Файл: Дракин, И. И. Основы проектирования беспилотных летательных аппаратов с учетом экономической эффективности.pdf

пята на вооружение как в СШ А, так и во многих других госу­ дарствах.

Доведение разрабатываемых БЛА до приемлемой вероятно­ сти выполнения ими целевой задачи производится с помощью летных испытаний и является довольно длительным. При этом требуется значительное количество снарядов. Например, отра­ ботка БЛА «Фолкон» и «Сперроу» потребовала 3 лет. Уменьше­ ние времени на летную отработку БЛА связано с обеспечением надежности БЛА в процессе проектирования и производства, а также с методами проведения летных испытаний. С государст­ венной точки зрения имеет значение общее .время, необходимое для поставки данного объекта в эксплуатацию или на воору­ жение. Очевидно, что чем меньше времени на разработку БЛА, тем меньше будет его надежность и, следовательно, тем больше необходимо иметь снарядов для выполнения общей поставлен­ ной задачи, а следовательно, необходимо больше времени для их производства. Очевидно, существует оптимальное значение надежности, при котором время, потребное для введения данно­ го БЛА в эксплуатацию, будет минимально. Об оптимальной надежности см. гл. V разд. 3.

Как видим, время разработки как критерий приводит к необ­ ходимости сочетания времени с качеством и надежностью БЛА. При разработке любых мероприятий по сокращению времени разработки БЛА необходимо учитывать возможное снижение надежности, которое может повести к увеличению времени про­ изводства необходимых серийных образцов.

Время разработки, кроме непосредственного результативно­ го значения, тесно связано с экономикой. Чем дольше разраба­ тывается объект, тем больше средства затрачиваются на разра­ ботку. Действительно,' ряд работ оплачивается не по качеству произведенной работы, а по затраченному календарному време­ ни. Например, стоимость научно-исследовательских и конструк­ торских работ в значительной мере зависит от затраченного календарного времени. Научному работнику и инженеру обычно зарплата выплачивается независимо от того, получается ли у них приемлемое решение или нет.

Ряд других расходов также связан с календарным временем: амортизация и обслуживание помещений, охрана и др.

Существенные экономические потери при удлинении сроков разработки связаны с замораживанием при этом значительных фондов. Академик Трапезников считает [63], что цена потерянно­ го времени в среднем равна 15% в год от замороженных фондов.

Методы сокращения сроков разработки БЛА должны бази­ роваться на организационных и технических мероприятиях. В качестве одного из важных организационных мероприятий по сокращению сроков разработки ЛА является применение сете­ вых методов планирования и управления, см., например, работу [1]. Следует заметить, что применение сетевых методов будет

68

в том случае эффективно, если разработанные сетевые графики будут охватывать все основные элементы разрабатываемого ком­ плекса и будут согласованы как с разработчиками и поставщи­ ками, так и с соответствующими руководящими органами.

В заключение данного раздела следует отметить, что крите­ рии являются необходимыми факторами при количественной оценке сравниваемых вариантов и при оптимизации параметров. Однако принятое конструктором решение проектировочной зада­ чи может не вполне соответствовать результатам аналитического расчета.

Конструктор должен учитывать, кроме принятых критериев, ряд факторов, которые трудно численно сопоставить с приняты­ ми критериями (наличие подходящего оборудования, производ­ ственные и эксплуатационные ограничения по габаритам, сорта­ мент поставляемых материалов, наличие задела и т. д.). Отсту­ пая от формальных оптимальных значений параметров или оптимальных вариантов конструктор должен оценить ущерб, возникающий при этом. 1

Помощник министра обороны СШ А Ч. Д. Хитч (крупный ученый-экономист) по этому вопросу заявил:. «Аналитическая оценка систем в действительности есть только метод, помогаю­ щий тому, ■ кто должен принимать решение, снабжающий его необходимыми данными в наиболее целесообразной и полезной для этого форме» [66].

2. МЕТОДЫ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ОЦЕНОК

При определении затрат на выполнение целевой задачи (ос­ новной критерий) приходится иметь дело с тремя видами за­ трат:

1)затраты на разработку комплекса ЛА,

2)затраты на производство серийных образцов,

3)затраты на эксплуатацию.

В общем случае при определении критериальной величины следует учитывать все три вида затрат. В ряде случаев отдель­ ные виды затрат можно или вовсе не учитывать или учитывать частично.

2. 1. Затраты на разработку комплекса БЛА

Затраты на разработку комплекса БЛА складываются из сле­ дующих составных затрат:

1)на проектирование экспериментальных и опытных образцов элементов комплекса БЛА,

2)на производство экспериментальных и опытных образцов

комплекса, 3) на лабораторные испытания,

69

4)на летные испытания для проверки функционирования и надежности всего комплекса,

5)на конструктивные и производственные доводки.

