2. Основные виды мкждународного сотрудничества при лётной эксплуатации.
Принципы взаимодействия с ЦУПами партнёров
Единоначалие, как основа координации и интеграции всех контуров управления, на основе прав и обязанностей предоставляемых ведущему ЦУПу, реализуется передача роли ведущего ЦУПа на различных фазах полёта МКС
Управление каждым элементом (или сегментом) МКС осуществляется тем партнером, который несет ответственность за него. Каждый партнер для управления своим сегментом свой собственный НКУ и БКУ, при этом экипаж станции также является средством управления сегментом. Возможна передача управляющих воздействий и съем телеметрии через наземный и орбитальный сегменты партнера.
Доступность для всех партнёров сведений о техническом состоянии модулей МКС при соблюдении национальных интересов стран, что реализуется за счёт работы различных комиссий, в операционном плане такой комиссией является IMMT;
Разработка совместной документации для обеспечения взаимодействия международных партнёров между собой.
Организация работ региональных группы управления, работающих в центрах управления полётами партнёров.
БИЛЕТ №12
Назначение, функциональная схема и принцип работы БВС, задачи, решаемые при эксплуатации БВС.
На МКС функционирует единая БВС, которая включает в себя:
1) БВС Российского сегмента;
2) БВС Американского орбитального сегмента, сопряженную с БВС модулей иностранных партнеров, пристыкованных к АОС.
Единая БВС МКС обеспечивает практически все интерфейсы между РС и АОС.
На БВС МКС возложены важные функции по обеспечению безопасности экипажа станции, выживания как станции в целом, так и отдельных модулей.
БВС и их функциональные элементы: бортовые цифровые вычислительные машины (БЦВМ) универсальной и специализированной архитектуры, системы ин-формационного обмена (СИО), операционные системы (ОС), программное обеспе-чение (ПО) стали ключевыми компонентами современных и перспективных КОН подвижных объектов.
Состав НКУ. Распределение функций между элементами НКУ.
Смотри билет 10 (вопрос 2)
Наземный комплекс управления представляет собой систему (рис. 11.1) служб и средств, обладающую наиболее сложной в мире системой связи, включающей кабельные, радиорелейные и спутниковые каналы, большая часть которых арендуется у государственных и коммерческих организаций. Средства НКУ обслуживает персонал, численностью до тысячи человек. К НКУ как к системе предъявляют чрезвычайно высокие требования по быстродействию и надежности, что обусловливает введение автоматизации ее управления
на всех уровнях. Поступление с современных КА больших потоков информации (10 100 Мбит/с) требует включения в состав НКУ широкополосных каналов связи и быстродействующих ЭВМ для обработки этих потоков информации и объединения всех ЭВМ в единую вычислительную сеть с обеспечением межмашинного обмена.
Рис. 11.1. Функциональная схема НКУ: 1 спутник ретранслятор для связи с КА; 2 каналы связи «спутник ретранслятор_ КА»; 3 каналы связи «спутник ретранслятор станция спутниковой связи»; 4 обслуживаемый КА; 5 каналы связи «КА наземная станция слежения»; 6 спутник ретранслятор для связи ЦУП со станциями слежения; 7 каналы связи «станции слежения спутник ретранслятор»; 8 пункт спутниковой связи для управления КА; 9 наземные станции слежения; 10 наземные каналы связи НКУ: 11корабельная станция слежения; 12 пункт спутниковой связи для связи с наземными и корабельными станциями слежения; 13 космодром запуска КА; 14 центр управления полетом (ЦУП); 15 комплексный моделирующий стенд; 16 электрический аналог КА (комплексный стенд); 17 центры обработки научной информации; 18 вспомогательные службы управления полетом
Центр управления полетом
Центр управления полетом (ЦУП) предназначен для оперативного управления полетом отдельных КА или их комплексов, сбора, обработки, хранения и документирования информации о функционировании КА, координирования всех средств НКУ и обмена информацией с ними, а также для обеспечения работы персонала управления.Центр управления полетомцентральное звено НКУ, оснащенное различными средствами автоматизированного управления полетом КА и работой НКУ, в состав которых входят информационно вычислительный комплекс (ИВК), средства внешней и внутренней связи ЦУП, средства отображения и документирования.
