2. Розвиток на ДП «КБ «Південне» моделей оцінювання показників польотної безпеки для випадку аварії ракети на етапі польоту

Організація: ДП "КБ "Південне" ім. М. К. Янгеля", Дніпро, Україна

Сторінка: Kosm. teh. Raket. vooruž. 2023 (1); 14-30

DOI: https://doi.org/10.33136/stma2023.01.014

Мова: Українська

Анотація: Убезпечення експлуатації сучасних ракетно-космічних комплексів залишається актуальною проблемою для розробників ракетно-космічної техніки. Невід’ємною складовою цієї проблеми разом із безпекою робіт під час наземної підготовки ракети-носія до пуску є убезпечення польоту. Основним завданням цієї складової безпеки ракетно-космічних комплексів є запобігання або зведення до мінімуму важких наслідків, що виникають у випадку аварії ракети-носія на етапі польоту, адже такі аварії можуть завдати збитків не тільки персоналу й об’єктам космодрому (наземного комплексу), а головне – населенню й об’єктам, які розташовані вздовж трас польоту. Показано, що убезпечення польоту ракет-носіїв у своїй основі має досвід бойових ракетних систем. Під час пусків ракет-носіїв безпека забезпечується за рахунок прокладення трас польоту через малонаселені (незаселені) території та застосування спеціальних бортових систем безпеки польоту. Така система обмежує розміри зони падіння аварійної ракети-носія та її фрагментів шляхом аварійного вимкнення двигуна. Останнім часом процес убезпечення польоту будується виходячи із концепції «прийнятного» ризику. У її основі оцінювання ризиків для наземних об’єктів і людей, які не повинні перевищувати встановлених норм. Такий підхід вимагає створення та вдосконалення математичних моделей оцінювання ризиків у випадку аварії ракети-носія на етапі польоту. Показано шлях становлення ризик-орієнтованого підходу до убезпечення польоту на ДП «КБ «Південне». Принциповим у цьому процесі виявилося створення у структурі конструкторського бюро окремої одиниці, що почала виконувати роботу із забезпечення і аналізу польотної безпеки ракетно-космічних комплексів. Проаналізовано базову модель оцінювання ризиків ураження об’єктів і людей, що використовує максимальну зону падіння аварійної ракети-носія для випадку втрати керованості та спрацювання системи безпеки польоту. Показано основні напрями удосконалення базової моделі, які привели до створення на ДП «КБ «Південне» ряду нових, оригінальних моделей оцінювання показників польотної безпеки. Насамперед, розроблені моделі враховують особливості систем безпеки польоту, якими обладнано ракети-носії розроблення ДП «КБ «Південне»: критерії спрацювання, блокування аварійного вимкнення двигуна на початковому відрізку польоту та функціонал Fe. Крім цього, отримані моделі дозволяють урахувати різноманітний характер аварійних ситуацій, що виникають на етапі польоту ракети-носія, та можливості їх відбиття, подання зон ураження об’єктів у вигляді опуклих багатокутників, можливу фрагментацію аварійної ракети-носія на відрізку пасивного падіння та інші. Розроблені моделі широко застосовують у практиці оцінювання показників польотної безпеки у проектах ДП «КБ «Південне».

Ключові слова: ракета-носій, прийнятний ризик, аварія ракети-носія на етапі польоту, система безпеки польоту, зона падіння аварійної ракети носія, ризик ураження наземного об’єкта, колективний ризик

Список використаної літератури:

