Эволюция телеметрии в ракетной технике | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №6 (65) май-1 2014 г.

Дата публикации: 25.04.2014

Статья просмотрена: 1595 раз

Библиографическое описание:

Поленов Д. Ю. Эволюция телеметрии в ракетной технике // Молодой ученый. — 2014. — №6. — С. 216-218. — URL https://moluch.ru/archive/65/10588/ (дата обращения: 19.12.2018).

В статье проанализированы основные отечественные телеметрические системы (ТС), применяемые в ракетно-космической технике, их характеристики, а также изделия, на которых ТС применялись. В хронологическом порядке показаны изменяющиеся требования к построению ТС, способствующие преобразованию облика, усовершенствованию параметров ТС, появлению новых функциональных блоков. Приведены варианты ТС, используемые на современных ракетоносителях.

Ключевые слова:история телеметрии, телеизмерение, телеметрическая система

История телеметрии в ракетной технике берет свое начало с исследования немецкой баллистической ракеты V-2, части которой впервые попали в руки советских инженеров в 1944 г. Оперативный анализ увиденного сразу дал понять — немецкое ракетостроение ушло заметно вперед в сравнении с отечественным. Огромный интерес представляло все попадавшееся на глаза, в том числе организация системы управления, двигательная установка, использованные компоненты топлива, а также система телеизмерений — «Мессина». В связи с тем, что на борту советских ракет аппаратуры, выполняющей подобные функции, не было, было принято решение досконально изучить принцип ее действия, входящие узлы, а также оборудования для приема и обработки снятой информации на Земле.

Для выполнения вышеперечисленных задач на территорию бывшего противника стали направляться исследовательские группы, одними из членов которых были наши будущие главные конструкторы, — С. П. Королев, Б. Е. Черток, Н. А. Пилюгин [1]. Полученная информация стала основополагающей для становления нового направления систем, сопутствующих отработке и обеспечению пусков ракет. Дальнейшее развитие ракетной техники при делении изделия на отдельные узлы и агрегаты стало невозможным без установки на борту средств телеметрии.

Таким образом, за точку отсчета в становлении отечественной телеметрии следует принять анализ немецкой ракеты V-2 телеметрической системы (ТС) «Мессина» (1944 г.).

Данная система обладала следующими параметрами:

-       включала четыре измерительных канала;

-       имела частотное разделение каналов;

-       обладала частотой опроса одного канала — 2 кГц;

-       регистрировалась наземной аппаратурой на фотоленте.

Конечно, после освоения иностранной ТС сразу приступили к созданию отечественной. Первая система получила название «Бразилионит», главным разработчиком которой являлся Г. И. Дегтяренко. Новая ТС была подобной изученной, но вместо четырех в ней присутствовало уже восемь измерительных каналов. Естественно, такого малого количества каналов катастрофически не хватало для обеспечения полета ракеты измерениями, в связи с чем попутно велись разработки новых ТС. В это время еще не применялись коммутаторы, реализующие функции подключения нескольких параметров (датчиков) на один канал, к реализации чего быстро пришли, ведь «медленные» параметры (температура, давление) незачем измерять с такой частотой. Разработанные коммутаторы позволяли реализовать циклическое подключение до 20 параметров на один измерительный канал. Отсюда вторым этапом развития отечественной телеметрии стало создание первой ТС «Бразилионит» — 1947 г.

Год 1949 запомнился появлением ТС «Дон-1», главным конструктором которой являлся Е. Я. Богуславский [1]. Появившаяся первая баллистическая ракета производства СССР получила название — «Р-1». Данная ракета, так же как и первая отечественная ТС, представляла собой подобие немецкого, исследуемого ранее, аналога. Стремительно шли разработки новой ракетной техники, и повторение немецкой техники уже не было необходимостью. Параметры созданной ТС «Дон-1» намного превосходили предыдущие системы:

-       информативность — 1000 изм/с;

-       16 измерительных каналов;

-       временное разделение каналов;

-       наличие электронного коммутатора;

-       частота опроса канала — от 62,5 Гц.

