[Из песочницы] О команде ракетчиков, которые смогут29.08.2020 22:03

Немного о себе

Так случилось, что я после школы поступил учиться в Московский авиационный институт (МАИ) на 601 кафедру, аэрокосмический факультет. Учился я проектированию космических аппаратов и разгонных блоков. С 2004 года я пошёл работать в проектный отдел КБ «Салют» (ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева»). Попал я в сектор, который занимался проектированием Ангары и модернизацией Протона. С 2008 года я работал в должности заместителя руководителя Проектно-исследовательского центра ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева», а в 2014 году я основал свою частную компанию «КосмоКурс», куда и ушёл работать с головой. Данная статья является обобщением моего опыта в области создания ракет-носителей и формирования команды, которая эти ракеты должна создавать.

Сама статья

Мне часто задают вопрос — почему ты скептически относишься к заявлениям коллективов о создании ракет? Обычно я отвечаю парой фраз или слов в стиле закона сохранения нормо-часов в природе. Но мне в ответ «прилетает», что это всё голословно. Ну чтобы не быть голословными, давайте рассмотрим условно классический пример жидкостной сверхлёгкой ракеты для выведения спутников. Примем, что конструкция её достаточно классическая и стандартная, без многоразовости и прочих модных штуковин. А количество ступеней может быть от двух до трёх.
Попробую вам рассказать какая-же минимальная команда нужна, чтобы создать свою собственную ракету, кто нужен для того, чтобы эту ракету спроектировать. Самый первый секрет в том, что надо проектировать не ракету, а комплекс, который помимо ракеты включает в себя вопросы наземной инфраструктуры (космодром + ЦУП), а также вопросы организации производства и испытаний. Ну начнём.

Специалисты по общему проектированию. Которые ведут увязку всего комплекса в целом. По ракете задают основную концепцию, курируют весовую сводку и параметры всех систем, отслеживают соответствие друг другу всех систем ракеты и комплекса. Тут должно работать минимум 3 специалиста.
Компоновщики. Это такие продвинутые специалисты по конструкции, которые прорабатывают (прорисовывают) и увязывают всю ракету. Они также определяют взаимодействие ракеты с наземным оборудованием, рассчитывают все массово-центровочные и инерционные характеристики. Предварительные расчёты на прочность тоже делают они. Тут должно работать минимум 4 специалиста.
Баллистики. Эти специалисты совместно с проектантами проводят проектно-баллистический анализ и определяют все характеристики ракеты. Потом они постоянно сопровождают проект, проводя поверочные расчёты. Они учитывают все требования по назначению (тип орбиты, масса и т.п.) и ограничения. В качестве ограничений в основном выступают поля падения, скоростной и тепловые потоки при сбросе головного обтекателя и при отделении ускорителя первой ступени, допустимые перегрузки и прочие динамические ограничения. Некоторые из ограничений известны сразу, некоторые появляются в ходе проектирования, а некоторые в ходе аж лётных испытаний. Тут должен работать минимум 1 специалист.
Динамики полёта. Это такие более глубокие баллистики, которые рассматривают ракету уже не как материальную точку, а как тело, которое может вращаться под действием внешних сил и управляющий воздействий. Правда потом должны учитываться реальные жёсткости ракеты, колебания топлива в баках, резонансы и неточности системы управления. Их основная работа — это подбор законов управления ракетой и стохастический анализ, который показывает реальные точности, отклонения и потребности в управлении с заданной вероятностью. У них в качестве ограничений выступает множество отклонений всех параметров и систем ракеты, а также вероятностный характер внешних воздействий. Тут должно работать не менее 3 специалистов.
Аэродинамики. Специалисты по взаимодействию ракеты с атмосферой. От них нужны круговые продувки ракеты и её отделяющихся частей, а потом подтверждение и уточнение этих характеристик на испытаниях в аэродинамических трубах. Тут должно работать минимум 2 специалиста, им же ещё испытания организовывать.
Тепловики. Они рассчитывают внешнее тепловое воздействие на конструкцию, распределение тепла по ракете, определяют потребные параметры теплозащиты, теплоизоляции и термостатирования. При этом проверять они должны всё, от корпуса, до приборов. Тут должен работать минимум 1 специалист.
Прочнисты. В первую очередь прочнисты должны определить все нагрузки, действующие на ракету на всех этапах её эксплуатации, в том числе при хранении и транспортировке. Потом они выполняют поверочные расчёты всей конструкции. Также они определяют собственные частоты колебаний, жёсткости, податливости и распределение ударных нагрузок. Тут должно работать минимум 2 специалиста.
Технологи. Они работают в тесном контакте с компоновщиками и прорабатывают конструкцию на технологичность. Они определяют типовые технологические процессы производства. Потом они прорабатывают вопросы организации производства. По сути это должен быть план всего завода со штатным расписанием и требованиям по квалификации работников. Тут должно работать минимум 2 специалиста.
Специалисты по надёжности. Название говорит само за себя. Они рассчитывают надёжность, дают рекомендации по резервированию и определяют требования к проведению испытаний для подтверждения требований надёжности и безопасности. Они курируют такой страшный документ как анализ видов, последствий и критичности отказов. Тут должен работать минимум 1 специалист.
Специалисты по наземной эксплуатации. Они формируют все требования к наземной инфраструктуре и формируют технологию работы с ракетой при наземной эксплуатации. Это по сути специалисты по общему проектированию, но в области наземного оборудования и эксплуатации. Также эти специалисты совместно с проектантами курируют вопросы оценки воздействия комплекса на окружающую среду, проводя все необходимые расчёты. Тут должен работать минимум 1 специалист если потом заказывать работу по проектированию наземных систем кооперации. Если проектирование наземных систем оставить себе, то тут нужно ещё минимум 5 специалистов.
Специалисты по системам управления. Это по сути специалисты по общему проектированию, но в области систем управления. Они формируют основные требования к системам управления и телеметрии, обеспечивая взаимную увязку со смежными системами. Также они формируют перечень всех датчиков, потребителей электроэнергии и т.п. Тут должен работать минимум 1 специалист если потом заказывать работу по системам управления и телеметрии кооперации. Если проектирование систем управления и телеметрии оставить себе, то тут нужно ещё минимум 8 специалистов.
Специалисты по пневмогидравлическим системам. Эти специалисты проектируют всё, что связано с трубопроводами и клапанами. Это гидравлические, прочностные, тепловые и прочие сопутствующие расчёты. Тут должно работать минимум 4 специалиста.
Специалисты по двигателям. Это проектанты по двигателям. В случае, если они выполняют только функции общего проектирования по двигателям, а дальше передают работу кооперации, то достаточно 2 специалистов. Если они сами разрабатывают двигатели, то на один двигатель надо минимум 5 специалистов, на два — 7 специалистов, на три — 8 специалистов.