Информационно вычислительный комплекс (ИВК) выполняет: автоматизированное планирование оперативной программы полета КА; автоматическую (в реальном времени) обработку ТМ информации и ее автоматизированный анализ; хранение и документирование информации о полете; выдачу информации персоналу управления на индивидуальные и коллективные средства отображения; предварительную обработку и распределение между Центрами обработки научной информации (ЦОНИ) научной информации, поступающей с КА; решение задач управления средствами НКУ; управление средствами связи НКУ (если в составе НКУ нет отдельного центра управления связью).Информационно вычислительный комплекс строится на базе однотипных быстродействующих универсальных ЭВМ, осуществляющих основные вычислительные функции, и мини ЭВМ, выполняющих вспомогательные функции предварительной обработки данных и связывающих универсальные ЭВМ с устройствами ввода вывода. Такое построение обеспечивает высокую эффективность и высокую надежность ИВК за счет дублирования однотипных ЭВМ. Для связи персонала управления с ИВК. Широко используются дисплеи отображения оперативной информации. В ИВК вычислительные процессы и обработка информации организуются таким образом, чтобы при любых отказах в ЭВМ или периферийной аппаратуре процесс управления КА не прерывался и обеспечивалась сохранность информации. Информационно вычислительный комплекс используют при составлении планов полета и при формировании последовательности управляющих воздействий. Для проверки правильности и непротиворечивости сформированных воздействий и проверки реакции систем КА на эти воздействия служат моделирующие стенды и комплексный стенд КА.
Моделирующие стенды состоят из ЭВМ с набором программ, имитирующих работу КА, а также отдельных реальных приборов, работу которых сложно или невыгодно моделировать на ЭВМ. Моделирующие стенды имитируют работу систем КА с некоторым отличием от реальности и используются в основном для предварительной отработки методик полетных операций, а также тренировок экипажей и персонала управления. Для более точной имитации работы КА служиткомплексный стенд электрический аналог КА, на который подаются управляющие воздействия, причем реакции комплексного стенда на аналогичные управляющие воздействия адекватны реакции КА в полете. Кроме управляющих воздействий на тренажных средствах отрабатываются операции по обслуживанию и ремонту. Центр управления полетом имеет свойузел связи, объединяющий внешние и внутреннюю сети связи ЦУП.Внешние связи ЦУП обеспечивают телефонную связь, прием и передачу цифровой информации, телетайпную и фототелеграфную связь, прием и передачу телевизионной информации. Специальные широкополосные линии связи соединяют ЦУП с предприятиями разработчиками КА, где установлены моделирующие стенды и тренажеры.Внутренняя связь ЦУП обеспечивает оперативное взаимодействие персонала управления между собой и с обслуживающим персоналом других служб ЦУП и имеет несколько обособленных сетей (оперативную громкоговорящую связь, циркуляры групп поддержки и прямые некоммутируемые служебные связи). Все рабочие места специалистов оснащены переговорными устройствами, дающими возможность подключения к любой из обособленных сетей внутренней связи.
