Введение

Надежность и устойчивость передачи информации от передающих устройств до приемных систем является неотъемлемой частью ее сбора и обработки наземными телеметрическими комплексами.

От качества принимаемого ТМ сигнала зависит правильная и однозначная оценка работоспособности всех бортовых систем изделия, таких как система управления, датчиковая аппаратура, двигательная установка, температурные параметры, аппаратура спутниковой навигации.

Если для медленноменяющихся параметров, таких как температурные параметры, параметры двигательной установки кратковременные сбои ТМ сигнала не критичны, то для приема цифровых массивов информации системы управления, аппаратуры спутниковой навигации наличие сбоев ТМ сигнала приводит к недостоверной оценке работы системы (отсутствие исполнительных команд системой управления, появление большой погрешности в определении координат аппаратурой спутниковой навигации).

Рис. 1. Антенно-приемная система АПС-4 стартового комплекса 17П32–3

Для приема сигналов радиопередающих устройств первого дециметрового диапазона бортовой телеметрической аппаратуры

БР-9ЦК-М6, БР-9ЦК-1, размещенных на разгонном блоке «Фрегат», на стартовом комплексе 17П32–3 смонтирована и введена в эксплуатацию антенно-приемная система АПС-4.

При приеме и обработке телеметрического сигнала, системой СПО ТМИ разгонного блока «Фрегат» регистрируются сбои, некоторые из них имеют систематический характер проявляющихся при подготовке очередных изделий.

На разгонном блоке «Фрегат» установлены две бортовых телеметрических системы для сбора и передачи телеметрической информации:

– система БР-9ЦК-1 с радиопередатчиком РПТ-111Б 643–256–32–8;

– система БР-9ЦК-М6 с радиопередатчиком РПТ-111Б 633–512;

При анализе полученных сбоев было выделено три основных направления их возникновения:

1. Сбои ТМ сигнала, возникающие в результате нештатной работы передатчика РПТ-111;
2. Влияние наземного технологического оборудования стартового комплекса на возникновение сбоев ТМ сигнала;
3. Сбои ТМ сигнала, возникающие в результате работы приемного высокочастотного тракта антенно-приемной системы АПС-4.

Далее рассмотрим одну из причин, а именно сбои ТМ сигнала, возникающие в результате нештатной работы передатчика РПТ-111 бортовых телеметрических систем разгонного блока «Фрегат».

Сбои ТМ-сигнала, возникающие в результате работы передатчика РПТ-111

Технологический график подготовки разгонного блока на стартовом комплексе включает в себя проведение электрических проверок, таких как включение системы бортовых измерений ТМС БР-9ЦК-1, режим контроля набора стартовой готовности (КНСГ), предстартовая подготовка и пуск (ПСП и П). Наиболее ответственными являются режимы КНСГ и ПСП и П, так как в этих режимах необходимо контролировать исполнение системами разгонного блока команд от системы управления. Наличие сбоев ТМ сигнала в момент прохождения команд СУ может привести к недостоверной оценке работоспособности систем, либо преждевременному заключению о неисправности тех или иных систем разгонного блока. Проблема недостоверной оценки телеметрической информации приводит к тому, что боевому расчету требуется время для выяснения причин отсутствия исполнения команд системой управления, а следовательно, и к временному смещению технологического графика или повторению режимов испытаний (проведение дополнительных испытаний). Смещение технологического графика подготовки или проведение дополнительных испытаний приводит к увеличению времени подготовки космической головной части на стартовом комплексе и дополнительному расходу ресурса аппаратуры, а во время

ПСП и П — может привести к переносу пуска, и следовательно, к срыву выполнения задачи.

Данная ситуация возникновения сбоев ТМ сигнала проявляется при включении энергоемких бортовых систем разгонного блока, таких как образование шины питания ШП РК, включения питания нагревателей двигателей малой тяги, включение ТМС БР-9ЦК-М6, включение радиодальномера 38Г6.

Питание РПТ-111

Согласно руководству по эксплуатации на радиопередатчик РПТ-111, прибор устойчиво работает в условиях воздействия помех по цепи питания 27 В, при величине пульсаций до 4 %, всплесках и просадках напряжения до 2 В, длительностью не более 200 мс.

В соответствии с эксплуатационной документацией разгонного блока допускается кратковременный выход передатчика РПТ-111 из рабочего режима при просадке напряжения на шине питания более 2В. В этом случае 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 и вход в рабочий режим).

Образование шины ИП РК2

Через 1 час 20 минут после начала режима КНСГ (или ПСП и П) на изделии проходит команда «ИП РК2» на образование шины питания дополнительных служебных приборов разгонного блока. При этом запитывается большое количество дополнительных систем разгонного блока, и резко возрастает потребляемый ток. При этом напряжение на шине питания радиокомплекса падает до недопустимых для радиопередатчика РПТ-111 значений. Передатчик уходит в аварийный режим, происходит пропадание телеметрического сигнала на время прядка 200 мс. При этом теряется информация цифрового массива СУ, а также создается ситуация, когда невозможно непосредственно оценить уровень напряжения на шине питания ШП РК из-за отсутствия информации. Оценка запитки той или иной дополнительной системы разгонного блока проводится по косвенным признакам их включения (повышение температуры аппаратуры, появление сигналов на выходах соответствующих приборов и т. д.)

