юрий Гагарин» (СССР), три самолетные станции слежения две в Южной Африке, одна в Австралии и одна передвижная станция в Ньюфаундленде. Средства связи НКУ предназначены для объединения всех элементов НКУ в единую информационную сеть и обеспечивают ретрансляцию командной, программной и уставочной информации, а также ТЛФ и ТВ сигналов из ЦУП на станции слежения; ТЛФ, ТВ, ТЛМ информации, получаемой с КА, со станций слежения в ЦУП; информации между ЦУП, моделирующими стендами и центрами обработки научной информации; служебной информации НКУ, необходимой для нормального функционирования контура управления. Сеть связи НКУ включает управляющий центр, оборудованный специальными ЭВМ, различающими специфические типы информации и автоматически направляющими или переключающими нужную информацию по месту назначения и, кроме того, управляющими резервами сети связи так, чтобы при отказе отдельных каналов потери или задержки информации были минимальными. Основным, требованием к средствам связи является высокая достоверность передачи информации между элементами НКУ, для чего в процессе передачи командной, программной и уставочной информации из ЦУП на станции слежения происходят ее поразрядное квитирование, проверка контрольной суммы массивов и специальное кодирование. Высокая надежность передачи информации обеспечивается горячим резервированием каналов связи. Использование спутниковретрансляторов в составе НКУ позволяет: снизить эксплуатационные расходы НКУ за счет уменьшения количества наземных, корабельных и самолетных станций слежения; расширить зоны связи (вместо 10 20% на витке до 80 85% для околоземных КА), полосы каналов связи и обеспечить многоканальную связь; обеспечить высокую достоверность передачи сообщений; существенно упростить процесс управления средствами НКУ.
Центры обработки научной информации (ЦОНИ) предназначены для оперативной обработки научной информации, поступающей с КА, принадлежат научным и промышленным организациям, проводящим научные исследования и эксперименты на КА, специализированы по направлениям этих исследований и выполняют: прием научной информации из ЦУП или непосредственно со станций слежения; оперативную обработку научной информации и представление ее потребителям; анализ функционирования научной аппаратуры КА по результатам обработки и выдачу рекомендаций по изменению программы полета КА; запись научной информации для хранения и последующей обработки. Центры обработки научной информации это вычислительные центры, оборудованные универсальными и специализированными ЭВМ, имеющие математическое обеспечение для обработки информации и связанные широкополосными каналами связи с ЦУП и станциями слежения. Кроме вычислительных средств в состав ЦОНИ входят специализированное оборудование для обработки и интерпретации научной информации (например, интерпретаторы и синтезаторы многозональных космических фотоснимков и телевизионных изображений), а также технологические образцы научной аппартуры, работающей на КА, для моделирования ее работы на борту, распознавания отказов или сопровождающих экспериментов.
Поисково-спасательный комплекс (ПСК) служит для поиска, обнаружения и доставки космического корабля и экипажа, приземлившихся в запланированном районе (штатный полигон посадки), или после аварийного спуска (резервные или аварийные полигоны посадки). В состав средств ПСК входят авиационные (самолеты и вертолеты с десантным оборудованием на борту), морские (вертлетоиосцы, морские суда, катера и др.) и сухопутные (вездеходы, амфибии и др.) транспортные средства, а также командный пункт, с которого с помощью телевизионных, телефонных, телеграфных средств связи (в том числе с использованием спутниковретрансляторов) организуется работа групп ПСК и
координируются действия с ЦУП. Во время пилотируемых полетов средства ПСК развернуты на штатном полигоне посадки и в местах оперативной дислокации и находятся в постоянной готовности.
Вспомогательные службы НКУ
К вспомогательным службам относят: службу радиационной безопасности, метеослужбу и службу Солнца.
Служба радиационной безопасности следит за радиационной обстановкой в районе полета КА, оценивает воздействие радиации на экипаж, приборы и конструкцию КА и выдает рекомендации по дальнейшему полету с учетом прогноза радиационной обстановки. Метеослужба определяет метеообстановку в районе старта КА и по трассе полета, на участках проведения фотосъемки или других исследований Земли, а также выдает прогноз метеообстановки в районах посадки КА на ближайшие несколько суток. Служба Солнца прогнозирует активность Солнца, от которой зависят условия прохождения радиоволн, радиационная обстановка на орбите и плотность атмосферы на высотах полета КА.
Билет 13
1. Назначение, функциональная схема и принцип работы СЖО, задачи, решаемые при эксплуатации СЖО.