Средства отображения ЦУП служат для наглядного отображения всей необходимой для управления полетом информации и включают: оконечные устройства отображения коллективного пользования (просветные и проекционные экраны, проекторы, проекционные чернобелые и цветные телевизоры, алфавитно-цифровые табло, блоки индикации времени и т. п.); устройства отображения индивидуального пользования (телевизионные видеоконтрольные устройства, дисплеи ИВК, устройства выбора информации); аппаратуру преобразования, коммутации и управления средствами отображения, Проекторы предназначены для отображения карт, таблиц, рисунков, мнемосхем, графиков и позволяют высвечивать статическую и динамическую информацию в виде движущихся точек» стрелок И символов, проекционные телевизоры позволяют выводить информацию на экраны площадью в десятки квадратных метров, а световые табло выводить на них любую алфавитно-цифровую информацию.В состав оборудования ЦУП входит аппаратура формированияединого времени, предназначенная для формирования и хранения местной шкалы времени, привязки ее к центральному эталону частоты и времени, формирования и выдачи на ЭВМ шкал, кодов и сигналов времени, а также для привязки бортового времени КА.
Средства документирования ЦУП используются для получения необходимого количества документов по оперативной программе и о ходе полета и состоят из различных алфавитноцифровых печатающих устройств, графопостроителей и множительных аппаратов.Для оперативного управления полетом в ЦУП оборудованы главный и несколько вспомогательных залов управления, причем из главного зала ведется управление комплексами КА, а из вспомогательных залов управление отдельными КА на участках их автономного полета.
Главный зал управления имеет большое количество различных коллективных средств отображения и пультов руководителей полета, ведущих специалистов по отдельным системам КА, специалистов по управлению НКУ и операторов связи с экипажем.Все пульты имеют средства внутренней и внешней связи ЦУП, цветные телевизионные экраны, дисплеи ИВК и телевизионные экраны с повышенным разрешением для отображения полетной документации.
Вспомогательные залы оборудованы аналогичным образом, но имеют меньшие размеры и меньшее количество средств коллективного отображения.Кроме залов управления в ЦУП имеются специально оборудованные помещения для групп поддержки, которые с помощью установленных пультов взаимодействуют с ИВК и персоналом управления главного и вспомогательных залов.
Персонал управления это оперативная группа специалистов по управлению полетом, системам КА и научным исследованиям. Персонал управления состоит из главной группы управления в ЦУП и региональных групп на станциях слежения. Главная группа управления включает несколько специализированных по функциональному назначению групп (планирования, реализации программы, анализа функционирования КА, баллистическую, обеспечения научных исследований, связи с экипажем, медицинского контроля, управления средствами НКУ и т. д.), разделенных для круглосуточного управления полетом на смены, работающие с некоторым перекрытием. В настоящее время наблюдается тенденция сокращения численности персонала управления и передачи большей части его функций вычислительным средствам ЦУП и КА. Наряду с ЦУП одним из основных элементов НКУ является сеть стационарных и подвижных станций слежения, которая должна обеспечивать: наиболее возможное перекрытие зонами видимости станций слежения трассы полета КА или максимально возможное время связи с КА у других планет Солнечной системы; возможность использования методов триангуляции и интерферометрии для контроля орбиты КА; удаленность от больших населенных пунктов для снижения помех приему и неблагоприятного воздействия мощных радиопередатчиков на население; хороший обзор антенн станций слежения.
Станции слежения (СС) предназначены для передачи командной, телефонной (ТЛФ), телевизионной (ТВ), уставочной и программной информации на КА; приема с КА ТМ, ТЛФ, ТВ и другой инфоpмaции, передаваемой по радиои оптическим каналам связи; предварительной обработки информации, поступившей с КА, и ее передачи в ЦУП; измерения параметров движения КА (траекторные измерения) и проведения операций сверки времени. По назначению станции слежения делят на станции связи с околоземными и межпланетными КА. Вторые отличаются от первых большей мощностью передающих устройств, более узконаправленными антеннами и более чувствительной приемной аппаратурой.В состав НКУ входят дветри станции слежения связи с межпланетными КА, максимально разнесенные по долготе с целью обеспечения большего времени связи и обычно совмещаемые со станциями связи с околоземными КА. Объединение средств связи и измерений в пределах одной станции слежения позволяет получить значительную экономию средств на строительство и обслуживание. В состав средств станции слежения входят: комплекс антенн с устройствами наведения и автосопровождения; приемопередающая аппаратура ТВ и ТЛФ радиолиний; средства радиоконтроля орбиты; вычислительный центр для расчета параметров орбиты КА, ведения прогноза сеансов связи с КА, расчета целеуказаний для наведения антенн и предварительной обработки поступающей с КА информации; оборудование системы единого времени; средства связи с ЦУП и другими станциями слежения (ТЛФ, ТВ и широкополосные каналы). Большинство станций слежения оборудовано аппаратурой связи через спутникиретрансляторы и специальными антеннами спутниковой связи. Радиоконтроль орбиты КА проводится путем измерения дальности (Д) по времени прохождения запросного сигнала до КА и обратно с помощью тональных частот или фазовым методом, скорости изменения дальности с помощью эффекта Доплера, углового положения КА по углам поворота остронаправленных антенн, а также положения КА триангуляционным или интерферометрическим методом.
