VIII. ПРОГНОЗАЯ ОЦЕНКА ЗАТРАТ НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ

Эксплуатация ТКС ЛА многоразового использования подразделя­ется на целевую эксплуатацию - выполнение транспортных операций и техническую эксплуатацию - работы, связанные с поддержанием их в со­стоянии технической готовности.

Техническое обслуживание ТКС ЛА включает профилактические ме­роприятия, выполняемые с целью поддержания и частичного восста­нов­ления требуемого уровня качества, надежности и долговечности ТКС ЛА. и его подсистем.

Затраты на эксплуатацию ТКС ЛА состоят из затрат на топливо и ра­бочие компоненты, затрат на техническое обслуживание и амортизацион­ных отчислений. В критерии "стоимость программы ТКС" сум­ма этих за­трат на весь прогнозируемый период составляет текущие затраты (се­бе­стои­мость) на выполнение транспортной программы.

Величины названных элементов затрат могут быть прямым сче­том отнесены на единичную (типовую) транспортную операцию.

Затраты на топливо определяются его составом и массой. Зат­раты на единицу массы жидкого топлива следует определять в зави­симости от за­трат на единицу массы окислителя и горючего с уче­том соотношения компонентов:

, (25)

где - затраты на единицу массы топлива;

- затраты на единицу массы горючего;

- затраты на единицу массы окислителя;

- отношение массового секундного расхода окислителя к массо­вому секундному расходу горючего.

Затраты на топливо в расчете на одну транспортную операцию со­ставляют:

, (26)

где - масса топлива полностью заправленного ЛА;

- стоимость единицы массы топлива.

Затраты на техническое обслуживание зависят от стартовой массы ТКС ЛА. и кратности его использования и могут быть опреде­лены как

, (27)

где - стартовая масса ТКС ЛА,

- коэффициенты, определяемые эмпирически.

Величина амортизационных отчислений, отнесенная на одну транс­портную операцию, определяется стоимостью изготовления ТКС ЛА., за­тратами на НИОКР и дооснащение наземного комплекса. Амортизация стоимости изготовления ТКС ЛА. определяется как

, (28)

где - среднесовокупные затраты на изготовление одного КЛА;

- кратность использования;

- срок эксплуатации.

Амортизация НИОКР ТКС ЛА рассчитывается по следующей фор­муле:

, (29)

где - затраты на НИОКР ТКС ЛА;

- кратность использования

- срок эксплуатации ТКС ЛА;

- количество ТКС ЛА, необходимое для выполнения программы транспортных операций.

Амортизация наземного комплекса:

, (30)

где - затраты на дооснащение наземного комплекса;

- кратность использования ЛА;

- срок эксплуатации ЛА,

- количество ЛА, необходимое для выполнения программы транс­портных операций.

Общая величина амортизационных отчислений в расчете на одну транспортную операцию имеет вид:

, (31)

IX. МЕТОДИКА ПРИБЛИЖЕННОГО РАСЧЕТА МАССОВЫХ И  ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

В общем случае проектные параметры ТКС ЛА следует выбирать из условий минимизации затрат на выполнение определенной программы

В рассматриваемой работе стоит задача выбора величины массы по­лезной нагрузки ТКС ЛА многоразового использования и его крат­ности по критерию «минимум стоимости годовой программы ТКС» .

Использование данного критерия для сравнительной оценки со­вер­шенства многоразовых систем имеет смысл при условии выведения грузов на одинаковые орбиты (выполнение типовых транспортных операций), что в первом приближении означает достижение заданной конечной скорости

, (32)

где - конечная скорость;

- удельная тяга двигателей i -ой ступени,

- относительная конечная масса i -ой ступени,

- суммарные потери скорости при выведении.

Для определения оптимальных по принятому критерию значений массы полезной нагрузки и кратности использования ТКС ЛА нужно опре­делить зависимости элементов стоимости программы от значений назван­ных характеристик ТКС ЛА. В предыдущих разделах выявлено, что вели­чины элементов стоимости следует прогнозировать в зави­симости от сле­дующих параметров ТКС ЛА.(см. табл. 1)

Таблица 1.

Стартовая масса
Масса конструкции
Масса бортового оборудования
Масса системы спасения
Тяга двигательной установки
Кратность использования
Масса топлива

Поэтому для решения задачи нужно сделать некоторые допуще­ния, позволяющие определить значения , , , в зависимости от массы полезной нагрузки ТКС ЛА. Примем, что мно­горазовая система имеет 2 ступени, на каждой ступени установлено по одному двигателю (топливо РГ-1 + О₂), первая ступень оснащена реактивно-парашютной сис­темой спасения, вторая - осуществляет гори­зонтальную посадку, бортовое оборудование и аппаратура разделены по обеим ступеням.

В таблице 2 приведены показатели, с помощью которых можно по­лучить укрупненные зависимости между , , , и массой полезной нагрузки ТКС ЛА. ();

Таблица 2.

Тяговооруженность 1-ой ступени		1,4
Тяговооруженность 2-ой ступени		1,0
Удельная масса двигателей 1-ой ступени		0,02
Удельная масса двигателей 2-ой ступени		0,025
Коэффициент эмпирической зависимости между мас­сой топлива и массой топлив­ного отсека 1-ой сту­пени		0,04
Коэффициент эмпирической зависимости между массой топлива и массой топлив­ного отсека 2-ой сту­пени		0,1
Коэффициент эмпирической зависимости между массой бортового оборудования и полной массой ракет­ного блока 1-ой ступени		0,02
Коэффициент эмпирической зависимости меж­ду массой бортового оборудования и полной массой ракет­ного блока 2-ой ступени		0,02
Коэффициент эмпирической зависимости меж­ду массой средств спасения ракетного бло­ка 1-ой ступени и массой его конструкции		0,15
Коэффициент эмпирической зависимости между массой средств спасения ракетного бло­ка 2-ой ступени и массой его конструкции		0,25
Удельная тяга двигателей 1-ой ступени
Удельная тяга двигателей 2-ой ступени
Относительная масса полезной нагрузки 1-ой сту­пени
Относительная масса полезной нагрузки 2-ой сту­пени
Относительная масса конструкции 1-ой ступени		0,2

Используя приближенные методы расчета, получим: Стартовая масса ТКС ЛА:

: (33)

; (34)

; (35)

; (36)

; (37)

; (38)

; (39)

; (40)

Масса конструкции ТКС ЛА:

; (41)

Масса бортового оборудования ТКС ЛА:

(42)

Масса топлива ТКС ЛА:

;(43)

Масса средств спасения ТКС ЛА:

(44)

Тяга двигателей ТКС ЛА:

; (45) ; (45)