Похабов Юрий Павлович – кандидат технических наук, главный специалист
ул. Ленина, д. 55а, Железногорск, Красноярский край, 662972
Yury P. Pokhabov, Candidate of Engineering, Chief Specialist
55a Lenina str., 662972, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk Krai
Цель. Исходя из сложившейся концепции космических запусков, практически каждый из космических аппаратов на околоземной орбите должен отделиться от ракеты-носителя и развернуть свои сложенные конструкции в рабочее положение (панели солнечных батарей, антенны, рефлекторы, штанги и проч.) и только после этого он получает возможность полноценно функционировать по своему целевому назначению. Требования к безотказности механизмов одноразового срабатывания настольно высоки, что любая не выявленная потенциальная угроза возникновения критичных отказов при проектировании, конструировании, изготовлении и эксплуатации, может привести к потере смысла создания космического аппарата в целом, на что указывают фатальные результаты запусков Sinosat-2, Экспресс-АМ4, Канопус-СТ, Zuma, Chinasat-18 и мн. др. искусственных спутников и космических объектов. Проектирование механизмов космического назначения с заданной надежностью осложняется тем, что практически все они относятся к типу уникальных высокоответственных систем, которые должны быть максимально безотказными, являются единственными или редкими по своей конструкции, изготовлены максимум в мелкосерийных экземплярах и работают в уникальных условиях внешней среды. Статистических данных по надежности компонентов и элементов механизмов при работе в условиях факторов космического пространства в лучшем случае недостаточно, чтобы получить достоверные результаты расчета надежности с использованием статистических методов современной теории надежности, а в худшем их просто не существует. В условиях постоянного усложнения космической техники и повышения цены любого из орбитальных отказов существует объективная необходимость разработки метода проектирования механизмов космического назначения с учетом оценки выполнения заданной надежности на основе инженерных решений (без привлечения статистических подходов к теории надежности) и процедур раннего предупреждения отказов. Методы. В статье представлен метод проектирования и конструирования механизмов космического назначения на основе использования методики конструкторско-технологического анализа надежности. Результаты. Предложенный в статье метод позволяет изменить инструментарий проведения аналитической верификации, перейдя при создании изделий от проектных и экспертных методов (например, концепции Stage-Gate или процедур FMEA-анализов) к сугубо инженерным, основанным на инженерных дисциплинах и конструкторско-технологических способах обеспечения качества и надежности. Использование конструкторско-технологического анализа надежности при проектировании и конструировании создает условия, при которых обеспечение надежности становится естественной и неотъемлемой частью работы конструкторов, позволяющей принимать инженерные решения сообразно заданным требованиям надежности (а не в отрыве от них).
Aim. According to the established concept of space launch, practically each of the spacecraft in a near-Earth orbit needs to separate from the launch vehicle and deploy its folded structures (solar panels, antennas, reflectors, rods, etc.) in the operational position and only then is able to become fully functional for its intended purpose. The reliability requirements for single-operation mechanisms are so high, that any unidentified potential threat of critical failure in the course of design, development, manufacture and operation may make the creation of such spacecraft pointless, which is confirmed by the fatal results of the missions of the Sinosat- 2, Ekspress-АМ4, Kanopus-ST, Zuma, Chinasat-18 and many other satellites and space objects. The design of space mechanisms with a specified dependability is complicated by the fact that practically all of them are unique, highly critical systems that are supposed to be as reliable as possible, are unique or rare in terms of their design, are manufactured at most in small series and operate in unique environments. Statistical data on the dependability of components and elements of mechanisms that operate in the open space environment is at best insufficient for obtaining reliable dependability calculation results using the statistical methods of the modern dependability theory, while at worst they do not exist at all. In the context of constantly growing complexity of space technology and increasing costs of any in-orbit failure there is an objective necessity for developing a method for designing space mechanisms based on the evaluation of the specified dependability using the engineering solutions (without involving statistical methods of dependability) and early failure prevention procedures. Methods. The paper presents a method for designing and developing space mechanisms based on the design engineering analysis of dependability. Results. The method proposed in the paper allows modifying the analytical verification toolkit, thus migrating from design and expert methods (e.g., Stage-Gate or FMEA) of product design to purely engineering ones that are based on engineering disciplines and design engineering methods of ensuring quality and dependability. The use of design engineering analysis of dependability as part of the design and development enables dependability assurance as a natural and integral part of a designer’s work that enables engineering decision-making in accordance with the specified dependability requirements (rather than in an isolated manner).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.