Постановка задачи формирования схемных решений

Выбор схемных решений относится к проектным задачам высокого уровня, когда определяется облик исследовательского КА в целом. Под схемными решениями понимаются, [18–21]:

· структурные схемы разрабатываемого объекта и его систем;

· схемы десантирования и дрейфа;

· схемы расположения средств торможения;

· схемы расположения АЗ на базовом аппарате;

· схемы интерфейсов с другими аппаратами экспедиции (ПА на «Веге» и марсоход на «Марсе»);

· схемы экспедиции;

· схемы спуска;

· схемы ввода;

· схемы разделения;

· схемы функционирования (траекторные операции) и т.д.

Схема (алгоритм) исследования приведена на рис. 6.

Исходя из анализа факторов, влияющих на принятие решения, задачу выбора схемного решения в общем виде можно быть сформулировать так: задано множество состояний объекта – физической системы . Состояние физической системы  определено вектором дискретных параметров, обусловливающих ее схемное решение,

и вектором непрерывных параметров

,

 

определяющих в совокупности показатель эффективности или значение критерия, отражающего качество функционирования объекта:

	,
где ; N и M –  множества допустимых параметров; n и m –  количество учитываемых параметров; , .

 

На параметры могут быть наложены ограничения в виде равенств и неравенств:

	,
	.

 

В зависимости от требований к экспедиции в качестве функционала может быть использован тот или иной показатель. В частности, одним из ключевых требований к системе десантирования является ее конструктивное совершенство, под которым подразумевается отношение массы ПН к массе ДА. В нашем случае именно этот показатель выбирается в качестве критерия эффективности:

,

где  – масса ПН;  – масса плавающей аэростатной станции.

Ставится задача минимизации массы системы ввода  АЗ:

,

при обеспечении минимальных рисков  осуществления операции  или обеспечения непревышения заданного риска , т.е.

.

Основные объекты исследований – средства десантирования и дрейфа, включая их структуру, схему функционирования и соответствующие им параметры, что, по существу, является задачей структурного и параметрического синтеза.

Основными элементами структуры средств десантирования и дрейфа являются приведенные выше подсистемы торможения, ввода в действие, разделения, разворачивания, наполнения, развертывания фалов, научно-служебных комплексов и т.д.

В качестве непрерывных параметров рассматривались вышеприведенные траекторные параметры, высота, скорость, дальность, скоростной напор, время функционирования, масса подъемного газа и объем оболочки в процессе наполнения и т.д.

Состав и параметры ограничений определялись требованиями со стороны научной аппаратуры и возможностями базового блока экспедиции, его конструктивно-компоновочной схемы.

В общем случае, масса ДА складывается из массы конструкции, теплозащиты, средств торможения, топлива, бортовых систем, ПН и т.д. Важной составляющей, которая достигает 50% массы, является система мягкой посадки или система спуска и посадки. Требование минимизации этой массы при анализе спуска в атмосфере обычно сводится к требованиям обеспечения минимальной скорости на заданной высоте или обеспечения максимальной высоты при заданной скорости. И как было показано в работе, может ставиться задача минимизации обобщающего показателя эффективности: отношения квадрата скорости к высоте.

Ввиду исключительной сложности схемных решений разрабатываемых объектов для поиска наиболее рациональных из них используются в основном вариантные расчеты, не исключая экспертных оценок и традиционных численных методов оптимизации.