Структура методических документов для отработки РДТТ

После проведения проектных работ и выпуска конструкторской и технологической документации на РДТТ начинается собственно отработка, то есть работа с материальными объектами. Например, необходимо отработать РДТТ с условным индексом 21Д-200, который предназначен для создания осевой тяги и управляющих усилий по каналам тангажа и рыскания на активном участке полёта некоторой ракеты.

РДТТ может представлять собой моноблочный двигатель с корпусом типа двойного кокона из высокопрочного органопластика, со скреплённым с ним зарядом из СРТТ и с центральным поворотным управляющим соплом на эластичном опорном шарнире.

Как правило, для руководства и планирования работ, проводимых в процессе отработки, выпускаются два основных методических документа [40, 43]:

- программа обеспечения надёжности (ПОН_р) при разработке РДТТ;

- комплексная программа экспериментальной отработки (КПЭО).

ПОН_р является, по существу, основной программой качества РДТТ и содержит анализ требований по надёжности и комплекс организационно-технических мероприятий, проводимых на всех этапах создания РДТТ, направленных на обеспечение и подтверждение заданных требований. В ПОН_р может быть определено распределение полномочий за разработку составных частей двигателя:

- корпуса;

- заряда скреплённого;

- крышки передней;

- воспламенителя;

- поворотного управляющего сопла.

Организационно-технические мероприятия по обеспечению и подтверждению надёжности могут, например, включать следующее.

На этапе эскизного проекта:

- сбор и анализ информации об отказах двигателей-аналогов;

- разработка структурной схемы надёжности и нормирование требований к показателям надёжности между составными частями двигателя.

На этапе разработки рабочей документации на опытные образцы:

- проведение расчётов в объёме, достаточном для обеспечения работоспособности двигателя (расчёт прочности, тепловой расчёт, расчёты внутрибаллистических и энергетических характеристик, расчёт размерных цепей и др.);

- разработка перечня программно-методических документов в обеспечение экспериментальной отработки;

- планирование технологической отработки двигателя и его сборочных единиц.

На этапе изготовления опытных РДТТ, автономных и комплексных испытаний:

- перечень этапных отчетов;

- сбор и анализ информации о надёжности двигателя.

В ПОН_р предусматривается организация работ по предупреждению, выявлению и устранению причин дефектов, проводится проектная оценка показателей надёжности двигателя и определяется число требуемых зачетных стендовых испытаний для подтверждения заданных требований по надёжности (например, для условного двигателя 21Д-200 может быть запланировано до 10-12 испытаний).

ПОН_р, как правило, содержит логическую схему отработки, то есть разбивку процесса отработки по этапам.

Основной руководящий документ при отработке – это КПЭО. Она определяет цели, задачи, порядок проведения и необходимый объём экспериментальных работ в обеспечение проверки правильности принятых технических решений, работоспособности и прочности сборочных единиц, в первую очередь не имеющих аналогов по конструкции, материалам, нагрузкам, а также для подтверждения соответствия характеристик РДТТ заданным требованиям.

В КПЭО определяется перечень рабочих программ экспериментальных работ, выпускаемых заключений по проведенным работам, объём необходимой материальной части (например, для условного РДТТ 21Д-200 необходимо 20 сопел, 25 корпусов и передних крышек, 30 воспламенителей, 40 заглушек и т. д.).

 

Виды испытаний РДТТ

 

До начала огневых стендовых испытаний РДТТ проводятся автономные испытания его составных частей (корпусов, сопел, рулевого привода и т. д.) и элементов [3, 17, 40]. Эти испытания могут включать:

- функциональные (например, срабатывание заглушки, работа рулевого привода и др.);

- лабораторные (например, определение химической стойкости клеёв и материалов, определение теплофизических и механических характеристик материалов, топлива и т. п.);

- модельные (например, определение удельного импульса тяги топлива на модельном двигателе или баллистическом маятнике, скорости горения твёрдого топлива в приборе постоянного давления и др.);

- прочностные (например, разрушение корпуса, наддув инертного скреплённого заряда до рабочего давления с регистрацией датчиками параметров напряжённо-деформированного состояния корпуса и заряда и др.);

- виброударные (например, имитация разделения ступеней, срабатывания порохового аккумулятора давления миномётного старта ракеты из шахтной пусковой установки и др.);

- вибропрочностные (например, моделирование длительной транспортировки, полета ракеты на вибростендах и др.);

- динамические (например, раскрытие сопла с переменной степенью расширения и др.);

- макетирование (например, отработка сборки РДТТ, проверка точностных и геометрических характеристик и т.д.);

- ускоренные климатические на образцах (для отработки заданного гарантийного срока моделированием старения топлива и материалов, процессов возможного газовыделения, для проверки совместимости контактных границ различных материалов и др.).