Включения питания нагревателей двигателей малой тяги

Во время подготовки разгонного блока на стартовом комплексе, при проведении режима КНСГ, предстартовой подготовки неземным комплексом системы управления выдаются команды на включения питания нагревателей двигателей малой тяги, обеспечивающих ориентацию разгонного блока во время полета (по вращению, рысканью, тангажу) (ДВ1, ДВ2, ДВ3, ДВ4, ДР5, ДР6, ДР7, ДР8, ДТ9, ДТ10, ДТ11, ДТ12).

При подготовке очередного изделия на стартовом комплексе, при анализе прохождения и исполнения команд системой управления, было выявлено, отсутствие признака исполнения команд на включение питания нагревателей двигателей малой тяги по вращению ДВ3, ДВ4, по тангажу ДТ5, ДТ6.

При анализе кадра массива цифровой информации системы управления (МЦИ СУ), определено, что в момент прохождения исполнительной команды СУ был зафиксирован сбой кадра МЦИ. В результате сбоя, команды на включение питания нагревателей ДТ5, ДТ6 (адрес, код команды 2210Е0), ДТ7, ДТ8 (адрес, код команды 2210F0), ДР9, ДР10 (адрес, код команды 2210F8), признак исполнения команд на включение питания нагревателей, ДВ3, ДВ4 (адрес, код команды 2095FF), ДТ5, ДТ6 (адрес, код команды 2092F0), ДТ7, ДТ8 (адрес, код команды 2095F0) не зафиксированы.

При обработке сбойного кадра МЦИ, в следствии идентичности адреса команды на включение питания нагревателей ДР11, ДР12 (адрес, код команды 2210FC), системой обработки разряды «18», «19», «20» зафиксированы как «1», что соответствует достоверному принятию решения о прохождении команд на включение питания нагревателей ДТ5, ДТ6, ДТ7, ДТ8, ДР9, ДР10. Аналогично с признаком исполнения команды на включение питания нагревателей ДТ7, ДТ8 (адрес, код команды 2095F0). За счет регистрации признака исполнения команды с идентичным адресом на включение питания нагревателей ДР9, ДР10 (адрес, код команды 2095FF), системой обработки разряды «16», «17», «18», «19» зафиксированы как «1», что соответствует признаку исполнения команд на включение питания нагревателей ДТ7, ДТ8 (адрес, код команды 2095F0).

Таким образом анализируя сбойный кадр МЦИ, не удалось идентифицировать признак исполнения команды на включение питания нагревателей ДВ3, ДВ4(адрес, код команды 2091F0), ДТ5, ДТ6 (адрес, код команды 2092F0).

Анализ полного потока ТМИ подтвердил наличие сбоя ТМ сигнала. Длительность сбоя ТМ сигнала составил 218 мс.

Включение энергоемких потребителей (в том числе включение питания нагревателей ДМТ) вызывает просадку напряжения на шине питания, запитываемой от наземного источника питания наземного комплекса системы управления и приводит к переходу в аварийный режим передатчика РПТ-111.

Оценка включения нагревателей ДМТ проводится по повышению температуры термопар установленных на соответствующих нагревателях

Включение РДМ 38Г6:

В некоторых случаях при испытаниях РБ «Фрегат» выявлено отсутствие в цифровом массиве системы управления РБ команды на включение радиодальномера 38Г6.

Анализ телеметрической информации показал, что регистрация команды на включение РДМ попадает в интервал сбоя ВЧ сигнала, поэтому команда наземной телеметрической системой СПО СК-П не зафиксирована.

В соответствии с техническим описанием радиодальномера 38Г6, при включении прибора, выброс тока (при напряжении питания 27 В) составляет 14 А на время не более 0,3 с, через 2 мс величина выброса уменьшается до 2 А. Потребляемый ток в установившемся режиме не более 0,9 А. Установившийся режим наступает через одну минуту после включения.

Высокий скачок потребляемого тока вызывает «просадку» напряжения на шине питания ШП РК более 2В, что приводит к нештатной работе радиопередатчика РПТ-111.

Анализируя сбои телеметрического сигнала и параметры выходного сигнала радиодальномеров, устанавливаемых на разгонный блок, можно сделать вывод, что количество и длительность сбоев зависит от мощности радиодальномера:

– изделие 112–17: мощность в импульсе 140 Вт ;

– изделие 111–604: мощность в импульсе 183 Вт ;

– изделие 111–102: мощность в импульсе 141 Вт ;

– изделие 112–18: мощность в импульсе 199 Вт ;

Таким образом, более мощный выходной сигнал радиодальномера вызывает более высокое потребление мощности наземного источника питания или бортовых батарей, и соответственно, более сильную «просадку» напряжения на шине питания — более 2 В. На некоторых изделиях «просадка» напряжения не вызывает сбои в работе передающего устройства БР-9ЦК-1. На других изделиях с радиодальномером сбой происходит в результате подключения энергоемкого потребителя, а именно радиодальномера 38Г6.

