Preview

Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей»

Расширенный поиск

Анализ опыта оценки объемов натурных испытаний изделий зенитной ракетной техники при разработке и модернизации

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрен подход к оценке количества пусков изделий зенитной ракетной техники на различных стадиях натурных испытаний, требуемых при выполнении опытно-конструкторской работы. Приведен анализ подхода к определению объема летных испытаний с использованием практического опыта «МКБ «Факел» 1960-х гг. Предложен способ оценки стоимости экспериментального этапа опытно-конструкторской работы

Для цитирования:


Доронин В.В. Анализ опыта оценки объемов натурных испытаний изделий зенитной ракетной техники при разработке и модернизации. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2019;(3):58-68.

For citation:


Doronin V.V. Analysis of experience in assessing the extent of full-scale testing of anti-aircraft missile products during development and modernization. Journal of «Almaz – Antey» Air and Space Defence Corporation. 2019;(3):58-68.

Введение

Многие конструкторские школы в области ракетостроения в настоящее время пережива­ют второе рождение. Это связано с тем, что за последние годы существенно обновился кадровый состав проектных организаций, ос­ваиваются новые технологии проектирования и испытаний изделий ракетной техники, ак­тивно применяются все виды компьютерного и полунатурного моделирования. Производ­ственная база предприятий-разработчиков ракетной техники и предприятий-разработчиков бортового оборудования и агрегатов так­же претерпевает существенное обновление.

Часто обновленным коллективам разра­ботчиков приходится сталкиваться с пробле­мами, которые были успешно решены ранее их предшественниками. В связи с этим для определения оптимальных путей дальнейше­го развития конструкторских школ необхо­димо проанализировать опыт разработчиков предыдущих поколений и применять его для решения текущих задач планирования работ, проектирования и испытаний изделий нового поколения.

Цель статьи - анализ подхода к опреде­лению объема натурных испытаний с учетом надежности зенитных ракет на основе опыта, накопленного в АО «Машиностроительное конструкторское бюро «Факел» имени акаде­мика П. Д. Грушина» (АО «МКБ «Факел») в начале своей деятельности, а также с учетом разработок XXI в. Оценка надежности разра­батываемых изделий не теряет актуальности, поскольку для определения объема испытаний новой техники, а также для определения по­требного объема финансирования и сроков раз­работки необходимо знать достижимый уро­вень функциональной эффективности изделий соответствующего технологического уровня на различных стадиях проведения испытаний. Ошибки при расчете потребного количества изделий на этапе конструкторских испытаний, как это не раз доказано на практике, приводят к возникновению значительных рисков невы­полнения работ в установленные сроки.

Терминология

В 60-е годы XX в. термин «надежность» не имел до конца устоявшегося определения. Так, в ОКБ-2 (в настоящее время - АО «МКБ «Факел», входящее в состав АО «Концерн ВКО «Алмаз - Антей») термин «надежность» зенитной ракеты характеризовал вероятность безотказной работы в полетных условиях [1], т. е. вероятность того, что опытный образец ракеты выполнит задачу испытательного пус­ка в заданных условиях. При этом определя­ющим фактором являлась эффективность вы­полнения задачи пуска ракетой. Пуск ракеты считался удачным, а ракета - работоспособ­ной, если основные задачи пуска выполнены.

Однако это определение не соответству­ет современному понятию «надежность». В известном многотомном справочнике под редакцией В. С. Авдуевского [2], а также в ГОСТ 27.002-2015 [3] под надежностью по­нимается свойство объекта сохранять во вре­мени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных ре­жимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транс­портирования.

Ключевым смысловым параметром современного определения понятия «на­дежность» является способность сохранять определенные свойства и характеристики. От­метим, что для решения задачи сохранения совокупности параметров и характеристик эффективности необходимо сначала решить задачу их достижения и подтверждения ста­бильности результатов. Именно эта задача ре­шается на этапе летных конструкторских ис­пытаний. В это время осуществляются поиск и отработка таких технических решений, кото­рые должны обеспечить выполнение заданных требований. По этой причине для этапа отра­ботки (испытаний) термин «надежность изде­лия в пуске» не вполне подходит. К тому же на данном этапе нельзя оценивать необходимое количество испытательных пусков, используя указанное в техническом задании требование по надежности изделия.

Имеющееся на первый взгляд противоре­чие в подходах к оценке надежности ракет на этапе летных испытаний может быть преодоле­но без каких-либо корректировок с учетом сле­дующих фактов. В 1960-е гг. количество пус­ков опытных изделий в АО «МКБ «Факел» на этапах испытаний достигало нескольких сотен и более (рис. 1). В распоряжении испытателей имелась внушительная статистика пусков и в целом были основания на получение статис­тических оценок надежности на этапах испытаний. В этих условиях с помощью оценки надежности действительно можно было оха­рактеризовать вероятность выполнения задачи испытательного пуска.

