ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

§ 4.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СОЗДАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО

АППАРАТА

С появлением новых задач, которые должны решать с помощью ЛА, а также в результате роста технических возможно­стей промышленности возникает необходимость создания принци­пиально новых или модернизации старых образцов летательных аппаратов. В связи с возможностью относительно быстрой реали­зации достижений научно-технической революции существенно воз­растают требования, предъявляемые к ЛА рассматриваемого клас­са, а это в свою очередь приводит к моральному старению образцов еще до наступления их физического износа. Кроме того, при проек­тировании ЛА учитывают возможность их быстрого морального старения, поэтому ресурс вновь создаваемых образцов обычно не превышает существенно период морального старения, составляю­щий примерно десять лет [46].

Таким образом, для каждого типа ЛА раз в десять лет возни­кает необходимость в разработке нового образца. Однако его со­здание и использование связано с заменой большого количества оборудования, сооружений, средств управления й других элемен­тов, составляющих вместе со всеми ЛА данного типа сложную си­стему. В составе такой системы летательные аппараты могут быть даже не самой сложной и дорогостоящей частью.

Переход к принципиально новой конструкции ЛА связан с из­менением всей структуры системы, а также технологии ее эксплуа­тации, что требует больших затрат средств и времени. Поэтому при ■ создании системы, способной выполнять новые задачи, стремятся. модернизировать основную часть системы — летательный аппарат при сохранении, по возможности, без изменений вспомогательного оборудования, сооружений и технологии эксплуатации. Такой под­ход позволяет в короткие сроки при сравнительно малых затратах создавать системы с Л А, способными решать более сложные за­дачи.

ЛА-обычно модернизируют через несколько лет, причем вновь разрабатываемый, так называемый базовый образец должен обес­печивать возможность проведения двух-трех модернизаций.

Процесс создания нового образца техники обычно включает в себя следующие этапы [23]: разработку технического задания; оформление технических предложений; эскизное проектирование; техническое проектирование.

Такое деление процесса в основном учитывает специфику произ­водства изделий крупными сериями. При сложившейся практике разработки сложных летательных аппаратов, выпускаемых мелки­ми партиями, главными являются не только вопросы производства, но и опытной отработки первых образцов, а также введение в эксплуатацию всей системы. В связи с этим несколько изменяется содержание, а следовательно, и названия этапов создания ЛА [46, 51].

Так, принято различать периоды разработки, производства и эксплуатации системы летательных аппаратов. Первые два перио­да часто объединяют понятием «создание системы ЛА». Процесс разработки состоит из ряда этапов: тактико-технического задания (ТТЗ); эскизного проектирования; наземной и летной отработки.

Иногда первые два этапа называют периодом проектирования образца, а последние два—-опытной отработкой.

Совместные исследования и проработки заказывающих и проек­тирующих организаций позволяют определить круг задач и спосо­бы их решения системами, включающими летательные аппараты определенного типа. Анализ принципов и условий использования ЛА позволяет определить требования к характеристикам образца, а также их примерное необходимое количество.

На этой основе предполагаемая головная организация (как пра­вило, фирма, разрабатывающая ЛА и всю систему в целом) про­водит проектные разработки, оформляемые в виде аванпроекта или технических предложений. Обычно, если позволяют возможности, аванпроекты выполняются двумя-тремя организациями на конкурс­ных началах. После рассмотрения и экспертизы аванпроектов окон­чательно утверждают ТТЗ или тактико-технические требования (ТТТ), назначают головную и смежные организации, отвечающие за создание нового или модернизируемого образца (системы) в тре­буемые сроки при определенных затратах средств и времени.

Систему Л А, как и всякую сложную систему, можно предста­вить рядом иерархических уровней (рис. 4.1). К первому уровню относят саму систему в целом или один комплекс системы, вклю­чающий следующие составные части (входящие в состав второго уровня): один или группу летательных аппаратов; комплекты на­земного оборудования и вспомогательных технических систем; со­оружения и средства управления, необходимые для обслуживания, подготовки и проведения пусков ЛА. Как правило, при создании системы сначала отрабатывают один опытный комплекс, который кроме перечисленных выше составных частей включает системы телеметрических и внешнетраекторных измерений, необходимые для проведения летных испытаний.

На третье»1 ■ чты, представ­ляющие спс і мпискса. Основ-

ные элементы могут проектировать и отрабатывать специализиро­ванные фирмы. Так, летательный аппарат обычно разбивйют на следующие основные элементы: корпус, двигательные установки, систему управления, полезную нагрузку.

К четвертому уровню относят составляющие элементы, т. е. аг­регаты, узлы, приборы, стойки и т. п., формирующие основные эле­менты. Наконец, на пятом уровне располагают комплектующие элементы, т. е. детали и мелкие сборки, входящие в составляющие элементы.

На этапе эскизного проектирования головная проектная орга­низация на основе аванпроекта и ТТЗ разрабатывает для смежных

фирм технические зада­ния (ТЗ) на составные части системы и основные элементы Л А. В соответ­ствии с ТЗ проводят ана­лиз и выбор конструктив­ных схем, необходимые проектные расчеты. Ре­шения обосновывают в хо­де моделирования рабо­чих процессов узлов, аг­регатов и систем в лабо­раторных условиях, а так­же с использованием ма­тематического моделиро­вания на ЭВМ. Одновре­менно подготавливают до­кументацию на производ­ство макетов ЛА и опытных образцов двигателей, системы управ­ления, отсеков (ступеней). На этом заканчивается собственно про­ектирование, т. е. выполнение в основном расчетных работ. Таким образом, этап эскизного проектирования завершается подготовкой первых опытных образцов составных частей комплекса для назем­ной отработки.

