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

предполагается, что существенных модификаций не производит­ ся. Математически 80%-ную закономерность освоения можно вы­ разить приближенно в форме

где Qi — стоимость первого экземпляра, Q„ — стоимость п-го эк­ земпляра рассматриваемого типа БЛА.

Не меньшее значение имеет месячный выпуск. Чем месячный выпуск больше, тем накладные расходы, приходящиеся на один ЛА, будут, меньше. Для иллюстрации этого приводим стоимости БЛА СШ А класса ВВ «Фолкон» при начальном этапе серийно­ го производства. Первоначальная стоимость БЛА была 88500 дол­ ларов; когда выпуск достиг 100 снарядов в месяц, стоимость ста­ ла 25000 долларов, при выпуске 250 снарядов в месяц стоимость

только уменьшение накладных расходов, но и влияние освоения процесса производства.

Общую себестоимость БЛА можно представить в виде следу­ ющих двух зависимостей, пригодных для анализа и оптимизации

где Qcn — себестоимость снаряда; GK и G-т — веса конструкции и топлива; qK и qT— удельные стоимости конструкции и топлива; Q,п. н — стоимость полезной нагрузки (системы управления и це­ левой нагрузки).

Если анализируемый агрегат существенно отличается по удельной стоимости от остальной конструкции, то его следует выделить.

2.3. Затраты на эксплуатацию БЛА

Затраты на эксплуатацию зависят не только от размеров и веса БЛА, но и от его типа и особенностей системы управления, двигательной установки и конструкции. От веса и размеров БЛА зависят следующие эксплуатационные затраты: на стартовую позицию (стартовая установка, шахта, ракетоноситель), нц зда­ ния и сооружения для хранения, профилактических осмотров, контрольных испытаний. Значительные затраты в особенности для снарядов ПВО идут на эксплуатацию наземного (или кора­ бельного) комплекса системы обнаружения целей и системы уп­ равления снарядом.

73

Эксплуатационные затраты состоят из затрат на различного рода материальные ценности (здания, сооружения, транспортные средства, радиолокационные станции, приборы контроля и управ­ ления, запасные части) и затрат на содержание обслуживающего персонала.

Для иллюстрации относительной величины стоимости матери­ альных ценностей стартовой позиции приведем следующие при­ меры. Для межконтинентальной баллистической ракеты СШ А «Атлас F» стоимость ракеты, зданий, сооружений и оборудова­ ния, установленных на стартовой позиции составляли следующие относительные величины от всех затрат [83]:

Зенитная ракета СШ А низких и средних высот «Хоук» явля­ ется элементом передвижного комплекса, включающего, кроме ракет, радиолокационные станции, генератор электрического то­ ка, мастерские для мелкого ремонта и разное другое оборудова­ ние. Вес всего оборудования батареи, обслуживающего 6 ракет, составляет 42300 кгс. Вес же 6 ракет 3500 кгс [86], т. е. составляет только 7,7% от веса всего комплекса. Конечно, следует учитывать и тот факт, что израсходованные на батарее 6 ракет могут быть заменены другими. Однако, как видно из приведенных весов, стоимость наземного оборудования должна составлять значитель­ ную часть от всех затрат на систему оружия.

В статье [105] приводятся, например, следующие средние за­ траты в СШ А на производство наземного оборудования в процентах от стоимости всей системы оружия:

Следует заметить, что для УРС классов ВВ и ВЗ затраты носитель не учтены.

Влияние самого БЛА на стартовый комплекс будет в новном через те элементы комплекса, которые связаны с сом ракеты и ее объемом, последний — Почти пропорционален весу. Это — стартовая установка, стартовая шахта, транспорт- * ные и подъемные устройства, хранилища БЛА и топлива, соору­

жения для профилактического контроля и ремонта и др.

Для приведенных выше примеров БЛА «Атлас F» и «Хоук» в первом случае 40% затрат, а во втором случае 40% общего

74

веса комплекса ракеты связаны с весом и объемом ракеты (не включая стоимости и веса самих ракет). Таким образом, для ракеты «Атлас» затраты на внеракетные элементы комплекса, зависящие от веса и объема ракеты, будут в 2,7 раза больше затрат на ракету. Для ракеты «Хоук» аналогичные элементы комплекса весят в 5,3 раза больше самих ракет, вес всего ком­ плекса в 13 раз больше веса ракет.