 

Рис. 1. Данные о количестве испытаний (N) ракет на­чального периода деятельности АО «МКБ «Факел»

 

На современном этапе разработок но­вой техники ситуация иная. Так, количество натурных работ сократилось ввиду большой стоимости опытных экземпляров изделий ра­кетной техники и ограниченного бюджета раз­работок. С учетом того что проводимые до­работки материальной части и программного обеспечения при проведении испытаний зача­стую существенно меняют свойства зенитной ракеты от пуска к пуску, ни о какой статистике в малой серии пусков не может быть и речи. Статистические оценки результатов на этапах испытаний возможны с определенными допу­щениями на имитационных математических моделях. Однако результат моделирования бу­дет иметь требуемую достоверность только после осуществления верификации моделей, которая в свою очередь завершается в целом после выполнения всего объема летных испы­таний. К тому же использование математичес­ких моделей в качестве мощного инструмента восполнения недостающего объема испытаний пока не в должной мере допускается заказыва­ющими структурами.

На основании изложенного выше, по мнению автора, процессу испытаний новой техники в части достижения результата боль­ше соответствует название «функциональная эффективность изделия» в реализовавшихся условиях, определяющее степень выполнения задач пуска совокупностью функциональных блоков и агрегатов ракеты. Количественно функциональная эффективность должна соот­ветствовать вероятности выполнения ракетой задачи испытательного пуска.

Термин «надежность» наилучшим обра­зом может быть применен при оценке повто­ряемости результата в серийном производстве, когда конструкторской документации (КД) присвоена литера «О1», а государственной ко­миссией признано, что изделие, изготовленное по принятой КД, подтвердило правильность конструкции, реализованных технических ре­шений и стабильно выполняет функциональ­ное предназначение. С указанного момента может быть дан старт накоплению статисти­ки по отказам с одновременным улучшением технологических процессов производства для последующего получения оценок надежности техники серийного производства.

Также следует обратить внимание на ряд вопросов к прежней терминологии в части трактовки используемого ранее понятия «от­каз». В ОКБ-2 в 60-е годы XX в. под отказом понималась утрата работоспособности раке­ты в полете, следствием которого являлся не­успешный результат пуска [1].

С учетом изложенного ранее следует от­метить, что при испытаниях новой техники невыполнение задач пуска возможно по раз­ным причинам.

Во-первых, это может быть собственно отказ какого-либо блока аппаратуры или агре­гата ракеты, связанный с нарушением штат­ного функционирования соответствующей ап­паратуры из-за поломки или выхода из строя элементов того или иного блока (агрегата).

Во-вторых, в ряде испытаний невыполне­ние задач пуска может быть обусловлено некор­ректной работой того или иного блока или агре­гата из-за неправильного исполнения ими своих функций в конкретных условиях. Причем сам блок или агрегат может правильно функциони­ровать в соответствие с заложенной логикой.

Корректность выполнения алгоритма (функции) обеспечивается как отсутствием ошибок в алгоритме, т. е. явных несоответ­ствий исполняемого кода исходному алго­ритму, так и адекватностью представления действительности, на основе которого спро­ектирован алгоритм (агрегат). Отсутствие у разработчика полного представления обо всех явлениях, внутренних и внешних процессах, свойствах внешней среды и других ключевых моментах может стать причиной некорректно­го построения алгоритмов (блоков, агрегатов) для некоторых указанных условий. В этом случае, характерном для процесса испытаний новой техники, следует говорить не об отказе, а о недостаточной функциональной эффек­тивности аппаратуры, агрегатов или ракеты в целом в тех или иных условиях применения.

Такая интерпретация возникшей пробле­мы важна для того, чтобы правильнее сфор­мулировать проблему и спланировать даль­нейшие работы по ее решению. Очевидно, что искать неисправность, которой могло и не быть, или искать причину неуспешной работы в свете изложенных выше соображений, по сути, разные задачи.

Рассмотренные отличия в трактовках по­нятий «надежность» и «отказ» ракеты можно объяснить разным уровнем технического со­вершенства ракет 1960-х гг. и их современных аналогов. Так, б0льшая часть ракет первого поколения представляла собой сложные ана­логовые системы автоматического регулирова­ния. По этой причине разнообразия ситуаций с выбором алгоритмов решения задач во всех условиях применения практически не возни­кало. Многие нарушения в системах автомати­ческого регулирования действительно можно было интерпретировать как сбои (отказы).

