Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
Физические явления, с которыми сопряжено функционирование РКК, настолько сложны, что не могут быть полностью изучены при теоретическом рассмотрении. Однако в процессе проведения теоретических работ создается математическая модель комплекса, выявляются основные вопросы, которые должны быть решены при экспериментальной отработке КЛА, формируется наиболее рациональный план организации экспериментальных исследований, а также разрабатываются принципы интерпретации и анализа результатов, полученных в этих исследованиях.
12
Рассмотрим некоторые основные особенности сложных технических систем, которые влияют на программу экспериментальной отработки.
Например, в работе [28] утверждается, что «главный признак системы — ориентация всех ее элементов на решение единой целевой задачи. Систему, таким образом, следует определить как организованный комплекс средств достижения общей цели».
С другой стороны, в работе [58] говорится, что «связи объединяют систему в единое целое. По существу, только наличие многих видов связей (причинных, логических, случайных и т.д.) делает понятие системы полезным».
Однако следует разделить возможные связи в системах на два класса: 1) обычные связи — соединения для передачи воздействий (механических, электрических, электромагнитных), связи «человек — машина»; 2) функционально-целевые связи — взаимодействия подсистем по фактическим состояниям и параметрам их работы в составе большой системы для достижения цели, поставленной перед всей большой системой.
Следует отметить, что функционально-целевые связи — взаимодействия подсистем — это, собственно, единственный тип связи, характерный для сложной системы, а остальные связи есть как в сложной системе, так и в простых подсистемах и узлах.
Функционально-целевые связи — это взаимодействия на основе анализа информации о выходных характеристиках подсистем, влияющих на целевую функцию комплекса. Например, неточность (погрешность настройки) в работе современной двигательной установки требует введения новых систем регулирования кажущейся скорости и системы одновременного опорожнения баков (СОБ), действующих в полете ЛА для достижения целей комплекса.
Приведем еще несколько примеров функционально-целевых связей. Неточность управления угловой стабилизацией движения на траектории ЛА требует введения систем боковой и нормальной стабилизации центра масс. Недостаточная надежность подсистем требует избыточности и резервирования. Для обеспечения высокой надежности экипажа вводится система аварийного спасения экипажа (САС). Для обеспечения достижения заданной цели вводятся системы коррекции траектории ЛА.
Выявление этого типа взаимосвязей позволило коллективу под руководством СП. Королева в 50-х годах первому создать РКК, а также сформулировать и решить практические задачи, которые легли в основу новой науки — системотехники, обобщившей поставленные проблемы и создавшей новый, системный, комплексный подход к проектированию и созданию сложных технических систем всех типов.
Интересно проследить последовательность внедрения системных принципов в ракетной технике. Сначала были простые системы. Истори-
13
чески первой была ракета пороховая (твердотопливная), она имела определенное количество топлива, ее полет продолжался до тех пор, пока не выгорало все топливо. Потом стали появляться ракеты на жидком топливе, они имели баки, магистрали, сопла и т.д., но еще не представляли собой сложную техническую систему.
Потом была введена дополнительная система — часы. ЖРД стал выключаться в назначенное время, что несколько уменьшило неопределенность траектории полета, рассеивание по высоте при вертикальном пуске и рассеивание по дальности при пуске под углом к горизонту.
Существенным этапом внедрения системного принципа было введение дополнительной системы управления по скорости, когда стали измерять фактическую скорость полета и выдавать команду по достижении заданной скорости — ввели выключение двигателя по интегралу продольных ускорений. Далее точность полета была повышена с учетом отклонений центра масс ЛА.
В последующем были существенно улучшены выходные характеристики двигателей в полете ЛА при постановке систем РКС и СОБ, что уже было отмечено выше.
Таким образом, системный подход позволил усилить целеустремленность комплекса и существенно улучшить выходные характеристики подсистем, подчинив их требованию достижения цели комплекса, причем для этого в комплекс вводились дополнительные подсистемы. Повышение сложности и стоимости вновь создаваемых комплексов требует оптимизации и повышения надежности методов экспериментальной отработки. Все больше на планы экспериментальной отработки влияет усиление взаимосвязей между подсистемами: увеличивается роль комплексной отработки взаимосвязанных подсистем. Наиболее характерно для методов экспериментальной отработки ЛА дальнейшее повышение значимости и увеличение объема всех видов наземных испытаний. При этом используется уникальное дорогостоящее оборудование, с помощью которого условия эксперимента в достаточной степени приближаются к натурным, летным.