Рассмотрим, что представляют собой жидкостные системы охлаждения. Принципиальная разница между воздушным и жидкостным охлаждением заключается в том, что в последнем случае для переноса тепла вместо воздуха используется жидкость, обладающая большей, по сравнению с воздухом, теплоемкостью. Для этого вместо воздуха через радиатор прокачивается жидкость — вода или другие подходящие для охлаждения жидкости. Циркулирующая жидкость обеспечивает гораздо лучший теплоотвод, чем поток воздуха.
Второе различие заключается в том, что жидкостные системы охлаждения гораздо компактнее традиционных воздушных кулеров. Именно поэтому первыми стали применять жидкостное охлаждение на серийных устройствах производители ноутбуков.
В плане конструкции системы принудительной циркуляции жидкости по замкнутому контуру системы жидкостного охлаждения можно разделить на два типа: внутренние и внешние. При этом отметим, что никакого принципиального различия между внутренними и внешними системами не существует. Разница заключается лишь в том, какие функциональные блоки находятся внутри корпуса, а какие — снаружи.
Принцип действия жидкостных систем охлаждения достаточно прост и напоминает систему охлаждения в автомобильных двигателях.
Холодная жидкость (как правило, дистиллированная вода) прокачивается через радиаторы охлаждаемых устройств, в которых она нагревается (отводит тепло). После этого нагретая жидкость поступает в теплообменник, в котором обменивается теплом с окружающим пространством и охлаждается. Для эффективного теплообмена с окружающим пространством в теплообменниках, как правило, используются вентиляторы. Все компоненты конструкции соединяются между собой гибкими силиконовыми шлангами диаметром 5-10 мм. Для того чтобы заставить жидкость циркулировать по замкнутому корпусу, используется специальный насос — помпа. Структурная схема такой системы показана на рис. 1.
Рис. 1. Общая схема жидкостного охлаждения с помпой
Посредством систем жидкостного охлаждения тепло отводится от центральных процессоров и графических процессоров видеокарт. При этом жидкостные радиаторы для графических и центральных процессоров имеют некоторые различия. Для графических процессоров они меньше по размеру, однако принципиально ничем особенным друг от друга не отличаются. Эффективность жидкостного радиатора определяется площадью контакта его поверхности с жидкостью, поэтому для увеличения площади контакта внутри жидкостного радиатора устанавливают ребра или столбчатые иголки.
Во внешних жидкостных системах охлаждения внутри корпуса компьютера размещается только жидкостный радиатор, а резервуар с охлаждающей жидкостью, помпа и теплообменник, помещенные в единый блок, выносятся за пределы корпуса ПК.
В соответствии с ГОСТ 28040-89 [6] "Система жизнеобеспечения космонавта в пилотируемом космическом аппарате" - СЖО космонавта - это "Совокупность функционально взаимосвязанных средств и мероприятий, предназначенных для создания в обитаемом отсеке пилотируемого космического аппарата условий, обеспечивающих поддержание энергомассообмена организма космонавта с окружающей средой на уровне, необходимом для сохранения его здоровья и работоспособности". В состав СЖО космонавта входят следующие системы:
- СОГС - система обеспечения газового состава,
- СВО - система водообеспечения,
- ССГО - система санитарно-гигиенического обеспечения,
- СОП - система обеспечения питанием,
- СОТР - система обеспечения теплового режима.
Системы жизнеобеспечения (СЖО) обитаемых космических объектов (космических кораблей, орбитальных станций, Лунных, Марсианских баз и поселений) предназначены для решения следующих задач [7]:
· обеспечение экипажа кислородом,
· удаление диоксида углерода,
· удаление вредных микропримесей,
· поддержание физических и химических характеристик атмосферы (оптимальной температуры, состава, давления, влажности, аэроионного состава, скорости вентиляции газовой среды, оптимальных уровней электростатических и электромагнитных полей),
· снабжение экипажа необходимым количеством питьевой воды и воды для санитарно-гигиенических и бытовых нужд,
· снабжение экипажа необходимым количеством пищи заданного состава и калорийности, витаминами и минеральными солями,
· обеспечение санитарно - гигиенических процедур и бытовых нужд экипажа,
· обеспечение микробиологической безопасности,
· обеспечение стабилизации (обеззараживания), хранения (консервации) и / или трансформации физиологических и бытовых отходов,
· обеспечение радиационной безопасности,
· обеспечение оперативного анализа, оперативного контроля и управления качеством среды обитания, а также штатного протекания технологических процессов в различных звеньях системы.
2. Главная оперативная группа управления. Уровней подчиненности и управления:
Непосредственное управление каждым КА осуществляется Главной оперативной группой управления (ГОГУ) в состав которой входят специалисты по долгосрочному и оперативному планированию работ, по реализации запланированных операций, анализу работы бортовых систем КА и результатов проведения научных экспериментов, другие специалисты, привлечение которых связано со спецификой работы и целевого назначения КА. Возглавляет ГОГУ руководитель полёта, которому подчинены все члены ГОГУ вне зависимости от того, представителями какой организации они являются.