Кроме того, появилась канальная калибровка — максимум и минимум измерительной шкалы. Питание ТС осуществлялось от батареи, напряжением 27 В, за питание датчиков также отвечала батарея, но уровнем напряжения в 6 В. Приемная станция была оснащена экраном, где отображались 16 измерительных каналов в виде изменяющихся по амплитуде элементов диаграммы), изменяющихся по уровню.

Время шло, разрабатывались новые ракеты, увеличивались требования к телеметрии, возрастали объемы измерений, совершенствовались бортовые и наземные средства. Постепенно с 16-ти каналов перешли к 32-м, калибровка осуществлялась не в шкале каждого измерительного канала: для нее отвели два независимых канала, питание ТС стало автономным. В связи с тем, что в ТС «Дон-1» отсутствовала возможность измерения вибраций по причине малой частоты опроса каналов, решение данного вопроса оставалось открытым. Для решения проблемы была создана система «МАРС» — магнитная автономная регистрирующая система, осуществлявшая запись вибраций на магнитную ленту прямо на борту. Частота опроса по каналу равнялась 2 кГц, имелось всего шесть каналов, что оказалось крайне мало. На смену ей пришла система регистрации «Спрут», имевшая уже восемь каналов с частотой опроса до 16 кГц.

В период с 1950 по 1956 гг. шли разнообразные разработки ТС[1], отличающиеся числом каналов, точностью измерений, дальностью радиосвязи и др. Среди них выделялись:

-            система «Трал», предоставлявшая потребителю 48 измерительных каналов, обладающая общей информативностью 6000 изм/с, отличающаяся оригинальной на тот момент конструкцией — к блоку-распределителю с одной стороны подключались датчики, а с другой стороны шел кабель к блоку формирования кадра, благодаря чему можно было проверить целостность бортовой кабельной сети системы измерений;

-            системы РТС-3, РТС-4, РТС-6 отличающиеся, прежде всего, своим предназначением (баллистические ракеты, ракеты типа «воздух-воздух», «воздух-земля», противотанковое оружие) и, следовательно, массогабаритными характеристиками: 15,8 кг, 6 кг и 600 г соответственно.

Таким образом, при стендовых, а затем и летных испытаниях ракетчикам на выбор предоставлялся широкий выбор систем для измерения «быстрых» и «медленных» процессов, существовала возможность устанавливать различные автономные регистраторы, наземные средства приобретали общий вид. Исследовательские группы подходили к реализации высокоинформативной радиолинии АИМ-ЧМ.

Настоящей проверкой работы телеметристов должна была стать первая межконтинентальная ракета «Р-7». Объем измерений в сравнении с предыдущими изделиями возрос в десятки раз. Естественно, ни одна ТС того времени не могла разрешить данную проблему. Было принято решение использовать несколько комплектов ТС «Трал», ставшей в результате основной на ближайшие годы.

В 1959 г. прошла государственные испытания система «Старт» — впервые осуществившая регистрацию измерений на магнитную ленту. Запись и последующее воспроизведение результатов измерений с магнитной ленты стало также основным видом регистрации на долгое время (некоторые наземные средства и по сей день используют подобный принцип).

В 1962 г. была разработана бортовая информационно-телеметрическая система (БИТС) «БРС-4» [2], обладающая следующими основными характеристиками:

-   информативностью — 320 000 изм/с;

-   количеством измерительных каналов — 40;

-   частотой опроса каналов — до 2 кГц;

-   передающим устройством, работающим, в том числе на метровых MI, MII, MIII и дециметровых ДII диапазонах радиоволн.