Для современных ракет с цифровыми си­стемами на борту [4] причинами невыполнения задач и отрицательных результатов в пусках мо­гут быть некорректности алгоритмов, неучтен­ные ситуации, возникшие в полетных условиях, другие виды неопределенности, а также полом­ки (отказы) узлов аппаратуры и агрегатов.

В следующем разделе представлен анализ опыта испытаний в ОКБ-2 начального этапа ра­боты предприятия, результаты которого позво­ляют получить представление об объемах испы­таний техники нового поколения того периода.

Для обеспечения возможности цитирова­ния исходных текстов в указанных материалах использована прежняя терминология в части определения надежности и отказов.

Опыт работ МКБ «Факел» в части оценки надежности изделий основной тематики в период 1953-1968 гг.

Обсуждаемая тематика в рамках открытой пуб­ликации может базироваться на материалах прошлых лет периода становления ОКБ-2, ко­торые в настоящее время находятся в откры­том доступе.

Несмотря на то что с тех пор прошло около полувека, сменилось несколько поко­лений ракетной техники, опыт советской обо­ронной промышленности очень важен для современного этапа развития отечественной техники.

Отечественная школа зенитного ракето­строения активно развивалась под руковод­ством академика П. Д. Грушина. В те годы приоритетной была задача обеспечения тре­буемого результата в минимально возможные сроки. Страна остро нуждалась в эффектив­ной защите воздушных рубежей. При боль­ших объемах выпуска продукции в советское время важную роль играла правильная оцен­ка этих объемов и сроков проведения испы­таний, которые напрямую определяли затра­ты государства на разработку новой техники. Не все получалось с первого раза, возника­ли проблемы и неудачи в пусках, но задачи в конечном счете решались, что обеспечивало мировое лидерство нашим разработкам. Отечественная техника противовоздушной обо­роны (ПВО) практически все время применя­лась в зонах локальных военных конфликтов, совершенствовалась по результатам боевого применения. Стоит отметить, что средства воздушного нападения, применяемые в зонах локальных военных конфликтов, представля­ли собой новейшую технику американского и европейского (израильского) производства. А отечественная техника ПВО практически все время применялась в зонах локальных во­енных конфликтов, совершенствовалась по результатам боевого применения. По этой при­чине России многие годы удавалось и удается на практике доказывать лидерство в разра­ботках и производстве зенитного ракетного оружия.

В XXI в. определяющими факторами при разработке новой техники выступают выделен­ный заказчиком бюджет на разработку и строго установленные сроки завершения этой разра­ботки, законодательно закрепленные системой наказаний предприятий и руководителей за неисполнение в срок. Это отличие наложило отпечаток на результативность проводимых работ, сказалось на сроках достижения целей разработок, эффективности финансовых вло­жений, общем состоянии предприятий-разработчиков. По этой причине так важно уметь правильно оценить объем испытаний, кото­рый должен обеспечить выполнение задачи в установленный срок с минимизированными рисками.

Глубокий анализ богатого научно-прак­тического наследия предшественников - пер­вого поколения отечественных ракетострои­телей показывает, что требования к объемам испытаний и их результативности были в свое время досконально изучены и на основе все­сторонних оценок сформулированы основные подходы к организации испытаний и их объ­ективной оценке.

На основании опыта отработки и экс­плуатации зенитных ракет первого поколения типа В-750, использованных в ЗРК С-75, и их модификаций сделан вывод о том, что значе­ние надежности, близкое к расчетному, было достигнуто только через 3- 4 года серийного производства, после отстрела в общей сложно­сти 600-800 ракет. В этот период продолжалась доводка оборудования ракет, совершенство­вались технические решения, отрабатывалась технология серийного производства. График количества пусков, требующихся для дости­жения установленной надежности ракет, при­веден ранее (см. рис. 1). Статистические дан­ные достигнутого уровня надежности ряда зенитных ракет разработки АО «МКБ «Факел» представлены на рис. 2. Приняты следующие обозначения:

P00 - установившийся уровень надежно­сти ракет после завершения заводского цикла освоения серийного производства (через 3-4 го­да серийного выпуска);

СКО P00 - среднеквадратическое откло­нение значения установившегося уровня на­дежности по всей выборке;

Pn - уровень надежности, достигнутый к моменту завершения испытаний изделия определенного типа, спланированных до на­чала серийного производства;

СКО Pn - среднеквадратическое отклоне­ние значения уровня надежности Pn.

По ряду изделий типа В-601П, В-611, 9М33 значения установившегося уровня на­дежности на рис. 2 отсутствуют ввиду того, что указанные данные появились позднее и не вошли в цитируемые материалы.

