Задачи и содержание летной отработки ЛА
Летные испытания — наиболее полные и сложные натурные испытания всего комплекса. В ходе летной отработки проверяют работоспособность комплекса в условиях полигона при подготовке ракетного ЛА к пуску, проведении пуска и в полете; вскрывают и устраняют причины отказов или неисправностей путем доработки конструкций, технологии производства и эксплуатации составляющих элементов комплекса; оценивают степень соответствия основных характеристик комплекса требованиям ТТЗ.
Суть летных испытаний заключается в подготовке и запуске ракетного ЛА. В зависимости от конкретных задач, решаемых при пуске, выбирают условия и программу движения изделия, что также обуславливает некоторые особенности наземной подготовки комплекса.
Для осуществления перечисленного выше в процессе полета изделия необходимо получить опытную информацию о его движении, работе систем и агрегатов на борту, т. е. провести измерения большого числа параметров. При натурных наземных и в особенности летных испытаниях невозможна регистрация измеряемых величин в месте измерения. Поэтому процесс получения опытной информации включает ряд характерных этапов, разделенных во времени и пространстве: измерение, передачу сигнала, регистрацию и дешифрирование измеренных значений (так называемую первичную обработку). Полученную опытную информацию обычно подвергают автоматизированному анализу. Этот этап часто называют вторичной обработкой результатов испытаний.
При опытном пуске измерения в полете, как правило, выполняют на активном участке и на нисходящем атмосферном пассивном участке траектории. Это связано с тем, что при движении на внеатмосферном пассивном участке не работают двигатели и бортовая аппаратура, а также на ЛА практически не действуют возмущения, поэтому параметры движения центра масс могут быть с высокой точностью рассчитаны аналитически.
На активном и атмосферном пассивном участках траектории осуществляются внешнетраекторные измерения (ВТИ), обеспечивающие контроль параметров движения ракетного ЛА. Это позволяет определить траекторию полета, которая интегрально характеризует действие тяги двигателей, силы земного притяжения, аэродинамических сил и различных возмущений.
Для контроля работы конструкции, агрегатов и бортовой аппаратуры ЛА организуют систему телеметрических измерений (СТИ). Если предполагается спасение отработавших ступеней изделия или его полезного груза, то часть информации о работе агрегатов и систем может быть зафиксирована бортовыми автономными системами измерения, например, на магнитную ленту и обработана на Земле после завершения пуска.
Для проведения ВТИ в районе старта ракетного ЛА и падения его полезного груза создают по два-четыре измерительных пункта, размещаемых на некотором удалении от предполагаемого пункта пусков. Если район падения расположен в акватории, то измерительные пункты организуют на кораблях. На пунктах размещают аппаратуру для определения параметров движения ЛА и приема телеметрической информации с борта изделия.
В предполагаемых районах падения полезного груза и отработавших ступеней размещаются специальные подразделения, в задачу которых входят поиск, осмотр, дефектация остатков конструкций и сбор информации бортовых измерительных систем.
Для выполнения бортовых и телеметрических измерений на ракетном ЛА устанавливаются датчики, телеметрическая и записывающая аппаратура. Тарировку датчиков и телеметрических каналов, а также другие измерения, необходимые для анализа характеристик ЛА, осуществляют при подготовке к пуску. Так, например, для определения удельной тяги двигателей и максимальной прицельной дальности пуска можно производить взвешивание доз заправки компонентов топлива или заправленного ЛА, контрольные запуски бортовой аппаратуры системы управления полетом и т. д.
Для более полного учета возмущений, действующих на ракетный ЛА в полете, в районах старта и падения проводят метеорологические зондирования атмосферы. Запуски радиозондов на высоты до 40—80 км позволяют определить давление, температуру и влажность воздуха, а также оценить направление и скорость ветра. Обычно параметры воздуха измеряются с малой погрешностью и позволяют существенно уточнить действующие в полете аэродинамические силы. Скорость и направление ветра удается определить с меньшей точностью, в особенности на больших высотах. К тому же резкие изменения этих параметров во времени существенно затрудняют их учет при анализе аэродинамических нагрузок, действующих на ЛА в полете.
Таким образом, при каждом опытном пуске измеряется большое количество характеристик ракетного ЛА в удаленных друг от друга районах. Для привязки во времени всех этих работ создают службу единого времени (СЕВ), включающую в себя обычно центральный пункт, который имеет проводные и радиоканалы связи с измерительными пунктами. Часть аппаратуры СЕВ располагают на измерительных пунктах, что позволяет объединять с отметками единого времени результаты внешнетраекторных и телеметрических измерений. В качестве основных отсчетов обычно используются сигналы, передаваемые по радиовещательной сети. По этим сигналам контролируется работа кварцевых генераторов высокой частоты, обеспечивающих текущие отсчеты времени. На измерительные пункты сигналы единого времени приходят с центрального пункта СЕВ, который находится в районе старта. Вся опытная информация по каждому пуску поступает в вычислительный центр.
Для организации летных испытаний необходимо создание не только сложнейших взаимосвязанных систем внешнетраекторных и телеметрических измерений, но и мощных автоматизированных систем обработки этой дорогостоящей информации. Построение таких систем должно основываться на комплексах алгоритмов и программ, обеспечивающих определение по опытным данным основных характеристик ЛА.