Позднее БИТС «БРС-4» была усовершенствована и стала совмещенной — могла обеспечивать измерения как «быстрых», так и «медленных» параметров, что способствовало сокращению аппаратуры на борту ракеты ввиду ненадобности установки автономных регистраторов вибропроцессов. В рассматриваемой ТС были реализованы ступени коммутации — появились локальный и основной коммутаторы. К «быстрым» каналам основного коммутатора можно было подключать несколько «медленных» датчиков, что позволяло увеличить общее число абонентов для измерений. Была реализована возможность передачи цифровых данных двух- или четырехпозиционным кодом, что также увеличило количество подключаемых датчиков.

В дальнейшем стали создаваться варианты БИТС «БРС-4» — «Сириус», а позже «Скут», устанавливаемые и по сей день на изделиях ракетно-космической отрасли и использующие в работе телеметрический кадр «Скут». Данный кадр представляет 40 каналов, из которых 36 являются информационными, а четыре — служебными (маркеры, калибровочные уровни). Для передачи информации с борта на Землю используется принцип АИМ/КИМ2,4-ЧМ [2], т. е. применен аналоговый или аналогово-цифровой метод. В состав аппаратуры входит также запоминающее устройство.

Кроме описанной выше ТС «Скут», в настоящее время на готовящейся к первому пуску РН «Ангара» планируется установка «Орбиты IV», телеметрической системы, использующей цифровой метод передачи информации. При этом она обладает общей информативностью 3,14 Мбит/с. Данная ТС также, как и «Скут», имеет свой ставший эталонным одноименный телеметрический кадр.

Телеметрия, как известно, применяется во всех сферах жизнедеятельности человека, где необходимы измерения. В зависимости от требований по числу передаваемых параметров, частоте опроса датчиков различных измерений, массогабаритным показателям ТС может менять свою структуру в зависимости от требований заказчика. Ввиду бурного развития микроэлектроники, появления новых алгоритмов, методов обработки данных, уменьшения вероятности погрешностей измерений — оборудование, а в том числе и ТС, постоянно совершенствуются, модернизируются. Не случайно, что за несколько лет можно сделать совершенно новую ТС по заданным требованиям. В советское время, в самом начале становления и развития ракетно-космической отрасли каждая новая разработанная ТС становилась масштабным событием. О недавно изобретенной ТС сейчас знает лишь заказчик и исполнитель, а также узкий круг специалистов.

Литература:

1.   Сковорода-Лузин В. И. Телеметрия. Глаза и уши Главного конструктора / В. И. Сковорода-Лузин. — М.: ООО «Оверлей», 2009. — 320 с.

2.   Назаров А. В. Современная телеметрия в теории и на практике. Учебный курс / А. В. Назаров, Г. И. Козырев, И. В. Шитов и др. — СПб.: Наука и Техника, 2007. — 672 с.

Основные термины (генерируются автоматически): канал, частота опроса, телеметрическая система, система, ракетная техника, магнитная лента, отечественная телеметрия, ракетно-космическая отрасль, общая информативность, измерительный канал.


Ключевые слова

история телеметрии, телеизмерение, телеметрическая система

Похожие статьи

Некоторые особенности построения систем передачи...

Системы передачи телеметрической информации объединяют бортовую и наземную телеметрические системы. А также радиолинию космический аппарат – Земля. Бортовая телеметрическая система обеспечивает сбор информации от различных служебных и...

Разработка формирователя сигнала высокоскоростной...

...способность каналов передачи целевой информации на Землю составляет десятки Гбит/с.

Преобразователи частоты объединены в один конструктивный модуль с синтезаторами

Некоторые особенности построения систем передачи телеметрической информации.

Перспективы использования ядерно-электрической ракетной...

Положительные ионы притягиваются к системе извлечения, состоящей из двух или трех сеток.

Роскосмос. / Под общей редакцией А. Н. Перминова. М.: Рестарт, 2007.

Эволюция телеметрии в ракетной технике.

Особенности распространения радиоволн на космических линиях...

Как известно, при наличии постоянного магнитного поля Земли, во время

Основные термины (генерируются автоматически): частота сигнала, Солнечная система

Влияние запаздывания сигналов на космических линиях связи на системы управления космических аппаратов.