Два последних метода требуют участия в радиоконтроле орбиты КА двух или трех станций слежения, разнесенных на сотни и тысячи километров для создания приемлемой базы измерений. Для снижения ошибок в определении положения КА антенны станций слежения привязываются к геодезической сети с ошибкой не больше нескольких метров. Для расширения возможностей слежения в НКУ входят подвижные станции слежения на кораблях, автомобильных и железнодорожных платформах и самолетах, используемые в период сложных и ответственных полетных операций, как, например, совместный полет космических кораблей «Союз» и «Аполлон», при котором в дополнение к сети стационарных станции слежения были задействованы три корабельные станции слежения НКУ «Авангард» (США), «Академик Сергей Королев» и «Космонавт Юрий Гагарин» (СССР), три самолетные станции слежения две в Южной Африке, одна в Австралии и одна передвижная станция в Ньюфаундленде. Средства связи НКУ предназначены для объединения всех элементов НКУ в единую информационную сеть и обеспечивают ретрансляцию командной, программной и уставочной информации, а также ТЛФ и ТВ сигналов из ЦУП на станции слежения; ТЛФ, ТВ, ТЛМ информации, получаемой с КА, со станций слежения в ЦУП; информации между ЦУП, моделирующими стендами и центрами обработки научной информации; служебной информации НКУ, необходимой для нормального функционирования контура управления. Сеть связи НКУ включает управляющий центр, оборудованный специальными ЭВМ, различающими специфические типы информации и автоматически направляющими или переключающими нужную информацию по месту назначения и, кроме того, управляющими резервами сети связи так, чтобы при отказе отдельных каналов потери или задержки информации были минимальными. Основным, требованием к средствам связи является высокая достоверность передачи информации между элементами НКУ, для чего в процессе передачи командной, программной и уставочной информации из ЦУП на станции слежения происходят ее поразрядное квитирование, проверка контрольной суммы массивов и специальное кодирование. Высокая надежность передачи информации обеспечивается горячим резервированием каналов связи. Использование спутниковретрансляторов в составе НКУ позволяет: снизить эксплуатационные расходы НКУ за счет уменьшения количества наземных, корабельных и самолетных станций слежения; расширить зоны связи (вместо 10 20% на витке до 80 85% для околоземных КА), полосы каналов связи и обеспечить многоканальную связь; обеспечить высокую достоверность передачи сообщений; существенно упростить процесс управления средствами НКУ.
Центры обработки научной информации (ЦОНИ) предназначены для оперативной обработки научной информации, поступающей с КА, принадлежат научным и промышленным организациям, проводящим научные исследования и эксперименты на КА, специализированы по направлениям этих исследований и выполняют: прием научной информации из ЦУП или непосредственно со станций слежения; оперативную обработку научной информации и представление ее потребителям; анализ функционирования научной аппаратуры КА по результатам обработки и выдачу рекомендаций по изменению программы полета КА; запись научной информации для хранения и последующей обработки.Центры обработки научной информации это вычислительные центры, оборудованные универсальными и специализированными ЭВМ, имеющие математическое обеспечение для обработки информации и связанные широкополосными каналами связи с ЦУП и станциями слежения. Кроме вычислительных средств в состав ЦОНИ входят специализированное оборудование для обработки и интерпретации научной информации (например, интерпретаторы и синтезаторы многозональных космических фотоснимков и телевизионных изображений), а также технологические образцы научной аппартуры, работающей на КА, для моделирования ее работы на борту, распознавания отказов или сопровождающих экспериментов.