С помощью рис. 2 можно проанализиро­вать особенности результатов испытаний ракет разного типа. Кроме того, эти данные можно использовать для установки связи с особенно­стями конструкции указанных ракет. Этой воз­можностью читатель может воспользоваться самостоятельно.

В работах МКБ «Факел» 1960-х гг. пока­зано, что в период налаживания производства ракет в промышленности и освоения новой техники в войсках надежность ракет оказыва­ется ниже расчетного значения. Причем у ра­кет различных заводов-изготовителей, как пра­вило, уровень надежности разный по причине отличий уровня подготовки производства, тех­нической оснащенности, квалификации персо­нала и культуры производства в целом.

На совместных (государственных) испы­таниях ракеты В-750В, проходивших в период с мая по август 1958 г., по результатам пусков 30 ракет «надежность» ракеты оценивалась величиной 0,7. В пусках ракет, проведенных впоследствии в период с августа 1958 г. до кон­ца 1959 г. на полигоне Капустин Яр в услови­ях, сходных с условиями совместных летных испытаний (СЛИ), надежность ракет харак­теризуется величиной 0,859 (по результатам 368 пусков), а в 1960 г. - величиной 0,928 (по результатам еще 223 пусков).

Аналогичные данные есть и по ракете В-600П, однако вследствие меньшей интенсив­ности испытаний ракет процесс доводки на­дежности этих ракет до установленного уровня занял б0льший период времени.

В целом опыт отработки серийных зе­нитных ракет показал, что к концу СЛИ при числе пусков 150 в среднем был достигнут уро­вень надежности (функциональной эффектив­ности) около 0,7. На примере ракет типа В-750В получено, что для достижения уровня надежно­сти, близкого к предельно достижимому, потре­бовалось провести около 600 пусков серийных ракет, что вместе с пусками ракет на заводских и совместных испытаниях составляет 750.

Практика отработки зенитных ракет слу­жит доказательством того, что в процессе за­водских и совместных испытаний не могут быть полностью выявлены все недостаточно надежные элементы - устраняются только яв­ные дефекты, которые проявляются достаточ­но часто. При этом ввиду исключительной сложности организации испытаний зенитных ракет и недостаточности информации по ра­боте всего бортового оборудования зачастую проводится большая серия испытаний, прежде чем удается найти верный путь устранения того или иного дефекта.

В процессе последующего серийного производства и эксплуатации зенитных ра­кет их надежность продолжает непрерывно возрастать до предельного уровня, поскольку совершенствуется технология изготовления и эксплуатации ракет, повышается квалифи­кация как производственного, так и обслужи­вающего персонала, а главное - продолжают устраняться отдельные дефекты, выявляющие­ся в ходе отстрела зенитных ракет и типовых испытаний аппаратуры.

Интенсивность проведения испытаний, а также объем выпуска изделий изготовите­лями ракет определяет продолжительность испытаний.

На рис. 3 отражены значения продолжи­тельности натурной отработки изделий не­скольких типов, созданных в 1960-е гг. в АО «МКБ «Факел».

Следует отметить, что в те годы вместо современного термина «государственные ис­пытания» использовался термин «совместные летные испытания».

Целесообразно обратить внимание на продолжительность летных испытаний ракеты В-611 (см. рис. 3), созданной специально для зенитно-ракетного комплекса (ЗРК) «Шторм» Военно-морского флота (ВМФ) без сухопутного аналога. При выполнении опытно-конструктор­ской работы (ОКР) по созданию указанной ра­кеты потребовалось наибольшее время отработ­ки. Это связано с особенностями техники для ВМФ и дополнительными сложностями при испытаниях, при том что в те годы были специ­ализированные средства испытаний: опытовые корабли, оптико-электронные береговые изме­рительные позиции, широкий спектр специаль­но оборудованных мишеней. При проведении испытаний изделий В-611 использовался специ­ально оборудованный испытательный морской полигон в г. Феодосия. Можно предположить, что при отсутствии перечисленных средств обе­спечения испытаний сроки проведения указан­ной ОКР могли значительно увеличиться.

Испытания зенитных ракет в корабель­ном ЗРК на море значительно сложнее и со­пряжены с большими рисками получения отри­цательных результатов в процессе испытаний. При испытаниях на море требуется б0льшее время отработки, поскольку не удается полу­чить объект воздействия для детального анали­за - остатки мишеней скрываются под водой.

