Программные продукты и системы

Наземная стендовая отработка (НСО) изделий ракетно-космической техники (РКТ) на современном этапе невозможна без всеобъемлющего информационного сопровождения.

Основной задачей информационной поддержки НСО является повышение ее эффективности посредством объективного отображения состояния отработки на всех этапах создания РКТ [1].

К особенностям функционирования информационной системы (ИС) НСО, влияющих на ее конструкцию, можно отнести:

-   многотемность, то есть проведение работ одновременно по нескольким темам;

-   наличие постоянных и разовых потребителей, что требует построения выходных форм, реализующих практически любые информационные срезы;

-   необходимость отслеживания планируемых и фактически выполняемых работ по характеризуемым их параметрам;

-   необходимость формирования массива выявленных дефектов при автономных и комплексных испытаниях, а также связанных с этим доработок конструкторской документации;

-   возможность формирования массивов результатов испытаний по зафиксированным в процессе испытаний физическим процессам, а также документальному сопровождению;

-    возможность формирования представительных выборок с целью моделирования и обоснования выбора стратегии НСО;

-   наличие стендового оборудования и оснастки, включая стендовые системы управления и измерения с их программно-математическим обеспечением;

-   необходимость наличия совместимых интерфейсов с ИС проектно-конструкторских и технологических служб, а также с ИС администрации и общественными организациями.

Учитывая перечисленные особенности, в которых должна работать ИС НСО, ее структуру можно представить как иерархическую, отображающую жизнедеятельность испытательной базы на всех этапах создания новых образцов РКТ (рис. 1).

Структура позволяет формализовать взаимоотношения между проектными, конструкторскими и технологическими службами, службами заказчика, испытателя и администрации.

Так, верхний уровень иерархии (I) в виде свернутого массива содержит информацию о темах, о создаваемых изделиях, которые нуждаются в НСО.

Следующий уровень иерархии (II) в виде свернутого массива дает информацию о количестве и составе объектов испытаний в конкретной теме.

Третий уровень иерархии (III) отображает процесс разработки проектно-конструкторской документации, программы испытаний, а также изготовления и поставки в испытательное подразделение объекта испытаний. На этом же уровне определяется в виде свернутого массива этап, которому принадлежит планируемый эксперимент (этапы автономных или комплексных испытаний).

Здесь же в виде свернутого массива находится информация о процессе разработки конструкторско-технологической документации, изготовления и поставки испытательного оборудования-стенда в испытательное подразделение применительно к конкретному виду испытаний.

Вся информация по этапу испытаний и стендовому оборудованию формируется на четвертом (IV) уровне иерархии. При этом в массиве этап испытаний в виде свернутого массива находится информация о видах и режимах испытаний.

Информация по виду (режиму) испытаний находится на пятом (V) уровне иерархии (рис.1). Здесь отображается технологический процесс испытаний объекта на конкретном виде (режиме) нагружений. При этом пятый уровень иерархии в виде свернутого массива содержит информацию о выявленных на данном виде испытаний отказах и дефектах объекта испытаний.

Вся информация о дефектах и отказах, о доработках конструкторской, технологической или испытательной документации (в зависимости от причины, вызвавшей отказ или дефект) представлена на шестом (VI) уровне иерархии.

Из представленной на рисунке 1 структуры ИС НСО следует, что переход с одного уровня иерархии на другой можно осуществить, раскрыв свернутый массив на предыдущем уровне.

Рассмотрим некоторые возможности структуры ИС НСО. Известно, что повышения эффективности НСО можно добиться минимизацией времени и средств, выделяемых на отработку при сохранении достигнутого качества отработки.

Исходя из данного положения, на этапе подготовки к испытаниям ИС НСО в условиях многотемности позволяет сгруппировать планируемые к испытаниям объекты, принадлежащие к различным темам, в отдельные массивы.

Это массивы объектов испытаний, относящихся к темам, по которым создаются:

-   ракеты легкого класса («Рокот», «Ангара 1А»),

-   ракеты тяжелого класса («Протон-М», «Ангара 3», «Ангара 5»),

-   разгонные блоки («Бриз-К», «Бриз-КМ», «Бриз-М»),

-   криогенные разгонные блоки (12 КРБ, КВРБ),

-   малые космические аппараты («Диалог», «Монитор», ДЗЗ),

-   космические станции (модули МКС «Заря», «Звезда»).

Такая унификация с возможностью вертикальной и горизонтальной селекции по воспроизводимым внешним и внутренним физическим факторам, действующим на объект испытания во время эксперимента, по наличию унифицированных стендовых рабочих мест, оснащенных совместимыми между собой информационно-измерительными и управляющими системами, позволяет с помощью ИС НСО минимизировать количество объектов испытаний, а также существенно сократить объемы нагружений. С этой целью реализуется алгоритм (рис. 2).

Задача выбора последовательности нагружений по видам испытаний, то есть определения стратегии автономной отработки при формировании комплексной программы экспериментальной отработки (КПЭО), имеет два решения.

Первое, классическое, когда объект нагружается в последовательности, иллюстрирующей его будущую жизнь в составе разрабатываемого изделия, то есть климатические испытания, испытания на транспортировочную тряску, затем на статическую и вибрационную стойкость, на герметичность, на функционирование, на вакуумные испытания (если объект входит в состав космического аппарата) и т.д.

Второе решение: объект на первой фазе испытаний нагружается на те виды испытаний, которые наиболее вероятно выявят (судя по аналогам, благодаря ИС НСО) дефект или отказ.

После доработки конструкторско-технологической документации объект нагружается в соответствии с его жизненным циклом на последующих фазах испытаний.

Для обеспечения решения этой задачи ИС формирует массив объектов испытаний – аналогов одного наименования (один из отличительных признаков), и строит гистограмму частоты проявления дефектов или отказов на каждом из реализованных видов испытаний. При этом определяется ожидаемое увеличение времени, связанное с обнаруженным дефектом, доработкой и повторным циклом испытаний. Алгоритм формирования массива аналогов представлен на рисунке 3.

Решение задачи формирования стенда и определение номенклатуры стендового оборудования при наличии в ИС НСО конструкторско-технологической документации аналогов с адресом их места нахождения существенно облегчает проблему модернизации стенда. При этом наиболее эффективно используется принцип модульного проектирования.

В ИС НСО предусматривается применение взаимосогласованных интерфейсов с локальными ИС проектно-конструкторских, технологических и административных служб.

В заключение можно отметить эффективность ИС НСО, позволяющей определять стратегию НСО в условиях многотемности, создавать необходимую стендовую оснастку при минимальных затратах, учитывать возможность обнаружения отказа испытуемого объекта и воспроизведения технологических операций, осуществляемую на технической позиции космодрома при помощи аналогов.

Список литературы

1. Недайвода А.К. Технологические основы обеспечения качества ракетно-космической техники. - М.: Машиностроение, 1998. – 240 с.

2. Бизяев Р.В. Системная технология диагностирования стендовых изделий РКТ. – М.: Изд-во МАИ, 1997. – 164 с.: ил.