Особенности этапов

Лекция № 5 Основные этапы разработки УР

Как правило, перед началом разработки изделия конструктор не располагает исчерпывающими данными, позволяющими однозначно определить его облик и основные параметры.

Процесс создания новых систем состоит из трех существенно отличающихся стадий:

1 научно-исследовательские работы (НИР);

2 опытно-конструкторские работы (ОКР);

3 серийное производство.

После третьей стадии образец поступает к потребителю.

На этапе НИР (рисунок 1) проводятся научные исследования и поиск технических решений, при которых достигаются новые качества создаваемого изделия.

На этапе ОКР по конкретному техническому заданию создается опытный, а затем серийный образец, выпускается техническая документация.

Рисунок 1 – Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы

Более подробно процесс разработки и создания новой ракетной системы можно разделить на несколько этапов:

1 Возникновение потребности в новой системе и разработка ТТТ к ней (предэскизное проектирование, этап технических предложений);

2 Эскизное проектирование;

3 Технический проект;

4 Изготовление опытной партии;

5 Испытание опытных образцов (этап главного конструктора);

6 Уточнение проекта по результатам испытаний (корректировка КД);

7 Проведение испытаний после корректировки КД (предварительные испытания);

8 Производство первой партии серийных образцов ракет;

9 Государственные испытания;

10 Принятие на вооружение;

11 Эксплуатация.

На первом этапе проводятся поисковые работы и предварительные исследования, рассматриваются различные варианты будущего проекта.

Задачами этого этапа являются: оценка возможности создания образца, удовлетворяющего техническим требованиям и получение исходных данных для проектирования, а также предварительная оценка стоимости проведения работ и сроков их выполнения. Итогом работ первого этапа является выпуск технических предложений по разработке изделия.

Второй этап разработки – эскизное проектирование.

На этом этапе выполняются следующие работы:

1 Изучение тактико-технических требований к ракете, сбор статистических данных, уточнение состава ракеты, ее габаритов, веса и других характеристик, а также технических условий на ее установку и эксплуатацию.

2 Определение конструктивно-баллистического облика ракеты:

- число ступеней, тип двигательной установки каждой ступени, взаимное расположение ступеней и блоков,

- схема каждой ступени, предварительное определение формы корпуса, крыльев, рулей и т.д.;

- потребный вес СЧ и веса ступеней, сила тяги ДУ, площади несущих поверхностей.

Выбор расчетных траекторий, программы работы двигателя, профиля скорости и масса топлива каждой ступени, определение потребных нормальных перегрузок.

Расчет размеров отдельных блоков ракеты, предварительная компоновка ракеты.

3 Оптимизация баллистических характеристик и конструктивных параметров ракеты, используя математические методы оптимизации и ПЭВМ.

4 Баллистические и аэродинамические расчеты, продувки в аэродинамической трубе, уточнение геометрических параметров и весов, уточнение компоновки ракеты, расчет динамических коэффициентов и формирование контура управления.

5 Предварительная разработка конструкции ракеты и расчет на прочность, расчет аэродинамического нагрева, выбор конструкционных материалов, защита блоков от нагрева.

6 Изготовление макета ракеты для проверки правильности компоновки, взаимного расположения блоков и отсеков.

Перед началом этого этапа уточняются отдельные тактико-технические данные всего изделия и характеристики его основных частей. В процессе эскизного проектирования глубоко изучаются все вопросы, связанные с созданием образца и других его компонент. Кроме расчетов и моделирования используются материалы лабораторных исследований и экспериментальной отработки отдельных узлов, приборов, систем управления, элементов конструкции, энергетических установок (стендовые и натурные испытания), определяющие основные проектные параметры в соответствии с требованиями к устройствам изделия.

На этапе технического проектирования проводится тщательная отработка деталей, конструкций, механизмов и разрабатывается чертежно-графическая документация на детали, узлы, устройства и само изделие (технический проект) и изготавливаются опытные образцы. Этот этап трудно отделить по времени от этапа эскизного проектирования, так как разработку и изготовление отдельных узлов, блоков и даже целых систем проводят в период эскизного проектирования. Особенно это относится к узлам и аппаратуре, имеющим длительный технологический цикл изготовления.

Техническое проектирование заканчивается отработкой опытных образцов (отдельных элементов, узлов, систем). Этот этап в той или иной мере также может совпадать по времени с предыдущими этапами. На заключительном этапе происходит отработка и оценка опытных образцов посредством натурных испытаний. Например, для МГУР – это летные испытания. Этому этапу предшествует подготовка документации, необходимой для их проведения, в частности выпуск инструкций по всем видам работ, проводимых на полигоне (по выбору и обоснованию программ управления полетом, расчету траекторий полета и установочных данных систем управления и т.п.).

Натурные испытания нужны для проверки соответствия фактических и заданных летно-технических характеристик ракеты, аппаратуры управления, наземного оборудования, для определения путей совершенствования и т.д. На основании результатов испытаний вносят необходимые изменения в конструкцию изделия. Опыт показывает, что такие изменения бывают столь существенными, что часто приводят к значительным, а нередко к коренным изменениям и переделкам многих узлов и блоков изделия, и даже всего изделия в целом. Уточнение и согласование характеристик элементов и их компоновка по времени соизмеримы с продолжительностью всего процесса проектирования. Обычно в связи с существенными доработками к этапу эскизного проектирования приходится возвращаться не один раз, т.е. цели и задачи приходится корректировать, а нередко и существенно менять по мере того, как появляется информация, опровергающая те допущения, на которых были основаны первоначальные цели.

Завершающим этапом проектирования является выпуск конструкторской документации. Основной частью документации являются чертежи деталей, конструкций, механизмов, узлов, устройств и т.д., составляющих изделие. Объём документации и количество чертежей огромны. Это несколько десятков тысяч листов формата А1.

Из рассмотрения сущности процесса проектирования и сложившейся практики его реализации следует, что персоналу, участвующему в этом процессе, на каждом этапе проектирования приходится выполнять большой объем разнообразных работ. Однако, несмотря на объёмность этих работ и кажущееся их разнообразие, характер и способы их реализации, представление результатов, количество видов работ, выполняемых при проектировании, ограничено. Действительно процесс проектирования начинается с поиска информации, относящейся к решению поставленной задачи. Затем эта информация анализируется. На основе анализа вырабатываются технические предложения. Для их оценки, а впоследствии для тщательной проверки создаются и используются модели различного типа (схемы, компьютерные модели, макеты, стенды и т.п.). Разнообразные логические и вычислительные операции; результаты оформляются, как правило, в виде различных моделей, текстовых и графических документов и чертежей. По чертежам изготавливаются экспериментальные образцы. Данные испытаний макетного или натурного образца анализируются, и по ним принимаются соответствующие решения. При выполнении этих работ идет постоянный обмен информацией, она накапливается, хранится и используется в дальнейшей работе, вплоть до выпуска и реализации проекта.

Сроки принятия на вооружение диктуют ограничение числа изменений, вносимых в проект по результатам испытаний опытных образцов.

Эти изменения проводят при создании улучшенных образцов (модификация).

На первых этапах создания ракет переход от проектирования к испытаниям происходит неоднократно, а в случае неблагоприятных результатов испытаний вносят новые изменения в проект и проводят дополнительные испытания. Переход к серийному производству происходит только после успешного завершения всех этапов проектирования и испытаний.