Баллистико-навигационное, телеметрическое, командно-программное, информационное и административно-хозяйственное обеспечение полетов осуществляется соответствующими службами ЦУП.
Организацию работ служб ЦУП по обеспечению управления КА и координацию работ с группами ГОГУ осуществляет командный пункт ЦУП, представители которого входят в состав ГОГУ и непосредственно обеспечивают координацию работ служб ЦУП с ГОГУ.
БИЛЕТ №14
1. Понятие бортового контура управления (БКУ) и наземного контуров управления (НКУ).
2. Центр управления полетом (ЦУП), как центральный элемент НКУ
1) КОНТУР УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТОМ
Задачи управления полетом решает комплекс бортовых и наземных средств и служб, образующихконтур управления полетом - динамичную структуру, изменяющуюся в ходе полета, в состав которой как основные звенья входятбортовой (БКУ) иназемный (НКУ)комплексы управления, объединенные информационными связями в единый контур. Исторически между БКУ и НКУ сложилось такое, распределение функций управления, при котором большую их часть выполнял наземный комплекс. Развитие бортовых вычислительных машин и передача большей части функций управления БКУ позволяют расширить возможности КА за счет автоматизации управления полетными операциями, снизить затраты на управление за счет сокращения наземных средств управления и наземного персонала управления, повысить надежность КА за счет введения бортовой диагностики и алгоритмического и функционального дублирования в системах КА.
Распределение функций управления между БКУ и НКУ зависит от типа и назначения КА, длительности и сложности его полета, от многих других причин и включает:
а) для БКУ:
сбор, обработку и хранение информации о работе систем КА;
обмен информацией с НКУ;
логическое управление и координацию работы всех систем КА;
контроль состояния и функционирования отдельных систем КА, а также их диагностику;
отображение информации для экипажа;
реализацию программ управления бортовыми системами, заложенных в память БКУ;
б) для НКУ:
планирование и реализацию программы полета;
сбор, обработку и хранение информации о работе комплексов КА, отдельных КА и их бортовых систем;
обмен информацией с БКУ КА и выдачу управляющих воздействий на КА;
контроль, анализ и диагностику систем КА;
отображение, документирование и представление информации потребителям;
координацию работы отдельных КА и комплексов КА;
управление средствами связи;
обеспечение заключительных наземных испытаний КА;
обеспечение информации от системы единого времени (СЕВ).
Как видно, большинство функций НКУ и БКУ дублируют друг друга, что не случайно, так как большие затраты на космические полеты, участие в полетах экипажей требуют очень высокой надежности управления, обеспечение которой возможно только дублированием функций управления.
Контур управления полетом строится как автоматизированная (а не полностью автоматическая) система управления, так как управление в условиях неопределенности, в частности принятие решений, более эффективно, чем ЭВМ, выполняет персонал управления. Контур управления обеспечивает выполнение заданной программы полета в пределах ряда решений, зависящих от реального функционирования объекта управления.
В процессе разработки контура управления полетом проводят оценку эффективности управления - степени реализации требований, предъявляемых к управлению данным КА. В качестве критерия эффективности используют стоимость затрат на управление, а также надежность (задается вероятностью безотказного управления за заданный промежуток времени) и оперативность управления (среднее время реакции контура управления на изменение условий или режима полета).
Основные параметры контура управления полетом, существенно влияющие на структуру и распределение функций в контуре, оценивают на этапе предварительного проектирования, на котором выбирают основные принципы управления, строят структурную схему контура управления и определяют перечень средств, входящих в НКУ.
Большое значение придают обеспечению преемственности выбираемых средств НКУ, так как средства и сооружения НКУ имеют большую стоимость и предназначаются для длительной Эксплуатации, намного превышающей время полета отдельных КА. Поэтому обычно принимают компромиссное решение, учитывающее предъявляемые требования к разрабатываемому контуру управления и уже существующие средства НКУ; иногда проще передать БКУ ту часть функций, которая требует модернизации существующих средств НКУ.
На этапе эскизного проектирования определяют задачи всех служб и средств, входящих в контур управления полетом, определяют требования к каналам связи, разрабатывают план обмена информацией между звеньями контура и внутри НКУ, распределяют общую надежность управления между отдельными средствами и службами, определяют необходимое функциональное дублирование. Важнейшим требованием к общей конфигурации контура управления является сохранение полной работоспособности контура при одном отказе и обеспечение безопасности полета при втором отказе.
2)