Комплексные огневые стендовые испытания (ОСИ) РДТТ на горизонтальном или вертикальном стенде проводятся для проверки материалов соплового тракта, ТЗП, заряда, воспламенителя, узлов стыковки в диапазоне температур боевого применения, в том числе после переменного термостатирования в условиях, максимально приближённых к реальным, и оценки соответствия характеристик требованиям ТЗ.

В процессе таких ОСИ определяются:

- внутрибаллистические, энергетические и тяговые параметры РДТТ;

- параметры органов управления;

 

- температурные и вибрационные режимы элементов двигателя;

- деформации корпуса двигателя.

В процессе эксплуатационных испытаний проводится проверка работоспособности двигателя при различных условиях, возможных в процессе эксплуатации, в том числе:

- транспортные испытания на расстояния в условиях, заданных
в ТЗ;

- ускоренные климатические испытания для подтверждения гарантийных сроков;

- предельные испытания с имитацией сочетания нагрузок;

- испытания на безопасность (в том числе при случайном падении, воздействии открытого огня, при прострелах пулями, осколками) при аварийных ситуациях и др.

Этап наземной отработки «Изготовление опытных образцов, автономные и комплексные испытания» (пункт 5 таблицы 7.1) в организационном плане целесообразно разделить на подэтапы [40]:

- автономные испытания (отдельная отработка и проверка работоспособности составных частей РДТТ, разрабатываемых по выданному разработчиком РДТТ техническому заданию);

- оценочные испытания – до двух ОСИ для уточнения отдельных элементов конструкции РДТТ) (проверка работоспособности РДТТ на огневом стенде для оценки достаточности автономной отработки составных частей и узлов РДТТ, материалов и твёрдого топлива, а также возможности выполнения требований ТЗ);

- доводочные испытания - до 6-8 ОСИ (выявление необходимых доработок конструкции и технологии изготовления РДТТ с целью выполнения требований ТЗ, проверка функционирования после различных видов нагружений, транспортировки, термостатирования и др.);

- предварительные испытания (завершающие доводочные испытания) – обычно 1–2 ОСИ (испытания окончательной, доработанной по результатам предыдущих испытаний конструкции РДТТ перед выходом на межведомственные испытания для подтверждения завершения автономной отработки РДТТ, проверки соответствия двигателя требованиям ТЗ и определения возможности предъявления РДТТ на приёмочные испытания).

Приёмочные или межведомственные испытания (МВИ) проводятся под руководством специальной комиссии, назначенной Генеральным заказчиком, для решения вопроса о поставке РДТТ на лётные испытания и подтверждения выполнения требований ТЗ.

В процессе МВИ подтверждается работоспособность РДТТ в условиях, приближенных к реальным (на крайних температурах диапазона). При этом комиссия проверяет:

- соответствие характеристик требованиям ТЗ;

- полноту и степень отработки комплекта конструкторской, технологической и эксплуатационной документации;

- готовность документации для серийного производства;

- готовность двигателя к лётным испытаниям (ЛИ).

На лётных испытаниях, как правило, проводятся:

- всесторонняя проверка и подтверждение характеристик двигателя в условиях полета ракеты;

- подтверждение достаточности и эффективности наземной экспериментальной отработки двигателя;

- проведение отработки, которую невозможно осуществить в наземных условиях, например, подтверждение прочности при воздействии акустических нагрузок, перегрузок, колебаний ракеты, ударов и вибраций при разделении ступеней, а также от работы РДТТ других ступеней и вспомогательных РДТТ.

С целью подтверждения сохраняемости условного двигателя
21Д-200 в течение гарантийного срока (и назначенного срока службы) могут быть организованы испытания двигателя в составе ракеты (или отдельно) длительным хранением. Они проводятся для проверки возможного изменения каких-либо характеристик, влияющих на надёжность, внутрибаллистические параметры и энергетические показатели РДТТ, которые при отработке подтверждались ускоренными климатическими испытаниями образцов из материалов элементов РДТТ.