II стадия разработки

Разработка аванпроекта (технического предложения или инженерной записки) выполняется Головным конструкторским бюро совместно с основными предполагаемыми соисполнителями.

В материалах аванпроекта должны быть приведены основные тактико-технические характеристики (ТТХ), которые планируется реализовать при разработке ракеты-носителя. Материалы аванпроекта должны содержать сведения о том, какова предполагаемая кооперация, сколько потребуется времени и средств до момента сдачи изделия на серийное производство, план отработки надежности функционирования изделия, а также сведения по наземному комплексу.

После проведения экспертизы в Головном институте отрасли и Заказчика и устранения замечаний принимается решение о продолжении или остановке работ.

Основные этапы разработки аванпроекта, связанные с выбором проектного облика РН, следующие:

1) выбор основных проектных характеристик и конструктивного облика (компоновочной схемы) РН;

2) поверочный расчет;

3) уточнение проектных характеристик.

Основные этапы разработки аванпроекта, связанные с выбором проектного облика РН, следующие:

- анализ аналогов и обработка статистических материалов по РН;

- разработка тактико-технических требований к проектируемой РН;

- расчёт характеристической скорости;

- выбор компонентов топлива;

- выбор количества ступеней ракеты-носителя, расчет стартовой массы с учетом оптимального распределения масс по ступеням;

- расчёт предварительных объёмно-габаритных характеристик РН;

- построение предварительной компоновочной схемы РН;

- проектный расчёт масс элементов конструкций ракетных блоков;

- расчёт центра масс и моментов инерции ракеты-носителя;

- уточнение компоновочной схемы с учетом требований к положению центра давления, отделяющимся элементам и др.

Поверочный расчёт осуществляется с целью проверки возможности достижения ракетой заданной высоты, скорости и направления полёта в конце активного участка траектории при принятых характеристиках РН, включая количество ступеней, силы тяги двигателей и их изменение с высотой полёта, аэродинамических сил и др.

Уточнение проектных характеристик проводится с целью их оптимизации.

Сначала выполняется параметрический анализ влияния основных параметров на тактико-технические характеристики РН. Для этого при моделировании осуществляется приращение (как положительное, так и отрицательное) каждого из основных параметров. Причем это приращение производится либо последовательно для каждого отдельного параметра и делаются выводы о степени влияния изменения исследуемых параметров на ТТХ РН, либо изменяются одновременно несколько параметров по определенному плану многофакторного численного эксперимента. Далее по полученным коэффициентам уравнения регрессии делаются выводы о степени влияния изменения исследуемых параметров на ТТХ РН. Степень влияния параметров на ТТХ РН оценивается с помощью так называемых коэффициентов чувствительности (в некоторой литературе - коэффициентов значимости). Эти коэффициенты представляют собой частные производные функции отклика (значений ТТХ) по исследуемому параметру.

По результатам параметрического анализа осуществляется изменение параметров в направлении улучшения ТТХ. Причем такие изменения могут проводиться двумя методами.

Метод последовательного улучшения ТТХ. Суть этого метода состоит в том, что сначала изменяется параметр с наибольшим коэффициентом чувствительности (или значимости), затем проект уточняется с измененными исходными данными. Далее рассчитываются коэффициенты значимости в новом проекте, изменяется параметр с самым наибольшим коэффициентом чувствительности и т. д. Процесс прекращается, если изменения ТТХ относительно невелики (например, меньше 2-3%).

Метод "движения по градиенту". Суть этого метода состоит в том, что осуществляется приращение сразу всех значимых параметров, причём приращение каждого из параметров происходит пропорционально коэффициенту чувствительности.

С помощью этих методов можно улучшить исходный проект. По сути дела при этом осуществляется приближение к оптимальному решению. Но поскольку оптимального решения в полном смысле этого слова достичь не удается, то принято говорить о так называемых рациональных параметрах, при которых ТТХ РН будут наилучшими с заданной степенью точности. Эти параметры и принимают в качестве проектных характеристик создаваемой ракеты-носителя.