1. Гладкий Э. Г. Определение коллективного риска в случае аварии ракетыносителя «Циклон-4М» на этапе полета с использованием представления населенных территорий в виде многоугольников. Космічна наука і технологія. К., 2020. Т. 26. № 3. С. 32–41. https://doi.org/10.15407/knit2020.03.032
2. Гладкий Э. Г. Определение риска для объектов стартового комплекса с учетом их обваловки в случае аварии ракеты-носителя на начальном участке полета. Техническая механика. Днепропетровск: ИТМ НАН и ГКА Украины, 2020. № 1. С. 31–41.
3. Гладкий Э. Г. Оценка риска поражения линейного объекта в случае аварии ракеты-носителя на этапе полета. Космічна наука і технологія. Киев: ГАО, 2019. Т. 25. № 4. С. 22–28.
4. Гладкий Э. Г. Процедура оценки полетной безопасности ракет-носителей, использующая геометрическое представление зоны поражения объекта в виде многоугольника. Космическая техника. Ракетное вооружение: Сб. науч. тр. Днепропетровск: ГПКБЮ, 2015. Вып. 3. С. 50–56.
5. Гладкий Э. Г., Крюков А. В. Определение вероятности падения аварийной ракеты-носителя на площадные объекты, расположенные вдоль трассы выведения. Космическая техника. Ракетное вооружение: Сб. науч. тр. Днепропетровск: ГКБЮ, 2008. Вып. 1. С. 81−90.
6. Гладкий Э. Г., Перлик В. И. Выбор интервала времени блокировки аварийного выключения двигателя на начальном участке полета первой ступени. Космическая техника. Ракетное вооружение: Сб. науч. тр. Днепропетровск: ГПКБЮ, 2011. Вып. 2. С. 266–280.
7. Гладкий Э. Г., Перлик В. И. Математические модели оценки риска для наземных объектов при пусках ракет-носителей. Космическая техника. Ракетное вооружение: Сб. науч. тр. Днепропетровск: ГПКБЮ, 2010. Вып. 2. С. 3–19.
8. Гладкий Э. Г., Перлик В. И. Модель оценки уровня безопасности ракетно-космических систем. Космическая техника. Ракетное вооружение: Сб. науч. тр. Днепропетровск: ГКБЮ. 2006. Вып. 1−2. С. 45–57.
9. Методика определения показателей безопасности по трассам пусков и в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей. ООО «НТЦ «Экон ЦНИИмаш», 2006.
10. Программа «Гром-2». Оперативно-тактический ракетный комплекс. Полетная безопасность. GR2 YZH ANL 016 00 [Исп. Гладкий Э. Г. Желудков А. В. и др.]
11. Программа «Циклон-4М». Ракетно-космический комплекс. Анализ полетной безопасности РКК. C4M YZH ANL 062 00. 2018. Вып. 1. 92 с. [Исп. Гладкий Э. Г., Желудков А. В. и др.].
12. Проект ТКРК Анализ приемлемости альтернативной точки # 7 для размещения КПЦ ТКРК SL-YN-TD-R-009
13. Разработка методических материалов по оценке степени риска по трассе полета и в районах падения отделяющихся частей при пусках средств выведения. Книга 1. Методические материалы. НТО. ЦНИИмаш. 1990. 68 с.
14. Ракета космического назначения «Циклон-4». Уточнение характеристик зон падения РКН «Циклон-4» в случае аварии. Оценка безопасности выбранных мест размещения объектов НК КРК «Циклон-4». Циклон-4 21.16011.117 ОТ: Техн. отчет. Днепропетровск: ГП «КБ «Южное», 2008. 110 с.
15. Ракета космического назначения «Циклон-4». Опасные зоны при аварийном полете РКН «Циклон-4». Циклон-4 21.16522.635 ОТ: Техн. отчет. Днепропетровск: ГП «КБ «Южное», 2009. 69 с.
16. Увязка КА Лыбидь с РКК «Зенит-М»: Пояснительная записка Зенит-М. Лыбидь ПЗ, 2012. 363 с.
17. Хенли Э., Джм Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска: Под общ. ред. В. С. Сыромятникова. М.: Машиностроение, 1984. 528 с.
18. Шатров Я. Т. Исследование проблемы выбора трасс пусков и сокращения зон отчуждения для перспективных систем выведения с учетом факторов безопасности и экономичности. Канд. Дис., ЦНИИмаш, 1980, 207 с.
19. 14 CFR, Commercial space transportation, Federal aviation administration, Department of transportation Subchapter C – Licensing, part 420 – License to Operate a Launch Site, 2000
20. E. Gladky Mathematical Models of the Safety Assessment of Ground Facilities in Case of Failure of Launch Vehicle Equipped with Onboard Automatic Emergency Engine Shutdown/ Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC. 2015. P. 9665 – 9675.