Анализ надёжности многороторного лётного модуля привязной телекоммуникационной платформы при работе в случайной среде

Одним из перспективных направлений в рамках концепции создания сетей нового поколения 5G / IMT-2020 является развитие широкополосных беспроводных сетей на базе автономных и привязных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Преимуществом таких сетей является их быстрое и гибкое развертывание, более широкая зона телекоммуникационного покрытия и повышенная надежность беспроводной связи, управляемая мобильность, снижение эксплуатационных расходов и т. д. Помимо интереса к высотным платформам, реализуемым на базе автономных БПЛА, в настоящее время ведущими исследователями передовых стран мира ведутся интенсивные научные работы по проектированию и реализации привязных беспилотных высотных платформ. Платформы этого типа предназначены для эксплуатации в течение длительного времени и широко используются как в гражданской, так и в военной сфере. Возможность длительной эксплуатации привязных беспилотных высотных платформ, являющаяся одним из основных преимуществ перед автономными БПЛА, выдвигает ряд новых требований к надежности как отдельных узлов, так и высотной платформы в целом. Высотные модули привязных беспилотных высотных платформ, как и большинство технических систем, функционируют в условиях изменяющейся внешней среды. Внешними факторами, влияющими на длительность безотказной работы привязных беспилотных высотных платформ, являются, в частности, погодные условия. Влияние этих факторов на надёжность системы представляет значительный интерес. Поэтому в данной статье решается актуальная задача исследования аналитической модели надёжности многороторного лётного модуля привязной мультироторной высотной платформы как однородной системы горячего резервирования, состоящей из n элементов, работающей в случайной среде. Предложена общая марковская модель надёжности системы, функционирующей в случайной среде, с учётом повышения функциональной нагрузки и расположения отказавших элементов.

Among the promising directions in the framework of the concept of creating the next-generation 5G/IMT-2020 networks is the development of broadband wireless networks based on autonomous and tethered unmanned aerial vehicles (UAVs). The advantage of such networks is their fast and flexible deployment, a wider area of telecommunication coverage and enhanced reliability of wireless communications, controllable mobility, reduced operating costs, etc. In addition to the interest in high-altitude platforms implemented on autonomous UAVs, leading researchers from advanced countries of the world are currently carrying out intensive scientific work on the design and implementation of tethered unmanned high-altitude platforms, given the vastness of their practical application. Platforms of this type are intended to be operational over long periods of time and are widely used in both civilian and military areas. The possibility of long-term operation of tethered unmanned high-altitude platforms, which is one of the main advantages compared to autonomous UAVs, puts forward a number of new requirements on the reliability of both the individual components and the high-altitude platform as a whole. Thus, in the current paper we solve the relevant problem of studying the analytical reliability model of the multi-rotor flight module of the tethered high-altitude platform as a homogeneous hot standby system consisting of n elements operating in a random environment. A general Markov model of the reliability of the system operating in a random environment is proposed, which takes into account the increase in the functional load and the location of the failed elements.