На рис. 4 приведены важные данные по на­чальному уровню надежности зенитных ракет новых разработок АО «МКБ «Факел» 1960-х гг., которые получены методом статистической обработки результатов натурных работ достаточного объема. Под начальной надежно­стью понималась надежность изделий ракет­ной техники на начальном этапе натурных работ - автономных летных и предваритель­ных испытаний после завершения цикла на­земных проверок. На этом этапе велик риск отказов блоков аппаратуры и агрегатов из-за их новизны, недостаточной технологичности изготовления и качества контрольных проверок. Стоит обратить внимание на результат по «морской» ракете В-611, уровень начальной надежности которой оказался не выше 0,12. Значит, начальный этап испытаний указан­ных ракет на море шел тяжело и было много неуспешных пусков. По мнению автора дан­ной статьи, подкрепленному опытом работ на море на этапе создания изделий современной ракетной техники, эти результаты обусловле­ны наличием объективных закономерностей разработок морских систем.

 

Рис. 4. Начальный уровень надежности ракет новых разработок периода 1960-х гг. в АО «МКБ «Факел»

 

Решение задач определения требуемых объемов испытаний, их качества, динамики от­работки и ряда других задач в ОКБ-2 было по­ручено опытному конструктору, на тот момент кандидату технических наук, Евгению Саму­иловичу Иофинову. С 1954 г. и до последних дней своей жизни он работал на «Факеле» и прошел путь от старшего инженера до началь­ника проектного отдела - заместителя главного конструктора по научно-исследовательским и перспективным разработкам. Награжден ор­деном Трудового Красного Знамени, лауреат Ленинской и Государственной премий за уча­стие в создании зенитных ракет В-750, их мо­дификаций и ряд других работ.

Е. С. Иофинов по результатам анализа пусков зенитных ракет классов В-750, В-1000, В-860П, В-600, В-601, 9М33 и других полу­чил уникальные статистические данные по уровням надежности вновь разрабатываемых зенитных управляемых ракет (ЗУР) на различ­ных стадиях жизненного цикла. Он определил начальные уровни надежности различных ти­пов ЗУР при выходе на летные конструктор­ские испытания, сделал важные обобщающие выводы о закономерностях проведения кон­структорских испытаний.

Докторская диссертация Е.С. Иофинова (далее - диссертация) до недавнего времени имела статус ограниченного доступа, в связи с чем научная общественность не имела возмож­ности ознакомиться с важнейшими результата­ми проведенных работ. Результаты этой рабо­ты не утратили актуальности по прошествии столь продолжительного времени и могут быть использованы для альтернативных оценок по­требного количества испытательных пусков при разработке техники нового поколения.

Ниже приведены наиболее важные выво­ды докторской диссертации Е.С. Иофинова [1].

«...

  1. В работе проведен подробный анализ процесса отработки 13 типов зенитных ракет, среди которых 7 типов вновь разработанных ракет и 6 типов модификаций за период 1953­1968 гг.

Всего проанализированы пуски более 8200 ракет, из которых около 5000 использо­ваны для анализа процесса роста надежности. При этом выявлены основные закономерности сложившейся практики отработки зенитных ракет.

  1. Показано, что установившийся уро­вень надежности зенитных ракет достигает значения P00 = 0,92...0,95 для телеуправляемых ракет и P00 = 0,90...0,92 для ракет с самонаве­дением. Этот уровень надежности достигается в серийном производстве через несколько лет войсковой эксплуатации после 600-800 пус­ков ракет.

Для модификаций серийных ракет уста­новившийся уровень надежности P00 выше указанного ранее.

  1. Установлено, что начальный уровень надежности зенитных ракет P0, с которым ра­кеты поступают на летные испытания, как пра­вило составляет 0,2.0,4. Для модификаций серийных ракет начальный уровень надеж­ности выше начального уровня надежности прототипа, но ниже его достигнутого уровня надежности в серии.
  2. Уровень надежности вновь разраба­тываемых зенитных ракет в конце этапа лет­ных испытаний составляет 0,70.0,75 и редко превышает 0,8. Для достижения такого уров­ня надежности в среднем затрачивается 200 пусков зенитных ракет, испытания длят­ся 2.4 года. При этом средняя надежность зенитных ракет на этапе летных испытаний составляет 0,5.0,7.

Для модификаций серийных ракет уровень надежности в конце этапа летных испытаний составляет величину 0,75.0,90 - в зависимо­сти от глубины модернизации. На летные ис­пытания таких ракет затрачивается 50.100 ра­кет, а продолжительность испытаний состав­ляет 1.2 года.

