Представлен анализ проблем оценки функционирования радиодальномера 38Г6 при подготовке разгонного блока «Фрегат» на стартовом комплексе и в полете, причин их возникновения, а также возможные пути решения.

Введение

Подготовка разгонного блока «Фрегат» на стартовом комплексе включает в себя проведение электрических проверок функционирования всех его систем. Одним из пунктов контроля является проверка работоспособности радиодальномера 38Г6.

Рис. 1. Разгонный блок «Фрегат» в составе космической головной части на стартовом комплексе

При подготовке очередной космической головной части с изделием 14С44 № 112–13 на стартовом комплексе, при оценке телеметрической информации бортовой телеметрической системы БР-9ЦК-1, во время проведения режимов «Контроль набора стартовой готовности» (КНСГ) и «предстартовая подготовка и пуск» (ПСП и П) выявлено отсутствие индикации команды на включении радиодальномера 38Г6 системой приема и обработки телеметрической информации стартового комплекса (СПО СК-П). Радиолокационная станция «Кама-Н», расположенная на ОКИК космодрома, сигнал от РДМ не наблюдала.

Во время полета головного блока в составе разгонного блока и космического аппарата, после отделения от ракета-носителя, для приема сигнала от РДМ применялись ОКИК-8 космодрома «Плесецк», ОКИК-9 (Красное село), ОКИК-14 (Щелково), ОКИК-18 (Воркута), ОИП-7 (Барнаул).

При проведении сеанса приема № 21 траекторных измерений ОКИК-8 сигнал наблюдал весь сеанс приема, ОКИК-9- часть сеанса сигнал не наблюдали, ОКИК-14, 18, ОИП-7 сигнал от РДМ не наблюдали.

Таким образом возник вопрос к корректности работы радиодальномера 38Г6 в составе разгонного блока 14С44 № 112–13.

Оценка функционирования радиодальномера 38Г6, в составе разгонного блока «Фрегат» на стартовом комплексе

Радиодальномер 38Г6 представляет собой импульсный приемоответчик системы внешнетраекторных измерений, предназначенный для радиоконтроля орбиты полета разгонного блока 14С44 совместно с бортовым антенно-фидерным устройством и радиолокационными станциями (РЛС) серии «Кама» наземного комплекса управления.

При подготовке космической головной части на стартовом комплексе наземным комплексом системы управления выдается команда на включение радиодальномера 38Г6, согласно циклограмме подготовки разгонного блока на стартовом комплексе (таблица 1).

Таблица 1

Циклограмма проведения режима КНСГ, набора стартовой готовности (момент включение/выключения радиодальномера 38Г6)

Выданная системой управления команда регистрируется системой приема и обработки телеметрической информации разгонного блока (СПО СК-П) (рисунок 2).

Рис. 2. Регистрация команд СУ при проведении режима КНСГ изделия 14С44 № 112–14 (момент выдачи команды на включение/выключение РДМ)

Включение радиодальномера контролируется с помощью радиолокационной станции «Кама-Н», расположенная на ОКИК космодрома (рисунок 3).

Рис. 3. Радиолокационная станция «Кама»

Анализ причин отсутствия индикации команд на включение РДМ, регистрации его включения радиолокационной станцией «Кама»

При проведении режима КНСГ разгонного блока № 112–13, в соответствии с циклограммой работы системы управления разгонного блока «Фрегат», наземным комплексом системы управления (НКСУ) была выдана команда на включение РДМ. Наличие выданной команды фиксировалась на мониторе НКСУ и в распечатанном листинге (рис. 4)

Рис. 4. Листинг циклограммы выданных команд НКСУ

Системой СПО команда на включение зарегистрирована не была (Время Vabs,с 17403, Время 13:55:00) (рис. 5).

Рис. 5. Регистрация команд СУ при проведении режима КНСГ изделия 14С44 № 112–13 (момент выдачи команды на включение/выключение РДМ)

При анализе масива цифровой информации (МЦИ) системы управления определено, что исполнительная команда на включение РДМ (2213 D4) попала в сбой телеметрического сигнала (рис. 6).