Поисково-спасательный комплекс (ПСК) служит для поиска, обнаружения и доставки космического корабля и экипажа, приземлившихся в запланированном районе (штатный полигон посадки), или после аварийного спуска (резервные или аварийные полигоны посадки). В состав средств ПСК входят авиационные (самолеты и вертолеты с десантным оборудованием на борту), морские (вертлетоиосцы, морские суда, катера и др.) и сухопутные (вездеходы, амфибии и др.) транспортные средства, а также командный пункт, с которого с помощью телевизионных, телефонных, телеграфных средств связи (в том числе с использованием спутниковретрансляторов) организуется работа групп ПСК и
координируются действия с ЦУП.Во время пилотируемых полетов средства ПСК развернуты на штатном полигоне посадки и в местах оперативной дислокации и находятся в постоянной готовности.
Вспомогательные службы НКУ
К вспомогательным службам относят: службу радиационной безопасности, метеослужбу и службу Солнца.
Служба радиационной безопасности следит за радиационной обстановкой в районе полета КА, оценивает воздействие радиации на экипаж, приборы и конструкцию КА и выдает рекомендации по дальнейшему полету с учетом прогноза радиационной обстановки. Метеослужба определяет метеообстановку в районе старта КА и по трассе полета, на участках проведения фотосъемки или других исследований Земли, а также выдает прогноз метеообстановки в районах посадки КА на ближайшие несколько суток. Служба Солнца прогнозирует активность Солнца, от которой зависят условия прохождения радиоволн, радиационная обстановка на орбите и плотность атмосферы на высотах полета КА.
Билет 13
Назначение, функциональная схема и принцип работы СЖО, задачи, решаемые при эксплуатации СЖО.
Рассмотрим, что представляют собой жидкостные системы охлаждения. Принципиальная разница между воздушным и жидкостным охлаждением заключается в том, что в последнем случае для переноса тепла вместо воздуха используется жидкость, обладающая большей, по сравнению с воздухом, теплоемкостью. Для этого вместо воздуха через радиатор прокачивается жидкость — вода или другие подходящие для охлаждения жидкости. Циркулирующая жидкость обеспечивает гораздо лучший теплоотвод, чем поток воздуха.
Второе различие заключается в том, что жидкостные системы охлаждения гораздо компактнее традиционных воздушных кулеров. Именно поэтому первыми стали применять жидкостное охлаждение на серийных устройствах производители ноутбуков.
В плане конструкции системы принудительной циркуляции жидкости по замкнутому контуру системы жидкостного охлаждения можно разделить на два типа: внутренние и внешние. При этом отметим, что никакого принципиального различия между внутренними и внешними системами не существует. Разница заключается лишь в том, какие функциональные блоки находятся внутри корпуса, а какие — снаружи.
Принцип действия жидкостных систем охлаждения достаточно прост и напоминает систему охлаждения в автомобильных двигателях.
Холодная жидкость (как правило, дистиллированная вода) прокачивается через радиаторы охлаждаемых устройств, в которых она нагревается (отводит тепло). После этого нагретая жидкость поступает в теплообменник, в котором обменивается теплом с окружающим пространством и охлаждается. Для эффективного теплообмена с окружающим пространством в теплообменниках, как правило, используются вентиляторы. Все компоненты конструкции соединяются между собой гибкими силиконовыми шлангами диаметром 5-10 мм. Для того чтобы заставить жидкость циркулировать по замкнутому корпусу, используется специальный насос — помпа. Структурная схема такой системы показана на рис. 1.
