Общие вопросы проектирования элементов наземной космической инфраструктуры

13.1. Организация проектирования элементов НКИ. Алгоритм выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
Проектирование НКИ, как и любой другой технической системы, разделяется на два этапа — научно-исследовательские работы (НИР) и опытно-конструкторские работы (ОКР).
Научно-исследовательские работы включают в себя теоретическую разработку темы, проведение необходимых экспериментов и выпуск итогового отчета, дающего теоретическую оценку возможности принципиального решения поставленной задачи.
Опытно-конструкторские работы включают в себя разработку технического задания (ТЗ) на конкретное проектирование, разработку технических предложений по конкретной реализации задачи; эскизные и технические проекты, которые завершают техническое подтверждение и обоснование принятых технических решений и дают исходные данные для выпуска рабочей документации на изготовление агрегатов, систем, сооружений.

Типовая блок-схема алгоритма выполнения НИР

Техническое задание, являясь исходным документом для дальнейшей разработки системы, отражает ее назначение, основные технические параметры (производительность, массу, мощность и др.) и технико-экономическое обоснование.
Техническое задание состоит из следующих разделов:
наименование и индекс разработки;
основание для разработки;
цель разработки и назначение системы;
тактико-технические требования;
требования к стандартизации;
технико-экономические показатели;
эргонометрические требования;
порядок разработки, испытания, приемка и окончание работ;
приложения.

Следующим этапом процесса проектирования являются техническое предложение (ПТ), содержащее техническое и технико-экономическое обоснование целесообразности разработки.
Техническое предложение содержит:
а) ведомость технического предложения;
б) пояснительную записку.
Эскизный проект (ЭП) является одним из предварительных этапов проектирования и отражает принципиальные конструктивные решения образца, его устройство, принцип работы, назначение и основные параметры. В ЭП входят: ведомость эскизного проекта; пояснительная записка; чертеж общего вида; теоретический чертеж; габаритный чертеж; схемы; расчеты; программа и методика испытаний; патентный формуляр; ведомость покупных изделий и прочие документы.
Рабочая и конструкторская документация для изготовления опытного образца содержит программу и методику проведения предварительных испытаний опытного образца и завершается передачей копий рабочей конструкторской документации по ОКР головному изготовителю образца, а также уведомлением представителя заказчика о готовности документации.

Завершающей стадией создания опытного образца являются государственные испытания, при проведении которых руководствуются программой и методикой. Результаты проведения государственных испытаний опытного образца оформляются в виде: журнала проведения государственных испытаний; протокола государственных испытаний; акта государственных испытаний.

13.2.Содержание основных этапов при проектировании.
Говоря о методах проектирования КСНО, следует отметить следующие особенности этого процесса:
Нетипичность проектирования, т. е. для различных комплексов ЛА требуются свои специфические методы проектирования.
Динамичность использования принципов, методов построения и предпочтительных вариантов КСНО для одного и того же вида ЛА в зависимости от его тактико-технических характеристик.
Так, вначале были предпочтительны подвижные КСНО, затем стационарные, а в последнее время опять наметилась тенденция к созданию подвижных КСНО.
Реконструирование и модернизация существующих КСНО, а не создание новых.

Основные ограничения, учитываемые при проектировании

На этапе проектирования выполняются следующие работы:
Обосновываются целевые функции и назначения КСНО исходя из целей более высокого порядка.
Определяются и взаимно согласовываются критерии эффективности.
Предлагаются и анализируются варианты построения КСНО.
Составляются описания систем для обеспечения их моделирования.
Проводится моделирование систем и ситуаций.
Оцениваются общая эффективность КСНО и перспектива его развития.

Обоснование целевых функций системы происходит на основании целей и функций систем более высокого порядка, что дает основание определить такие характеристики комплекса ЛА, как дальность полета, точность ориентации, надежность и др.
Определение и взаимное согласование критериев эффективности. Под эффективностью любого технического комплекса, в том числе и комплекса ЛА, понимается степень его пригодности для использования по назначению.
Предложение и анализ вариантов построения комплекса. На этом этапе рассматриваются следующие вопросы:
Выбор для Л А типа двигателей, системы управления.
Определение массы, размера и тяговых характеристик ЛА.
Обоснование типа установок для запуска и предполетных сооружений, состава технологических и технических систем.
Обоснование уровней эксплуатационной надежности, готовности, живучести.
Экономическая оценка ЛА, КСНО и оценка эффективности всего комплекса в целом.

Технологическая схема представляет собой серию рисунков (кинематических схем), на которых показана последовательность выполнения операций. Эта схема может быть также использована и в процессе эксплуатации для обучения обслуживающего персонала и контроля его работы.
Пример фрагмента технологической схемы подготовки

13.3. Последовательность системного проектирования и
схема увязки частных задач.
Процесс проектирования носит итерационный характер — от общего к частному, и наоборот — по пути к отысканию оптимальных параметров, удовлетворяющих единому критерию эффективности всего комплекса ЛА в целом.
На первом уровне исследуется система ЛА данного типа в целом и решаются три основные задачи:
целесообразность создания новой системы;
определение облика системы;
распределительная задача.
На втором уровне исследуется совокупность комплексов. Основные задачи этого уровня:
оптимизация способа применения;
обоснование ТТЗ на основные элементы комплекса.
На третьем уровне результатом проектирования являются:
тип старта;
технология пуска;
характеристики инженерных сооружений;
состав и характеристики КСНО.
На четвертом уровне отрабатываются подсистемы ЛА и КСНО: пусковые установки, транспортные и заправочные агрегаты и т. д.

Общая логическая схема проектирования

На начальном этапе в общем виде формулируются условия применения КСНО, составляется программа оценки тенденции развития на основе научно-технических достижений, а также определяются цели и ограничения. Здесь же осуществляется выбор комплекса предпосылок.
Предпосылки являются требованиями и ограничениями, которые временно рассматриваются как абсолютно жесткие, но должны пересматриваться в начале каждого последующего приближения в процессе проектирования.
Определение варианта КСНО осуществляется одновременно для нескольких типов КСНО (по одному проекту для каждой группы предпосылок). Внутри этого процесса существует линия обратной связи, отражающая дополнительный пересмотр предпосылок в соответствии со сравнительной оценкой различных проектов.
Сравнительный анализ служит для оценки стоимости и эффективности каждого из результативных вариантов проектов.
Следует отметить, что наиболее эффективным по функционально-стоимостной оценке является тот из предложенных проектов, при применении которого стоимость создаваемой системы для выполнения поставленной задачи будет минимальной.
Пересмотр предпосылок осуществляется с целью уменьшения их количества на последующей итерации.

Последовательность системного проектирования и схема увязки частных задач.
КЭ1, КЭ2 — оценочный критерий соответствующего уровня;
КЭI, КЭII — оценочный критерий соответствующей итерации;
ТС — рассматриваемая система ЛА данного типа (техническая система).