Рис. 6. Кадр МЦИ СУ, в момент прохождения команды на включение радиодальномера изделия 14С44 № 112–13

Анализ полного потока телеметрической информации подтвердил, что в момент включения радиодальномера 38Г6 (13:55:00) зафиксирован сбой телеметрической информации (начало сбоя 13:55:02.519, окончание сбоя 13:55:02.689, продолжительность сбоя 170 мс). Регистрация команды на включение радиодальномера попала в интервал сбоя ВЧ сигнала, поэтому команда системой СПО СК-П не обработана и не зафиксирована.

РЛС «Кама-Н» сигнал от радиодальномера не наблюдала.

Аналогичная ситуация отсутствия регистрации команды и факта включения радиодальномера изделия 14С44 № 112–13 повторилась при проведении режима «Набор стартовой готовности».

В соответствии с техническим описанием на радиодальномер 38Г6 14С44ТО кн.2 ч.7 питание радиодальномера, при работе в составе разгонного блока, подается и снимается путем коммутации цепей питания во внешних блоках электроавтоматики по командам системы управления. Включение прибора производится в зонах видимости РЛС «Кама».

Потребляемый ток в установившемся режиме не более 0,9 А. При включении прибора выброс тока (при напряжении питания 34 В) составляет 14 А на время не более 0,3 с, через 2 мс величина выброса уменьшается до 2А, установившийся режим наступает через одну минуту после включения.

Высокий скачок потребляемого тока вызывает просадку напряжения на шине питания «распределения и коммутации» ШП РК. В соответствии с инструкцией по оценке бортовых систем 14С44 ИЭ20 ч.1, при просадке напряжения на шине питания «распределения и коммутации» более 2В, допускаются сбои в передаче ТМ сигнала не более 5 телеметрических кадров, что при информативности 25600 измерений в секунду составляет 0,1 секунды (сбой в работе передатчика и вход приемных устройств в рабочий режим). Данные сбои так же фиксируются при образовании самой шины питания «распределения и коммутации» ШП РК, включении бортовой системы БР-9ЦК-М6, включении питания нагревателей двигателей малой тяги.

Анализ наличия сбоев телеметрической информации, в результате включения радиодальномера, на предыдущих изделиях 14С44 показал, что сбои телеметрической информации отсутствовали.

Анализируя параметры выходного сигнала радиодальномера предыдущих изделий и изделия № 112–13, можно сделать вывод, что передающее устройство радиодальномера на изделии 112–13 более мощное:

изделие 112–13: мощность в импульсе 228 Вт ;

изделие 111–101: мощность в импульсе 184 Вт ;

изделие 112–502: мощность в импульсе 150 Вт ;

изделие 112–501: мощность в импульсе 183 Вт ;

Таким образом, более сильный сигнал вызывает «просадку» напряжения на шине питания более 2 В. Если на предыдущих изделиях «просадка» напряжения не вызывала сбои в работе передающего устройства БР-9ЦК-1, то на изделии 112–13 сбой произошел в результате подключения энергоемкого потребителя, а именно радиодальномера 38Г6.

Команда системой управления на выключение радиодальномера прошла штатно и зафиксирована системой СПО СК-П.

Важно отметить, что при нарушении циклограммы системы управления, в части несоответствия последовательности команд, предусмотренных циклограммой выполняемого режима, система управления разгонного блока автоматически вышла бы на нештатное завершение режима.

При подготовке разгонного блока 14С44 № 112–13 на ТК 14П73, радиодальномер включался в режимах «Проверочные включения систем бортовых измерений» (включение РДМ в циклограмме 1, выключение в циклограмме 2), комплексные испытания предстартовой подготовки и пуска, КНСГ. Оценка работоспособности РДМ в режиме «Проверочные включения систем бортовых измерений» проходила по низкой частоте, так как полноценно оценить данный режим по высокой частоте невозможно (многократные сбои в работы передатчика при смене режимов работы системы бортовых измерений (СБИ), выключении передатчика в режиме работы СБИ «Запись»). При проведении режима «ПВ СБИ», КИ ПСП, команда на включение и выключение РДМ системой СПО ТК-П фиксировалась. При проведении режима КНСГ по высокой частоте команда на включение РДМ системой СПО ТК-П не зафиксирована из-за сбоя сигнала. По низкой частоте команда на включении РДМ системой СПО ТК-П зафиксирована. Команда на выключение РДМ зафиксирована системой СПО ТК-П по высокой и низкой частоте.