Система управления расходованием топлива | Статья в сборнике...

расходование топлива, Система управления, терминальное управление, камера сгорания, горючее, ракетно-космическая техника, структурная схема, гарантийный запас топлива, двигательная установка ступени...

Оценка параметров каналов и развитие измерительных...

В процессе эксплуатации техники связи на каналах ТЧ наиболее часто требуется оценка следующих

И.Г. Бакланов. Методы измерений в системах связи. – м.: эко-трендз.

Доклад представителя фирмы «Аналитик-ТС» на семинаре метрологов отрасли Связь.

Проблемы и принципы построения телеметрической системы...

Рис.1. Структура системы телеметрии. Верхний уровень представлен контролирующей станцией

Безусловно, основным ограничивающим фактором, влияющим на оперативность предоставления телеметрической информации, является канал передачи данных.

Передающее устройство цифровой телеизмерительной системы

Обзор цифровых телеизмерительных систем. В цифровых ТИС, называемых ещё кодоимпульсными системами, значение

Их число равно числу измерительных каналов, и распределителя.

Рассчитаем частоту генерации на основе ширины полосы частот

Сравнительный анализ аппаратурных погрешностей...

Общим для канала приема и передачи является гетеродин, синхронизируемый генератором синхросигнала.

Анализ и классификация погрешностей обучения информационно-измерительных систем на базе нейронных сетей.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Некоторые особенности построения систем передачи...

Системы передачи телеметрической информации объединяют бортовую и наземную телеметрические системы. А также радиолинию космический аппарат – Земля. Бортовая телеметрическая система обеспечивает сбор информации от различных служебных и...

Разработка формирователя сигнала высокоскоростной...

...способность каналов передачи целевой информации на Землю составляет десятки Гбит/с.

Преобразователи частоты объединены в один конструктивный модуль с синтезаторами

Некоторые особенности построения систем передачи телеметрической информации.

Перспективы использования ядерно-электрической ракетной...

Положительные ионы притягиваются к системе извлечения, состоящей из двух или трех сеток.

Роскосмос. / Под общей редакцией А. Н. Перминова. М.: Рестарт, 2007.

Эволюция телеметрии в ракетной технике.

Особенности распространения радиоволн на космических линиях...

Как известно, при наличии постоянного магнитного поля Земли, во время

Основные термины (генерируются автоматически): частота сигнала, Солнечная система

Влияние запаздывания сигналов на космических линиях связи на системы управления космических аппаратов.

Система управления расходованием топлива | Статья в сборнике...

расходование топлива, Система управления, терминальное управление, камера сгорания, горючее, ракетно-космическая техника, структурная схема, гарантийный запас топлива, двигательная установка ступени...

Оценка параметров каналов и развитие измерительных...

В процессе эксплуатации техники связи на каналах ТЧ наиболее часто требуется оценка следующих

И.Г. Бакланов. Методы измерений в системах связи. – м.: эко-трендз.

Доклад представителя фирмы «Аналитик-ТС» на семинаре метрологов отрасли Связь.

Проблемы и принципы построения телеметрической системы...

Рис.1. Структура системы телеметрии. Верхний уровень представлен контролирующей станцией

Безусловно, основным ограничивающим фактором, влияющим на оперативность предоставления телеметрической информации, является канал передачи данных.

Передающее устройство цифровой телеизмерительной системы

Обзор цифровых телеизмерительных систем. В цифровых ТИС, называемых ещё кодоимпульсными системами, значение

Их число равно числу измерительных каналов, и распределителя.

Рассчитаем частоту генерации на основе ширины полосы частот

Сравнительный анализ аппаратурных погрешностей...

Общим для канала приема и передачи является гетеродин, синхронизируемый генератором синхросигнала.

Анализ и классификация погрешностей обучения информационно-измерительных систем на базе нейронных сетей.

Задать вопрос