ОПТИМАЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОТРАБОТКИ ЛА

3.1. Современный подход к организации комплексных программ испытаний ЛА

Итак, системы авиационной и ракетно-космической техники в про­цессе разработки проходят от простейших контрольных испытаний до наиболее сложных — стендовых и, наконец, летных. Все эти испы­тания, проводящиеся на различных уровнях конструктивной сборки, взаимосвязаны, так как направлены на достижение единой цели — обеспечению требуемых характеристик проектируемого изделия. По­этому планирование испытаний должно быть комплексным, т. е. охватывать цикл испытаний, проводящихся на всех этапах разработ­ки систем. Определение объема и содержания отдельных частных видов испытаний необходимо производить исходя из условия, что весь про­цесс отработки в целом будет обладать оптимальными свойствами, т. е. обеспечивать экспериментальную отработку изделия с наилуч­шим качеством при минимальных затратах средств и времени.

В результате комплексного планирования представляется возмож­ным рационально разбить общую программу испытаний на частные программы, определить цели и объем частных испытаний, устано­вить критерии их законченности и готовности изделия для перехода к высшим уровням испытаний. Эта задача трудная, поскольку про­цесс испытаний систем авиационной и ракетно-космической техни­ки является сложным комплексным процессом, объединяющим боль­шое число разнородных испытаний. При этом цели испытаний, проходящих на различных этапах разработки системы, бывают часто различны, а собираемая информация разнородна.

Перечисленные особенности процесса испытаний являются ха­рактерными для категории сложных технических систем и предопре­деляют использование для комплексного планирования процесса ис­пытаний системотехнического подхода. Наиболее рациональными методами при этом представляются методы анализа проблемы слож­ности, развитые в общей теории систем и базирующиеся на иерархи­ческом подходе. Использование последнего целесообразно потому, что он является наиболее естественным, отображающим объектив­ное свойство иерархической упорядоченности сложных систем, т. е. возможности разделения сложной системы на ряд подсистем, бло­ков, элементов.

Так как процесс испытаний органически связан с процессом раз­работки, то естественно принять для него ту же декомпозицию, что и для самого объекта. В этом случае комплексная программа испы­таний объекта иерархически разделяется на частные программы ис­пытаний соответственно подсистем, блоков, элементов.

В практике проектирования авиационных и ракетно-космичес­ких систем можно вьщелить следующие специфические задачи раз­личных уровней структурной иерархии испытаний:

• для комплексной системы — оценивание взаимодействия подси­стем, влияние их характеристик на характеристики изделия, влия­ние установки и состыковки оборудования, проверка выполнения ло­гических задач;

• для подсистемы — оценивание взаимодействия блоков и совер­шенства конструкции, проверка дополнительного оборудования;

• для блоков — оценивание взаимодействия элементов и выявле­ние отказов, вызванных особенностями конструкции блоков;

• для элементов — оценивание влияния факторов внешних усло­вий, средних значений и дисперсии параметров, а также ошибки эксперимента; установление допустимых пределов физических пара­метров.

Основное преимущество испытаний на низших уровнях иерар­хии, т. е. в составе подсистем, блоков и элементов, — это простота обнаружения дефекта, обусловленная возможностью использования различных методов активного эксперимента, позволяющих наиболее быстро и точно определять интересующие нас характеристики. Кро­ме того, имеется возможность более глубокой проверки не только на действие отдельных факторов, но также в случае их определенной последовательности и взаимодействия. Это является важным обстоя­тельством для гарантии качества функционирования и надежности.

Испытательное оборудование и измерительная аппаратура, ис­пользуемые при проверках на низших уровнях, обычно наиболее про­стые и дешевые. Однако для гарантии качества и надежности всей системы таких испытаний недостаточно, так как они не позволяют оценить взаимодействие и влияние отдельных составляющих на каче­ство функционирования системы в целом. Отсюда вытекает необхо­димость проведения испытаний на уровне изделия. Недостатком та­ких испытаний является сложность, а в ряде случаев и невозможность определения места отказа и проверки качества функционирования системы при совместном действии различных факторов.

Большая сложность систем, характерная для высших уровней иерархии испытаний, препятствует постановке активного экспери­мента. На этих уровнях иерархии основным видом эксперимента яв­ляется пассивный, при котором характеристики системы оценива­ются по ее реакции на реальные воздействия.

При проведении такого эксперимента возникает ряд трудностей, связанных с необходимостью согласования методов получения и об­работки информации и уменьшения искажений, вызванных наруше­нием условий оптимальности проведения эксперимента.

При разработке комплексной программы испытаний должна быть учтена специфика каждого их уровня и проведено рациональное рас­пределение общего объема испытаний между различными уровнями.

В настоящее время комплексные программы испытаний ЛА на­правлены на увеличение объема наземных и сокращение летных ис­пытаний. Это требует повышения достоверности информации о ха­рактеристиках изделия, получаемой на различных уровнях иерархии наземных испытаний, проводящихся в имитируемых условиях реаль­ной эксплуатации.

Повышение технических требований к объектам усложняет со­ставление эффективной комплексной программы испытаний, по­скольку трудно проверить все возможные комбинации логических со­стояний, большое количество схем и ситуаций в условиях, близких к реальным. Поэтому в настоящее время принято считать, что наи­большую эффективность испытаний может обеспечить программа, пре­дусматривающая проверку важнейших характеристик изделия при крайних пределах внешних нагрузок на самых низких уровнях иерар­хии испытаний. Подобная программа испытаний была принята и реализована при разработке космического корабля «Apollo» и показа­ла хорошие результаты.

Как установлено, расходы на проведение одной доработки на стадиях проектирования, наземной отработки и летных испытаний можно приблизительно характеризовать соотношением 1:10:100. Это также подтверждает целесообразность иерархического построения программ испытаний и особо тщательной отработки на ее низших уровнях. Такой подход целесообразен не только технически, но и экономически, так как стоимость обнаружения дефекта на более вы­соких уровнях иерархии испытаний возрастает приблизительно по экспоненте.