Команда системы управления на выключение радиодальномера проходит штатно и фиксируется системой СПО СК-П.

Оценка включения и отключения радиодальномера 38Г6 проводилась по наличию ВЧ сигнала на входе радиолокационной станции «Кама» измерительного пункта.

Включение БР-9ЦК-М6

При включении второй бортовой телеметрической системы БР-9ЦК-М6 (система виброаккустических измерений) происходит запитка как самой бортовой ТМС, так и её радиопередатчика РПТ-111. При этом кратковременный скачок тока при переходных процессах достигает 20 А, потребляемый ток БР-9ЦК-М6 и РПТ-111Б 633–512 в установившемся режиме составляет около 1,5 А.

Высокий скачок потребляемого тока так же, как и в предыдущих случаях обусловлен переходными процессами при включении системы и вызывает «просадку» напряжения на шине питания ШП РК более 2В, что так же приводит к нештатной работе радиопередатчика РПТ-111 системы БР-9ЦК-1. После выхода на рабочий режим системы БР-9ЦК-М6 и её передатчика напряжение на шине питания устанавливается на номинальном значении, радиопередатчик РПТ-111 выходит на штатный режим.

Оценка включения и отключения системы БР-9ЦК-М6 проводилась путем анализа параметров функционирования данной системы, выводимой в систему БР-9ЦК-1 и по наличию ВЧ сигнала на входе приемного устройства системы СПО СК-П.

Возможные пути решения причин возникновения сбоев ТМ-сигнала

Анализируя причины возникновения сбоев в работе передающих устройств разгонного блока «Фрегат» при подготовке на стартовом комплексе, можно выделить 2 основных направления их решения.

1. При включении высокоэнергетических систем разгонного блока «Фрегат» (образование шины питания ШП РК, включение БР-9ЦК-М6, радиодальномера 38Г6, включение питания нагревателей ДМТ) происходит кратковременный выход передатчика из рабочего режима, в результате просадки напряжения на шине питания. 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 (НКСУ). 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.
2. Для исключения воздействия работы систем разгонного блока на бортовые телеметрические системы необходимо обеспечить их энергоавтономность. Для этого энергообеспечение БР-9ЦК-1 и БР-9ЦК-М6 необходимо обеспечить от отдельного наземного источника питания НКСУ, а в момент перехода на бортовое питание — от отдельного бортового химического источника тока (ХИТ). На разгонном блоке «Фрегат» предусмотрено место под установку дополнительных бортовых батарей, но данное решение ведет к увеличению массы разгонного блока, и соответственно необходимости пересчета весовых и энергетических характеристик РБ.
3. Наиболее оптимальным решением данной проблемы является использование вместо передатчика РПТ-111, уже разработанный передатчик
4. РПТ-111М. Данный радиопередатчик при тех же масса-габаритных характеристиках имеет более расширенный диапазон напряжения питания (от 19 до 34 В), что позволяет более качественно принимать ВЧ сигналы бортовых телеметрических систем при скачках напряжения бортовой сети. Обозначения соответствующих передатчиков:

– для БР-9ЦК-1 — РПТ-111МБ 643–256–32–8;

– для БР-9ЦК-М6 — РПТ-111МБ 633–512.

Заключение

Таким образом, устранив вероятные причины возникновения сбоев в работе передатчика бортовой телеметрической системы БР-9ЦК-1, можно добиться высоких показателей в надежности и устойчивости передачи телеметрической информации.

Устойчивая работа передающих устройств позволит исключить возникновение сбоев в работе передатчика, тем самым исключить «некорректное функционирование передатчика РПТ-111», как одну из основных причин при анализе возникших замечаний к работе бортовых систем разгонного блока «Фрегат» при его подготовке на стартовом комплексе. Решение данной проблемы поможет повысить оперативность в анализе полученных замечаний и их устранении.

Литература:

1. 14С44 ТО кн.2 ч.4 УРБ 14С44 Техническое описание 14С44 ТО. Книга вторая. Часть четвертая. Телеметрические системы. Техническое описание.

2. 14С44 ТО кн.2 ч.6 УРБ 14С44 Техническое описание 14С44 ТО. Книга вторая. Часть шестая. Передающее устройство РПТ-111. Техническое описание.

3. 14С44 ТО кн.2 ч.7 УРБ 14С44 Техническое описание 14С44 ТО. Книга вторая. Часть седьмая. Радиодальномер 38Г6. Техническое описание.

4. 14С44 ИЭ 20 ч.1 Изделие 14С44. Инструкция по оценке бортовых систем. Часть первая. Оценка работы бортовой системы БР-9ЦК-1.

5. 14С44 ИЭ 20 ч.8 Изделие 14С44. Инструкция по оценке бортовых систем. Часть восьмая. Оценка работы системы управления.