Если обратиться к авиационным ракетам, то, например, по­ летный вес самолета F-111 в Г2 раз больше веса подвешиваемых на самолет 6 ракет «Феникс». Вес бомбардировщика В-52 в 20 раз больше веса двух снарядов «Хаунд-Дог», подвешиваемых на самолете.

Для баллистических ракет «Поларис», запускаемых с под­ водных лодок, еще большее соотношение между весом подлод­ ки и весом установленных на ней ракет: вес подлодки приблизи­ тельно в 30 раз больше веса ракет.

Приведенные примеры показывают, что при проектировании БЛА, имеющих сравнительно сложные стартовые и эксплуатаци­ онные устройства и сооружения, большое критериальное значе­ ние приобретает полетный вес.

Для БЛА, в особенности для систем ПВО и ПРО, большой удельный вес в общих затратах на комплекс составляет стои­ мость радиолокационных систем обнаружения целей и наведения на них снарядов. Однако эксплуатация радиолокационных и в особенности связных систем в течение нескольких лет может по­

идет на рабочую силу [123].

При выборе системы управления БЛА необходимо учитывать возможные эксплуатационные расходы и стоимость не только бортовой аппаратуры, но и внеснарядного оборудования и соору­ жений. При сравнении различных систем управления можно учи­ тывать только разность указанных затрат.

3. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИИ ВЕСА ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ НА ПОЛЕТНЫЙ ВЕС

При решении этой задачи полагаем, что решение производит­ ся на этапе предэскизного проектирования, когда размеры' ЛА, вес топлива и тяга двигателей еще окончательно не зафиксиро­ ваны. Предполагается, что произведено предварительное опреде­ ление полетного веса, исходя из намеченной полезной нагрузки. Изменяя вес полезной нагрузки, предполагается, что летно-так­ тические характеристики ЛА должны оставаться неизменными. Это достигается путем соответственного изменения веса топлива,

7 5

тяги двигателей, площади крыльев, размеров корпуса и других агрегатов.

Траекторию полета и характерные тактические скорости (на­ чальная, средняя и конечная) считаем неизменными. Зависи­ мость V [t) не всегда можно сохранить неизменной. Например, при наличии участка пассивного полета при изменении ак или рт,

как видно из формулы (1.83), значение Ѵк должно измениться и, следовательно, согласно формул (1.35) или (1.37) должно измениться соответственно уравнение (1.33) или (1. 36). Однако, если сохраняются значения скоростей У0, Уср и Ѵк, то возможные изменения импульса скоростного напора будут величинами вто­

рого порядка малости по сравнению с изменениями Ѵк. Об этом смотрите пояснение после выражения (1.38) в разд. 3 гл. 1. Если для аппроксимации закона скоростей пользоваться уравнением (1. 30), то оно остается неизменным при заданных значениях У0,

Уср, Ѵк.

Вопрос, излагаемый в данном разделе, автором был решен в работе і[20]. Предлагаемое ниже решение, оставаясь в принци­ пе аналогичным, несколько упрощено и уточнено.

Рассмотрим бесконечно малое изменение полезной нагрузки dGn. н. При этом изменится полетный вес на dG 0 и, следователь­ но, для обеспечения заданных летно-тактических свойств должен изменяться вес конструкции и вес топлива. Таким образом, мож­ но написать

сЮ0= dОп н -фdGK-|- dGT.

Изменение веса конструкции при этом будет складываться из следующих элементов:

1) изменения веса конструкции-части корпуса, содержащей полезную нагрузку, см. вывод формулы (1.3),

iJlj//GI[in

2) изменения веса конструкций, зависящего непосредственно от полетного веса

P?dG0;

3) изменения веса емкостей топлива adG1;

4) изменения веса конструкции, вызванного «масштабным эффектом», т. е. изменением относительных весов при изменении полетного веса

76

Изменение веса топлива будет вызываться:

1)изменением полетного веса

М° 0;

2)«масштабным эффектом» аэродинамического сопротив­

ления

О «масштабном эффекте» более подробно см. ниже. Общее изменение полетного веса будет

характеризует кратность возрастания величины dG0 по отноше­ нию к (1 + Рф)<іОп.н, поэтому назовем ее коэффициентом роста (этот термин распространен в отечественной и зарубежной лите­ ратуре). Следовательно,

в более простом виде, если отнести вес конструкции части кор-

77