Всю систему опытной отработки строят на последовательных испытаниях изделий все более высоких иерархических уровней. Так, после успешной отработки комплектующих и составляющих элементов (например, клапанов двигателей, приборов системы управления, конструкций отсеков) переходят к испытаниям основ­ных элементов (двигателей, системы управления, корпуса ступе­ни). На завершающих этапах испытывают целиком летательный аппарат и опытный комплекс.

В ходе опытной отработки ЛА осуществляют большое количе­ство испытаний, отличающихся задачами, объектами и условиями (режимами) проведения. Наземная отработка состоит из наземных автономных испытаний (НАИ) основных элементов на специаль­ных стендах, наземных комплексных испытаний (НКИ) летатель­ного аппарата и наземных полигонных испытаний комплекса. Лет-

Ю8

ная отработка ЛА, как правило, включает два этапа: летно-конст­рукторские испытания (ЛКИ) и зачетные летные испытания.

В процессе опытной отработки изготовление образцов основных элементов ЛА, предназначенных для испытаний, ведут по докумен­тации, разработанной в эскизном проекте. На основании информа­ции, получаемой в ходе испытаний, конструкцию ЛА совершенст­вуют, что находит отражение и в рабочих чертежах опытных образцов. После окончания ЛКИ по существу завершается коррек­тировка эскизного проекта. Однако-для сокращения сроков созда­ния нового образца уже в ходе ЛКИ идет подготовка технической документации на серийное производстве?" (технического проекта) всех составных частей комплекса. Одновременно завершают — отра­ботку эксплуатационной документации, разворачивают строитель­ство сооружений, необходимых для развертывания системы, прово­дят подготовку специалистов-эксплуатацио^ников.

Результаты зачетных летных испытаний вместе с данными, по­лученными в ходе ЛКИ, позволяют решить вопрос о пригодности вновь созданного комплекса для использования по назначению. Ко­миссия, проводящая летные испытания, определяет перечень заме­чаний, после устранения которых можно отработанную систему пе­редать для серийного производства.

После завершения летной отработки, как правило, в течение срока, согласованного заказывающими и проектирующими орга­низациями, опытный комплекс эксплуатируют. Недостатки, вскры­ваемые в этот период, устраняют за счет проведения доработок конструкции и документации на серийное производство, а также внесения изменений в технологию эксплуатации. Решение о прове­дении доработок введенных в эксплуатацию комплексов принима­ют с учетом целесообразности и возможности выполнения таких работ.

Серийное производство ЛА обычно организуют на заводах, имеющих значительно большие мощности, чем опытное производ­ство. Для отладки технологического процесса на серийном заводе назначают выпуск установочной партии изделий, качество которых тщательно контролируют. После успешных летных испытаний об­разцов, отобранных из установочных партий, окончательно отра­батывают технологию производства и методы контроля серийной продукции, включающие обычно и летные испытания изделий от каждой партии летательных аппаратов.

Серийно выпускаемую продукцию вводят в эксплуатацию по специальным планам, учитывающим необходимость расширения создаваемой системы, а также возможности промышленности по ее производству.

В процессе эксплуатации системы можно осуществлять доработ­ку конструкции и технологию использования комплексов, а также проводить плановые и внеплановые регламентные работы, направ­ленные на поддержание или улучшение характеристик изделий. В этих г чптационниками

участвуют представители проектных организаций и заводов-изгото- вителей продукции.

Рассмотренные выше этапы создания системы ЛА, с точки зре­ния затрат средств и времени, далеко не равноценны. Так, если все расходы, связанные с выполнением программы по созданию и эксплуатации в течение 5-М О лет системы ЛА принять за 100%, то на разработку ТТЗ и эскизное проектирование расходуют не свыше нескольких процентов средств, на наземную и летную отработку — до 10-f-35% и на эксплуатацию— 10-^20% [46, 51]. Для некоторых программ, связанных с созданием нескольких уникальных комплек­сов, длительная эксплуатация которых не предусмотрена, расходы на опытную отработку составляют до 90% [16, 64, 65]. Соответст­венно и длительность опытной отработки ЛА существенно превышает продолжительность этапа проектирования.

В методах создания новых образцов сложных летательных ап­паратов явно наметились две тенденции. Углубленное исследова­ние физической сущности процессов, происходящих при работе ЛА, быстрый рост возможностей моделирования и вычисления харак­теристик этих процессов на ЭЦВМ, разработка и использование стохастических методов описания основных физических явлений — все это способствует улучшению качества проектирования и, сле-> довательно, сокращению объемов опытной отработки.

Однако практика показывает, что с увеличением сложности об­разца или системы неуклонно растет доля расходов средств и вре­мя на их опытную отработку, что заставляет более подробно ана­лизировать процесс опытной отработки, искать его аналитические или логические модели, определять возможности управления про­цессом и на этой основе оптимизировать его ход.