1) Контур управления полетом

Задачи управления полетом решает комплекс бортовых и наземных средств и служб, образующихконтур управления полетом - динамичную структуру, изменяющуюся в ходе полета, в состав которой как основные звенья входятбортовой (БКУ) иназемный (НКУ)комплексы управления, объединенные информационными связями в единый контур. Исторически между БКУ и НКУ сложилось такое, распределение функций управления, при котором большую их часть выполнял наземный комплекс. Развитие бортовых вычислительных машин и передача большей части функций управления БКУ позволяют расширить возможности КА за счет автоматизации управления полетными операциями, снизить затраты на управление за счет сокращения наземных средств управления и наземного персонала управления, повысить надежность КА за счет введения бортовой диагностики и алгоритмического и функционального дублирования в системах КА.

Распределение функций управления между БКУ и НКУ зависит от типа и назначения КА, длительности и сложности его полета, от многих других причин и включает:

а) для БКУ:

сбор, обработку и хранение информации о работе систем КА;

обмен информацией с НКУ;

логическое управление и координацию работы всех систем КА;

контроль состояния и функционирования отдельных систем КА, а также их диагностику;

отображение информации для экипажа;

реализацию программ управления бортовыми системами, заложенных в память БКУ;

б) для НКУ:

планирование и реализацию программы полета;

сбор, обработку и хранение информации о работе комплексов КА, отдельных КА и их бортовых систем;

обмен информацией с БКУ КА и выдачу управляющих воздействий на КА;

контроль, анализ и диагностику систем КА;

отображение, документирование и представление информации потребителям;

координацию работы отдельных КА и комплексов КА;

управление средствами связи;

обеспечение заключительных наземных испытаний КА;

обеспечение информации от системы единого времени (СЕВ).

Как видно, большинство функций НКУ и БКУ дублируют друг друга, что не случайно, так как большие затраты на космические полеты, участие в полетах экипажей требуют очень высокой надежности управления, обеспечение которой возможно только дублированием функций управления.

Контур управления полетом строится как автоматизированная (а не полностью автоматическая) система управления, так как управление в условиях неопределенности, в частности принятие решений, более эффективно, чем ЭВМ, выполняет персонал управления. Контур управления обеспечивает выполнение заданной программы полета в пределах ряда решений, зависящих от реального функционирования объекта управления.

В процессе разработки контура управления полетом проводят оценку эффективности управления - степени реализации требований, предъявляемых к управлению данным КА. В качестве критерия эффективности используют стоимость затрат на управление, а также надежность (задается вероятностью безотказного управления за заданный промежуток времени) и оперативность управления (среднее время реакции контура управления на изменение условий или режима полета).

Основные параметры контура управления полетом, существенно влияющие на структуру и распределение функций в контуре, оценивают на этапе предварительного проектирования, на котором выбирают основные принципы управления, строят структурную схему контура управления и определяют перечень средств, входящих в НКУ.

Большое значение придают обеспечению преемственности выбираемых средств НКУ, так как средства и сооружения НКУ имеют большую стоимость и предназначаются для длительной Эксплуатации, намного превышающей время полета отдельных КА. Поэтому обычно принимают компромиссное решение, учитывающее предъявляемые требования к разрабатываемому контуру управления и уже существующие средства НКУ; иногда проще передать БКУ ту часть функций, которая требует модернизации существующих средств НКУ.

На этапе эскизного проектирования определяют задачи всех служб и средств, входящих в контур управления полетом, определяют требования к каналам связи, разрабатывают план обмена информацией между звеньями контура и внутри НКУ, распределяют общую надежность управления между отдельными средствами и службами, определяют необходимое функциональное дублирование. Важнейшим требованием к общей конфигурации контура управления является сохранение полной работоспособности контура при одном отказе и обеспечение безопасности полета при втором отказе.