Рис. 1. Общая схема жидкостного охлаждения с помпой
Посредством систем жидкостного охлаждения тепло отводится от центральных процессоров и графических процессоров видеокарт. При этом жидкостные радиаторы для графических и центральных процессоров имеют некоторые различия. Для графических процессоров они меньше по размеру, однако принципиально ничем особенным друг от друга не отличаются. Эффективность жидкостного радиатора определяется площадью контакта его поверхности с жидкостью, поэтому для увеличения площади контакта внутри жидкостного радиатора устанавливают ребра или столбчатые иголки.
Во внешних жидкостных системах охлаждения внутри корпуса компьютера размещается только жидкостный радиатор, а резервуар с охлаждающей жидкостью, помпа и теплообменник, помещенные в единый блок, выносятся за пределы корпуса ПК.
В соответствии с ГОСТ 28040-89 [6] "Система жизнеобеспечения космонавта в пилотируемом космическом аппарате" - СЖО космонавта - это "Совокупность функционально взаимосвязанных средств и мероприятий, предназначенных для создания в обитаемом отсеке пилотируемого космического аппарата условий, обеспечивающих поддержание энергомассообмена организма космонавта с окружающей средой на уровне, необходимом для сохранения его здоровья и работоспособности". В состав СЖО космонавта входят следующие системы:
СОГС - система обеспечения газового состава,
СВО - система водообеспечения,
ССГО - система санитарно-гигиенического обеспечения,
СОП - система обеспечения питанием,
СОТР - система обеспечения теплового режима.
Системы жизнеобеспечения (СЖО) обитаемых космических объектов (космических кораблей, орбитальных станций, Лунных, Марсианских баз и поселений) предназначены для решения следующих задач [7]:
обеспечение экипажа кислородом,
удаление диоксида углерода,
удаление вредных микропримесей,
поддержание физических и химических характеристик атмосферы (оптимальной температуры, состава, давления, влажности, аэроионного состава, скорости вентиляции газовой среды, оптимальных уровней электростатических и электромагнитных полей),
снабжение экипажа необходимым количеством питьевой воды и воды для санитарно-гигиенических и бытовых нужд,
снабжение экипажа необходимым количеством пищи заданного состава и калорийности, витаминами и минеральными солями,
обеспечение санитарно - гигиенических процедур и бытовых нужд экипажа,
обеспечение микробиологической безопасности,
обеспечение стабилизации (обеззараживания), хранения (консервации) и / или трансформации физиологических и бытовых отходов,
обеспечение радиационной безопасности,
обеспечение оперативного анализа, оперативного контроля и управления качеством среды обитания, а также штатного протекания технологических процессов в различных звеньях системы.
Главная оперативная группа управления. Уровней подчиненности и управления:
Непосредственное управление каждым КА осуществляется Главной оперативной группой управления (ГОГУ) в состав которой входят специалисты по долгосрочному и оперативному планированию работ, по реализации запланированных операций, анализу работы бортовых систем КА и результатов проведения научных экспериментов, другие специалисты, привлечение которых связано со спецификой работы и целевого назначения КА. Возглавляет ГОГУ руководитель полёта, которому подчинены все члены ГОГУ вне зависимости от того, представителями какой организации они являются.
Баллистико-навигационное, телеметрическое, командно-программное, информационное и административно-хозяйственное обеспечение полетов осуществляется соответствующими службами ЦУП.
Организацию работ служб ЦУП по обеспечению управления КА и координацию работ с группами ГОГУ осуществляет командный пункт ЦУП, представители которого входят в состав ГОГУ и непосредственно обеспечивают координацию работ служб ЦУП с ГОГУ.
БИЛЕТ №14
Понятие бортового контура управления (БКУ) и наземного контуров управления (НКУ).
Центр управления полетом (ЦУП), как центральный элемент НКУ