UDK 629.07.058 Doi: 10.31772/2587-6066-2020-21-1-78-84
К ВОПРОСУ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ МАЛОЙ ТЯГИ
Комлев Г. В., Митрофанова А. С.
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева, Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. АО «Красмаш»; Российская Федерация, 660123, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29. АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»; Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52. E-mail: komlev_gv@mail.ru
В стремительно развивающейся ракетно-космической отрасли создаются космические аппараты, снабжённые жидкостными ракетными двигателями малых тяг. К данному типу ракетных двигателей предъявляются высокие требования по надёжности, эффективности и экономичности использования топлива. Для обеспечения мониторинга характеристик космических аппаратов используют систему функциональной диагностики, в состав которой входят средства телеметрии и аналитической обработки данных. Телеметрия выполняет функции получения и передачи информации. Обработка информации выполняется в вычислительных центрах, находящихся на космическом аппарате и Земле. Наиболее перспективным вычислительным инструментом, способным проводить прогнозирование временных рядов и классифицировать большой объём взаимосвязанных данных, считают искусственную нейронную сеть. В связи с этим предметом исследований в работе являются способы обработки данных с применением искусственной нейронной сети. Цель работы заключается в разработке метода прогнозирования технического состояния жидкостных ракетных двигателей малых тяг с использованием искусственной нейронной сети. Во введении обосновывается актуальность исследований по использованию нейросети в системе функциональной диагностики жидкостных ракетных двигателей малых тяг для космических аппаратов. В основной части проводится анализ множества телеметрических данных ракетного двигателя и определена их весомость при прогнозе основных диагностических параметров. В качестве диагностических параметров предложено использовать тягу, удельный импульс и температуру конструкции. Исследованы прогностические возможности нейросети и разработана принципиальная схема метода прогнозирования технического состояния жидкостного ракетного двигателя малой тяги. В разработанном методе на первом этапе нейросеть выполняет аппроксимацию функции и экстраполяцию временного ряда данных телеметрических данных, на втором – определяет вероятный класс технического состояния двигателя. В выводах намечен план дальнейших экспериментальных исследований в данной области и даются рекомендации по разработке и совершенствованию алгоритмов функционирования искусственных нейронных сетей в составе системы функциональной диагностики космического аппарата. В силу обобщённого характера методических схем, результаты работы могут применяться к любому типу ракетных двигателей и использоваться на всех предприятиях ракетно-космической отрасли соответствующего профиля.
Ключевые слова: ракетный двигатель, телеметрия, нейросеть, диагностический параметр, аппроксимация, классификация, прогнозирование.
References

1. Агеенко Ю. И., Пегин И. В. Подтверждение энергетической эффективности ЖРДМТ с
дефлекторно-центробежной схемой смесеобразования // Вестник Самарского гос.
аэрокосмич. ун-та. 2014. № 5, ч. 3. С. 46–54.
2. Сирант А. Л. Исследование влияния неидеальностей рабочего импульса жидкостных
ракетных двигателей малой тяги на динамику малого космического аппарата : дис. … канд.
техн. наук. Самара, 2008. 153 с.
3. Хруцкий О. В. Прогнозирование технического состояния функциональносамостоятельных

элементов судовой энергетической установки : дис. … канд. техн. наук.
СПб., 1996. 263 с.
4. Герасимова Д. С., Савина М. Г., Гейман В. Н. Обновление и продление ресурсов
авиационной техники // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2015. Т. 1. C. 686–
688.
5. Мартиросов Д. С., Коломенцев А. И. Функциональная диагностика ЖРД в режиме
реального времени // Авиационно-космическая техника и технология. 2012. № 7. С. 197–201.