Во всех режимах работа радиодальномера 38Г6 подтверждена контрольно-испытательным прибором КИП «Индикатор», предназначенного для проведения комплексных испытаний прибора 38Г6 в составе изделия 14С44 на техническом комплексе.

Таким образом было сделано заключение о работоспособности РДМ 38Г6 изделия 14С44 № 112–13.

Отсутствие принимаемого сигнала РЛС «Кама-Н», расположенной на ОКИК космодрома «Плесецк», можно объяснить фактором морального старения станции, либо неготовностью станции к приему сигнала от радиодальномера.

В полете радиодальномер 38Г6 передает ответный сигнал одинаковой мощности, частоты и направленности на запросные импульсы всех задействованных радиолокационных станций. В случае, когда часть задействованных РЛС принимает сигнал радиодальномера 38Г6, а остальные не принимают, или принимают его частично, отсутствие приема сигнала можно однозначно отнести к неготовности РЛС к работе по приему сигнала от радиодальномера 38Г6.

Возможные пути решения проблем оценки функционирования радиодальномера 38Г6 при подготовке разгонного блока «Фрегат» на стартовом комплексе

При включении высокоэнергетических систем разгонного блока «Фрегат» (радиодальномер 38Г6) происходит кратковременный выход передатчика из рабочего режима, в результате просадки напряжения на шине питания «распределения и коммутации». Энергообеспечение систем разгонного блока, во время его подготовки на стартовом комплексе до момента перехода на бортовое питание, осуществляется от наземных источников питания наземного комплекса системы управления. Для исключения просадки напряжения на шинах питания необходимо установить более мощные источники питания НКСУ со стабилизаторами напряжения, которые исключат просадку напряжения в момент включения высокоэнергетических систем, обеспечат постоянный уровень напряжения.

Для исключения воздействия работы систем разгонного блока на бортовые телеметрические системы необходимо обеспечить их энергоавтономность. Для этого энергообеспечение БР-9ЦК-1 необходимо обеспечить от отдельного наземного источника питания НКСУ, а в момент перехода на бортовое питание- от отдельного химического источника тока (ХИТ).

При кратковременном выходе передатчика из рабочего режима, в результате просадки напряжения, до устойчивого приема сигнала устройством РТ-102М допускается потеря сигнала не более 5 телеметрических кадров. Для уменьшения этого интервала, за счет более быстрого входа в рабочий режим приемного устройства РТ-102М необходимо расширить полосу пропускания входного фильтра приемного устройства РТ-102М.

При проведении режима КНСГ для контроля включения РДМ использовать КИП «Индикатор» на колоннах обслуживания стартового комплекса.

Для надежной регистрации факта включения радиодальномера необходима замена морально устаревшей РЛС «Кама-Н», расположенной на ОКИК космодрома на более современную РЛС «ИТ» (планируется в 2030 году)

В целях исключения попадания выданных команд в интервал сбоя телеметрической информации, и однозначной ее регистрации системой СПО СК-П, необходимо расширить интервал между включением высокоэнергетических потребителей разгонного блока (особенно актуально для регистрации команд на включение питания нагревателей двигателей малой тяги)

Заключение

Проблемы оценки функционирования радиодальномера 38Г6, расположенного на борту изделия 14С44 № 112–13 в той или иной степени проявлялись и проявляются при подготовке предыдущих и очередных изделий на стартовом комплексе.

Таким образом, решив проблему с образованием сбоя телеметрического сигнала в результате включения высокоэнергетической нагрузки, решив проблему с надежностью приема сигнала от радиодальномера с помощью РЛС типа «Кама», можно добиться достоверной оценки работоспособности радиодальномера, при подготовке разгонного блока «Фрегат» на стартовом комплексе, надежно решить задачу траекторного измерения параметров орбиты во время полета разгонного блока.

Литература:

1. 14С44ТО кн.2 ч.7 УРБ 14С44 Техническое описание 14С44ТО. Книга вторая. Часть седьмая. Радиодальномер 38Г6. Техническое описание.

2. 14С44 ИЭ20 ч.1 Изделие 14С44. Инструкция по оценке бортовых систем. Часть первая. Оценка работы бортовой системы БР-9ЦК-1.

3. 14С44 ИЭ20 ч.8 Изделие 14С44. Инструкция по оценке бортовых систем. Часть восьмая. Оценка работы системы управления.