  1. За время летных испытаний одного типа изделия в среднем устраняется 30 ти­пов дефектов, приводящих к отказам в пусках. В среднем на устранение одного типа отказа тратится 2,4 неудачного пуска. В некоторых случаях на устранение одного дефекта тра­тится до 10.12 неудачных пусков. Каждый дефект устраняются одной удачно проведен­ной доработкой.
  2. Основную информацию для повыше­ния надежности зенитных ракет дают неудач­ные пуски. Удачные пуски практически не ока­зывают влияния на рост надежности зенитных ракет, хотя имеющаяся информация позволяет выявить неисправности в работе бортового оборудования и агрегатов, которые впослед­ствии приводят к аварийным пускам ракет.»

Несмотря на имеющиеся отличия в со­временных оценках ключевых параметров ис­пытаний от приведенных данных, тенденции, отмеченные в первоисточнике, не утрачивают актуальности и в XXI в. Вывод 6, приведенный выше, несомненно, актуален во все времена. Важно помнить, что для успешного заверше­ния испытаний необходимо на практике прой­ти весь трудный путь ошибок и неудач.

Как показано в статье [4], вероятность выполнения задачи изделием нового поколе­ния в испытательном пуске зависит от уровня отработки аппаратуры, программного обеспе­чения (ПО) и может быть оценена аналитиче­скими методами. Несмотря на это полученные оценки в изложенных выводах диссертации мо­гут быть полезными в качестве ориентиров при расчетах, проводимых по новым методикам.

Для получения оценок необходимого ко­личества пусков на этапах испытаний с учетом достигнутой надежности (функциональной эф­фективности) можно использовать известную формулу накопления вероятности положитель­ного исхода в серии испытаний [4].

Таким образом, данные, полученные на основе большой статистики прошлых лет, име­ют прикладное значение и в XXI в.

Практические аспекты применения оценок функциональной эффективности на этапах испытаний

Как отмечено ранее, для получения достовер­ных оценок стоимости новой ОКР, а значит и успешности разработки ракетной техники в целом, необходимо иметь корректный про­гноз необходимого количества пусков (натур­ных испытаний). Указанное число испытаний складывается из следующих факторов.

Во-первых, для проверки эффективности применения изделий в диапазоне требований технического задания планируется определен­ное количество эпизодов с заданными парамет­рами условий. На языке испытателей каждый эпизод - это так называемая точка испытатель­ного пуска (далее - точка). В качестве парамет­ров условий, как правило, используются: тип мишени, характеристики поверхностей отра­жения мишеней для радиосигналов, координа­ты объектов и их производные в точке встречи ракеты с целью, помеховая обстановка, режи­мы взаимодействия ракеты с комплексом и др.

Во-вторых, при выполнении каждого пус­ка в конкретную точку могут возникать си­туации, приводящие к невыполнению задач пуска. Причины возникновения таких ситуа­ций рассмотрены в статье [4]. В целом отме­ченное явление характеризует достигнутую функциональную эффективность изделия на соответствующем этапе испытаний. Как видно из рис. 4, на начальном этапе испытаний значе­ние функциональной эффективности изделий новой разработки в среднем составляло 0,32. При этом для наиболее сложных изделий (на­пример, В-860П зенитного ракетного комплекса С-200) значение функциональной эффективно­сти составляло 0,2. Такой низкий показатель эф­фективности начального этапа испытаний можно объяснить тем, что впервые в практике АО «МКБ «Факел» на ракете новой конструкции была при­менена высокочувствительная полуактивная ра­диолокационная головка самонаведения.

В-третьих, для современных изделий с большим объемом цифровых вычислителей на борту очень важным фактором реализации высокой функциональной эффективности яв­ляется уровень отработки ПО. Следует обра­тить внимание на особенности отработки ПО современных ракет, отмеченные в статье [4], которые характеризуются зависимостью от объемов используемого кода, сроков выполне­ния работ, квалификации разработчиков ПО и многих других факторов.

В-четвертых, существенное влияние на функциональную эффективность испытывае­мых зенитных ракет оказывают уровень отра­ботки средств ЗРК и качество отработки взаи­модействия с бортовым оборудованием ракет в различных условиях применения. Как показы­вает опыт АО «МКБ «Факел», до 20.. .30 % ис­пытательных пусков с неудовлетворительным результатом случалось по причине ошибок или некорректной работы средств комплекса, а не ракеты. Значит, даже при полной готовности ракеты к выполнению полетного задания поло­жительный результат мог быть получен только в 70.80 % случаев в зависимости от уровня отработки комплекса. Очевидно, что при вво­де ракеты в существующий и отработанный комплекс указанная вероятность будет выше.