6. Мартиросов Д. С., Синьков С. А. Способ оценки предельно достигаемой точности
определения параметров элементов ЖРД при их функциональной диагностике // Тр. НПО
Энергомаш им. акад. В. П. Глушко. 2005. № 23. С. 151 –160.
7. Колбая Т. Ч., Пасмурнов С. М., Якуш Д. Ю. Разработка технологии создания системы
диагностирования и аварийной защиты жидкостных ракетных двигателей // Инженерный
журнал: Наука и инновации. 2016. Вып. 8 [Электронный ресурс]. URL:
http://www.engjournal.ru/catalog/arse/teje/1524.html.
8. Бондарь А. И., Пасмурнов С. М., Якуш Д. Ю. Программно-математическое
обеспечение системы аварийной защиты и управления ЖРД и процедура его тестирования //
Наука и технологии : сб. науч. тр. РАН. 2015. Т. 5. С. 137.
9. Сковорода-Лузин В. И. Телеметрия. Глаза и уши главного конструктора. М. : ООО
«Оверлей», 2009. 320 с.
10. Поленов Д. Ю. Эволюция телеметрии в ракетной технике // Молодой учёный. 2014.
№ 6. С. 216–218.
11. Левочкин П. С., Мартиросов Д. С., Буканов В. Т. Проблемы функциональной
диагностики жидкостных ракетных двигателей // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер.
«Машиностроение». 2013. № 1. С. 72–88.
12. Горбань А. Н., Россиев Д. А. Нейронные сети на персональном компьютере.
Новосибирск : Наука. 1996. 276 с.
13. Круглов В. В., Борисов В. В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. М. :
Горячая линия. 2002. 382 с.
14. Любимова Т. В., Горелова А. В. Решение задачи прогнозирования с помощью
нейронных сетей // Инновационная наука. 2015. № 4. С. 39–43.
15. Коломенцев А. И., Хохлов А. Н. Оптимальное планирование испытаний жидкостных
ракетных двигателей малых тяг для определения их основных параметров и характеристик //
Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2016. № 47. С. 109–122
16. Добровольский М. В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования / под
ред. Д. А. Ягодникова. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2006. 488 с.
17. Дружин А. Н. Тепловая и энергетическая эффективность до и сверхзвуковых газовых
завес в ракетных двигателях малой тяги : дис. … канд. техн. наук. Самара. 2002. 213 с.
18. Автоматизация приема и обработки резервной телеметрической информации с
космических / В. И. Майорова, Д. А. Гришко, Б. А. Ремень и др. // Вестник МГТУ им. Н. Э.
Баумана. 2013. № 1 (90). С. 89–99.
19. Механизм управляемой телеметрии космического аппарата / Ф. А. Лукин, А. В.
Шахматов, К. В. Мушовец, П. В. Зеленков // Вестник СибГАУ. 2012. № 5 (45). С. 140–144.
20. Ильин В. А. Телеуправление и телеизмерение. М. : Энергоиздат, 1982. 560 с.
21. Отображение информации в Центре управления космическими полетами / А. В.
Милицин, В. Н. Самсонов, В. А. Ходак и др. М. : Радио и связь, 1982. 192 с.
22. Нейросетевой метод обнаружения неисправностей в космических подсистемах : тр.
междунар. конф. «Программные системы: теория и приложения» / Ю. Г. Емельянова, А. А.
Талалаев, В. П. Фраленко, В. М. Хачумов (г. Переславль-Залесский, Россия, май 2009). 2009.
Т. 1. С. 133–143.
23. Нейрокомпьютеры в космической технике / В. В. Ефимов, Г. И. Козырев, А. И.
Лоскутов и др. М. : Радиотехника, 2004. 317 с.
24. Ефимов В. В. Нейроинтеллектуализация бортовых комплексов управления
космических аппаратов наблюдения // Мехатроника, автоматизация, управление. 2006. № 10.
С. 2–15.
25. Лабинский А. Ю., Уткин О. В. К вопросу аппроксимации функции нейронной сетью //
Природные и техногенные риски (физико-математические и прикладные аспекты). 2016. №
1. С. 5–11.
 
26. Рутковский Л., Пилиньский М., Рутковская Д. Нейронные сети, генетические
алгоритмы и нечеткие системы. М. : Телеком, 2004. 385 с.
27. Тархов Д. А. Нейронные сети как средство математического моделирования. М. :
Радиотехника, 2006. 48 с.

 


Комлев Георгий Викторович – аспирант, Сибирский государственный университет науки и
технологий имени академика М. Ф. Решетнева; мастер-испытатель измерительных систем, АО
«Красмаш». E-mail: komlev_gv@mail.ru.
Митрофанова Анна Сергеевна – аспирант, Сибирский государственный университет науки и
технологий имени академика М. Ф. Решетнева; инженер-программист, АО «Информационные
спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва». E-mail: jgotka@mail.ru.
  


  К ВОПРОСУ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ МАЛОЙ ТЯГИ