Каждый из указанных видов затрат имеет свою природу об­ разования и требует для их определения большого количества статистических данных. Следует заметить, что разработка нового образца БЛА является настолько сложной задачей, что, как правило, редко удается определить заранее затраты на разра­ ботку с желательной точностью.

Следует отметить, что несмотря на большой опыт проектиро­ вания БЛА, затраты на разработку, по крайней мере, УРС не только не уменьшаются, а наоборот увеличиваются. Например, на разработку УРС класса ВВ «Сперроу» 1 (США) было израс­ ходовано 30 млн. долл, (донец 40 гг. и начало 50 гг.). В настоя­ щее время в СШ А разрабатывается УРС класса ВВ.

Затраты на разработку возрастают в связи с возрастанием требований к эффективности УРС в условиях сильного противо­ действия противника. Кроме того, в настоящее время имеется тенденция к разработке более универсальных, а следовательно, и более сложных УРС.

Затраты на разработку УРС возрастают также вследствие требования к мобильности стартовой позиции. Это требование вызывается легкой уязвимостью стационарных стартовых по­ зиций.

70

паре первой УРС — начального этапа развития ракетной техники и второй — современный. Для сравнения приведены затраты на разработку современного истребителя-бомбардировщика с пере­ менной стреловидностью крыла F i l l А. Затраты на разработку современных УРС являются проектными.

Основными затратами при разработке боевых атмосферных БЛА являются затраты на систему управления. Например, для ракеты «Сперроу» 1, приведенной в табл. 2. 3, затраты распреде­ ляются следующим образом [81]:

можно не учитывать, так как они слабо зависят от параметров. Однако затраты на разработку следует учитывать, хотя бы в ви­ де разности затрат, при сравнении вариантов с различными системами управления. Значительно более высокая удельная стоимость разработки ракеты «Феникс» по сравнению с удель­ ной стоимостью разработки ракеты «Сперроу» 1 объясняется, в частности, тем, что у ракеты «Феникс» сложная система управ­ ления с двумя системами самонаведения — полуактивной и ак­ тивной.

2. 2. Затраты на производство серийных ЛА

При серийном производстве затраты на изготовление одно­ типных изделий в основном определяются их весом. Действитель­ но, увеличение веса изделия вызывается увеличением количества входящих в него деталей, увеличением размеров деталей, увели­ чением количества потребного материала и т. д. Поэтому, если (2д — затраты на производство детали или агрегата, а &я — ее вес, то

Сд = /(О д).

причем для механических деталей функция f{ G n) — возрастаю­ щая при увеличении Gn.

Часто для однотипных деталей принимают стоимость детали пропорциональной ее весу. Это не совсем точно. При подобном увеличении размеров детали не все затраты растут пропорцио­ нально весу. Вес потребного материала растет приблизительно пропорционально весу детали. Количество времени, потребного на обработку детали каркаса самолета или ракеты обычно при­ близительно пропорционально поверхности детали; это значит,

71

что для геометрически подобных деталей затраты на обработку пропорциональны О]]'3.

Установка деталей, например, панели крыла в стапель или на клепальном станке, требует количества рабочих часов почти не зависимое (в некотором интервале) от веса детали. Аналогично, время установки сварочных устройств будет зависеть от количе­ ства сварочных швов, а оно примерно пропорционально G J’ 3.

Таким образом, затраты на производство деталей можно счи­ тать

где 0 д— коэффициент пропорциональности, зависящий от типа детали и сложности производственных и контрольных операций; Уд — показатель степени, меньший единицы, зависящий от типа детали.

Удельные затраты, т. е. затраты на 1 кг готовой детали будут

Для авиационных и ракетных конструкций в основном при­ меняются тонкостенные конструкции (корпус, несущие поверхно­ сти, топливные баки, камеры сгорания двигателей и др.). Для таких конструкций затраты на производственный процесс будут пропорциональны поверхности обрабатываемых агрегатов, т. е. примерно пропорциональны G J23 G°K>67.

В справочнике [107] для ракет принимается, что удельные за­ траты на производство ракет должны быть в два раза больше, если вес их уменьшается в десять раз. Это соответствует для кон­ струкции значению

ѵк — 0,7,

см. формулу (2. 1). Указанное значение величины ѵк.с приемле­ мой точностью подтверждается и другими источниками: [17], [48], [68], [113].

При определении производственных затрат на изготовление конструкции БЛА необходимо учитывать, что себестоимость од­ ного экземпляра уменьшается при увеличении размера серии (партии). Уменьшение затрат на один экземпляр ЛА происходит по мере освоения производства данной конструкции.

Иногда для оценки влияния размера партии на стоимость ЛА принимается 80% закономерность освоения, см. [107]. При этом предполагается, что при увеличении партии вдвое стоимость ЛА снижается на 20%, т. е. становится равной 80%. Эта закономер­ ность может иметь место в ограниченном диапазоне, при этом

72