В-пятых, при определении объема испы­таний необходимо учитывать наличие или от­сутствие, а также полноту оснащения специа­лизированного испытательного полигона, уро­вень обеспеченности испытаний современны­ми средствами полигонных измерений, вклю­чая многопозиционные оптические средства фиксации работы боевого снаряжения. Отсут­ствие полного объема данных внешних измере­ний увеличивает количество неудачных пусков, затрачиваемых для обнаружения и устранения ошибок или неточностей алгоритмов.

В-шестых, при проведении контрольных тестовых испытаний на стадии завершения ОКР необходимо заранее готовить типаж ми­шеней, условия пусков и способы контроля результатов, максимально соответствующих требованиям тактико-технического задания. Целесообразно заранее предусмотреть послед­ствия неудач, которые неизбежны на этапе контрольных стрельб. Необходимо устано­вить условия и способы частичного зачета ре­зультатов контрольных стрельб. В противном случае «стрельба до победного конца» может превратиться в битву за выживание в условиях интенсивного истощения ресурсов предприя­тия-разработчика при восполнении количества изделий за свой счет.

С учетом важности корректной оценки стоимости ОКР, а значит и корректного опреде­ления количества испытательных пусков, целе­сообразно в техническом задании на разработ­ку новых изделий ракетной техники, помимо типов целей, указывать соответствующие им мишени и условия их поражения, по которым должна быть проведена проверка зачетности на этапе государственных испытаний. Мож­но привести ряд примеров, когда имевшиеся в распоряжении испытателей мишени значи­тельно отличались по уязвимости от реальных целей, заданных в техническом задании, что связано с отсутствием большей части агрега­тов и блоков аппаратуры из тех, которые есть на реальных целях. Очевидно, что для получе­ния требуемого результата в указанных усло­виях требуется больший расход ракет.

Указанная конкретизация требований обеспечит достоверную оценку необходимо­го количества пусков на этапах испытаний и, как следствие, позволит снизить общие риски срыва работ в установленные сроки.

Таким образом, если учесть все указан­ные факторы, можно получить необходимое количество изделий, изготавливаемых в рамках ОКР для проведения всего объема испытаний с достижением ожидаемого результата. С учетом оценки стоимости опытного образца несложно получить ориентировочную цену ОКР.

Оценим для примера требуемое количе­ство изделий для обеспечения всего объема работ в рамках новой ОКР с исходными дан­ными по изделию МКБ «Факел» 60-х гг. XX в.

Пусть на этапе автономных летных ис­пытаний, когда проводятся испытания ракет без использования радиолокационных средств ЗРК, необходимо проверить работу изделия по трем точкам, отличающимся дальностью полета. Эффективность полигонного обеспе­чения для определенности примем 0,9, т. е. вероятность получения всего объема данных близка к высокой, но не максимальная. Выбор значения можно объяснить тем, что испытания новой техники всегда требуют совершенство­вания оборудования полигона, а опережающее обеспечение испытаний пока не всегда реали­зуется в полной мере.

Примем значение функциональной эф­фективности начального этапа 0,2 (как у изде­лия В-860П на рис. 4). Тогда вероятность вы­полнения задачи в экспериментальном пуске с учетом получения всех необходимых экспе­риментальных данных составит 0,18. Для по­лучения требуемого результата по одной точ­ке с вероятностью 0,95 потребуется не менее 15 пусков с учетом отказов и прочих непредви­денных ситуаций. Для проведения автономных летных испытаний в полном объеме в услови­ях принятых исходных данных получим коли­чество изделий NАЛИ: 15 · 3 = 45.

При правильной организации испытаний на начальном этапе работ не требуется одно­временно проверять все точки зоны пораже­ния. В противном случае будет получен значи­тельный перерасход изделий. Целесообразно определить такие эпизоды (точки) испытаний, в которых может быть проверена работа всей аппаратуры изделий в полетных условиях. Вместе с тем для проверки всех особенностей работы сложной аппаратуры все-таки потребу­ется значительный объем летных испытаний.

На этапе СЛИ с ЗРК может потребовать­ся следующее количество изделий. Функцио­нальную эффективность на рассматриваемом этапе примем за 0,7 в соответствии с выводом 4 из диссертации Е. С. Иофинова. Примем, что зенитная ракетная система (комплекс), ис­пользующая новое изделие, также разработана впервые. Значение функциональной эффектив­ности этой системы на этапе СЛИ примем рав­ным 0,8. Тогда вероятность выполнения задачи в экспериментальном пуске этапа СЛИ с учетом получения всего объема необходимых экспери­ментальных данных (эффективности полигон­ных измерений) составит 0,7 · 0,8 · 0,9 ≈ 0,5. Для получения требуемого результата по од­ной точке с вероятностью 0,95 необходимо не менее 4,3 пуска. Для проведения СЛИ в пол­ном объеме в условиях принятых исходных данных с учетом проверок по 15 точкам полу­чим количество изделий NСЛИ = 4,3 · 15 ≈ 65. Следует отметить, что число проверяемых точек на этапе конструкторских испытаний определяется совместным решением заказчи­ка и разработчика по программе испытаний и может отличаться от приведенного значения. Важно напомнить, что под точкой понимается не только пространственное положение точ­ки встречи ракеты с целью, но и параметры цели (ее эффективная отражающая поверх­ность, уязвимость ее блоков и агрегатов и т. п.).