Итого мы видим, что если вы ходите ориентироваться на команду высококлассных специалистов, которые обладают значительным опытом, прекрасной работоспособностью и умеют работать друг с другом, то надо минимум 27 специалистов только, чтобы спроектировать ракету (комплекс). А если учесть, что мы живём в реальном мире, то нужно минимум 35 специалистов, которые знают, что делать. Если ориентироваться на свои силы, как SpaceX, то в идеальном мире нужно минимум 47 специалистов, а в реальном минимум 55–60 специалистов. Многие заметят, что я не учёл кучу вспомогательных специалистов, рабочих, да и вообще конструкторов для выпуска КД маловато. Но моей целью было показать прям минимум-минимум.
Теперь про заявления и желания. Мечты, что можно работать удалённо и на пол ставки, а также брать перечисленных мной работников на аутсорс, так и остаются мечтами. Я таких успешных примеров не знаю. Да и работа этих специалистов в ходе проекта ведётся без передышки и с большим напрягом, идут постоянные уточнения, переделки и доработки. Исключение составляет организация собственного проектного офиса численностью до 10 специалистов. А все работы по комплексу отдаются на аутсорс, например, в Роскосмос. По такой схеме вроде сейчас идут S7 Space. Следующая проблема — часто проектом называют презентации на 20 или аж целых 100 листиков. Действительно, для формирования предварительного облика ракеты достаточно 2–3 «натасканных» специалистов. И они в течении недели сформируют облик ракеты и ещё в течении недели-двух оформят это всё в красивый документ. Так вот это не проект, а ориентировочные предложения. Далее всё это перепроверять и пересчитывать года три минимум (итерации + стадии проектирования). Иногда предлагают после такой «прикидочной» работы сразу переходить к изготовлению опытного образца. Это всё предлагается от того, что перечисленных мной специалистов на горизонте не видно или кажется, что они не нужны. Так вот выпустить КД на опытный образец ракеты проще простого, если проработку и уточнения не проводить. Но весь результат можно сразу выкинуть на помойку, ну или на полочку поставить.
Вот получилась такая неплохая памятка, сколько нужно специалистов и зачем. Надеюсь это многим поможет более правильно провести оценку своих идей и предложений в области создания ракет. Я не показал, как распределён наём этих специалистов по времени. Но могу подсказать, что если вы правильно подберёте данное количество именно этих специалистов, то через три года у вас очень вероятно полетит ваша ракета. Правда для этого вам нужно будет ещё организовать производство и возвести всю необходимую наземную инфраструктуру. Но это уже совсем другая история.