В части уязвимости, как уже отмечалось ранее, очень важно обеспечить соответствие харак­теристикам имитируемых целей. Недооценка этого требования приводит к повышенному расходу ракет на испытаниях. Число 15 взято исключительно для примера.

Примем, что на этапе государственных испытаний проверяется 10 точек с учетом не только координат точек встречи, но и различ­ного типа мишеней. На этапе государственных испытаний функциональная эффективность изделия может достичь величины 0,8. Пусть функциональная эффективность комплекса достигла величины 0,9, а эффективность поли­гонных измерений также 0,9. Тогда можно по­лучить, что в условиях принятых допущений для этапа государственных испытаний потре­буется порядка 30 опытных ракет.

В условиях принятых допущений общий объем летных испытаний с учетом изменяю­щейся в процессе отработки функциональной эффективности составит порядка 140 пусков.

Если не учесть потенциально реализу­емую функциональную эффективность из­делий и комплекса на этапах испытаний, то количество планируемых натурных работ будет существенно занижено относительно объективно необходимого количества этих работ. В рассмотренном примере исходя из планируемых точек испытаний это количе­ство составит 3 + 15 + 10 = 28 — всего 20 % от необходимого. Эта кажущаяся экономия средств при определении объемов финанси­рования ОКР существенно увеличивает риск того, что спланированного объема испытаний не хватит даже для автономной летной отра­ботки. Сроки испытаний с высокой вероятно­стью будут сорваны из-за необходимости по­иска дополнительных средств, изготовления дополнительного количества ракет и продол­жения испытаний.

Таким образом, использование объектив­ных статистических данных, накопленных в АО «МКБ «Факел» в различные периоды дея­тельности, позволяет получать экспертные оценки требуемого количества пусков опыт­ных образцов изделий ракетной техники для выполнения всего запланированного объема ис­пытаний. Вместе с тем за рамками изложенного материала остается методический аппарат выбо­ра объема натурных работ, т. е. количества про­веряемых точек зоны поражения комплекса на этапах испытаний, и допустимый вклад методов имитационного моделирования для оптимизации количества натурных испытаний. Этому вопросу планируется посвятить отдельное исследование.

Выводы

  1. Несмотря на годы, прошедшие с момента обобщения первых результатов испытаний отечественной зенитной ракетной техники, и появление новых технологий создания и ис­пытаний этой техники, актуальность исследо­ваний прошлых лет в методическом плане не теряет своей значимости.
  2. Для корректной оценки необходимого объема натурных испытаний изделий ракетной техники необходимо учитывать объективные данные по предельно достижимым характери­стикам функциональной эффективности изде­лий на различных этапах испытаний.
  3. Разработка и испытания зенитных ра­кет нового поколения - весьма дорогостоящий процесс. Б0льшую часть суммарных затрат на разработку новой техники составляет стои­мость изготовления ракет для проведения все­го объема натурных работ. По опыту АО «МКБ «Факел» необоснованная экономия на объемах и интенсивности испытаний с высокой вероят­ностью приводит к срыву сроков разработок и увеличению материальных затрат.

В связи с этим заказчику совместно с разработчиком при формировании ведомости исполнения контракта по созданию новых об­разцов ракетного оружия целесообразно про­водить всестороннюю оценку рисков испы­таний с целью планирования оптимального объема испытаний и стоимости ОКР в целом.

Об авторе

В. В. Доронин
АО «Машиностроительное конструкторское бюро «Факел» имени академика П.Д. Грушина
Россия


Для цитирования:


Доронин В.В. Анализ опыта оценки объемов натурных испытаний изделий зенитной ракетной техники при разработке и модернизации. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2019;(3):58-68.

For citation:


Doronin V.V. Analysis of experience in assessing the extent of full-scale testing of anti-aircraft missile products during development and modernization. Journal of «Almaz – Antey» Air and Space Defence Corporation. 2019;(3):58-68.

Просмотров: 107


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2542-0542 (Print)