Выездная рабочая группа межведомственной комиссии по сдаче-приемке ОКР «Разработка технологий проектирования и имитационного моделирования для супер-ЭВМ на основе базового программного обеспечения» в части создания пилотной версии компьютерной модели для отработки новых образцов ракетно-космических систем (далее - Компьютерная модель), в ФКП «НИЦ РКП» с 8 по 9 ноября 2012 г. провела приемочные испытания пилотной версии компьютерной модели для отработки новых образцов ракетно-космических систем. Работа рабочей группы проходила в здании создаваемого Центра информационного обеспечения и контроля качества испытаний ракетно-космической техники.

На приемочные испытания пилотной версии Компьютерной модели были представлены:

- Программа и методика приемочных испытаний пилотной версии компьютерной модели для отработки новых образцов ракетно-космических систем.

- Техническое задание на выполнение ОКР по теме «Разработка технологий проектирования и имитационного моделирования для суперЭВМ на основе базового программного обеспечения» с дополнениями (далее - ТЗ).

- Документация на пакеты программ ЛОГОС, ЛЭГАК-ДК и их связи, и дистрибутивы адаптированных пакетов программ ЛОГОС и ЛЭГАК-ДК версии 4.0 на электронном носителе.

- Научно-технические отчеты по тестированию, верификации и валидации пакетов программ ЛОГОС и ЛЭГАК-ДК на задачах для элементов компьютерных моделей и сводный научно-технический отчет.

- Карточки задач с указанием контролируемых параметров и их эталонных значений для каждой детальной компьютерной модели прототипов реальных изделий ракетно-космической техники.

- Протокол предварительных испытаний пилотной версии компьютерной модели для отработки новых образцов ракетно-космических систем.

- Заключение комиссии по предварительным испытаниям о передаче компьютерной модели для отработки новых образцов ракетно-космических систем в опытную эксплуатацию.

- Акты ввода в опытную эксплуатацию программно-аппаратных комплексов на предприятиях ракетно-космической отрасли (ФКП «НИЦ РКП», ОАО КБХА и ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс»).

Комиссией были заслушаны доклады представителей ФКП «НИЦ РКП» (В.Ю. Рябых), ОАО КБХА (С.В.Чембарцев), ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ Прогресс» (В.С.Горащук) о результатах работ по проекту.

Приемочные испытания были проведены для следующих основных элементов пилотной версии Компьютерной модели:

1) адаптированные пакеты программ ЛОГОС и ЛЭГАК-ДК версии 4.0;

2) детальные компьютерные модели для реальных изделий ракетно-космической техники и стендовых систем, предназначенные для решения следующих задач:

• течение продуктов сгорания в камере и сопле ЖРД;

• течение охладителя в тракте охлаждения камеры;

• моделирование напряженно-деформированного состояния элементов камеры сгорания;

• моделирование течения реального газа в проточной части турбины турбонасосного агрегата (ТНАГ);

• моделирование НДС элементов ТНАГ;

• течение продуктов сгорания в КС, сопловой части ЖРД и газодинамической трубы (ГДТ) высотного стенда;

• течение жидкости в клапане стенда;

• течение жидкости в фильтре стенда;

• течение жидких компонент топлива в форсунках ЖРД;

• обтекание РН на активном участке полета;

• прочность бака «О» РН;

• бронезащита РН;

• ветровые нагрузки на РН;

• жесткость размерностабильной несущей конструкции телескопа;

• тепловой режим иллюминатора гермоотсека космического аппарата.

Приемочные испытания Компьютерной модели проводились на средствах вычислительной техники ФКП «НИЦ РКП», включая компактную супер-ЭВМ АПК-1, а также на вычислительных ресурсах супер-ЭВМ ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» в режиме удаленного доступа. Все оборудование работало в штатном режиме.

Испытания подтвердили количественные и качественные характеристики компьютерной модели, в том числе функциональные характеристики, наличие и комплектность документации, содержание документации требованиям ТЗ и нормативным документам.

В ходе выполнения работ по созданию компьютерной модели для отработки новых образцов ракетно-космических систем, состоящей из: «виртуальной модели элементов жидкостного ракетного двигателя», «виртуальной модели системы «стенд-двигатель», «виртуальной модели элементов ракеты-носителя (РН)», были решены следующие практические задачи в интересах создания новых и модернизации существующих образцов ракетно-космической техники:

• определение аэродинамических характеристик РН «Союз-2» для космодрома «Восточный»;

• расчет ветровых нагрузок на РН «Союз-2» на стартовом комплексе;

• расчет прочностных характеристик элементов РН «Союз-2»;

• расчет прочности элементов камеры сгорания ЖРД РД0146;

• моделирование течения продуктов сгорания в камере сгорания ЖРД РД0146;

• расчет прочности элементов турбонасосного агрегата горючего ЖРД РД0146;

• расчеты течений в элементах стендов, предназначенных для испытаний двигателя РД0146;

• расчет газодинамических течений в сопловой части двигателя РД0146 и газодинамической трубе стенда.

Применение компьютерной модели для отработки новых образцов ракетно-космических систем позволило:

• подтвердить возможность проверки характеристик двигателя РД0146 с различным диаметром сопла (960 мм и 1250 мм) в высотных условиях работы на стенде НИЦ РКП;

• использовать результаты моделирования при разработке агрегатов двигателя РД0146;

Тем самым подтверждено, что компьютерная модель для отработки новых образцов ракетно-космических систем соответствует требованиям ТЗ, проведенные верификационные и валидационные расчеты выполнены в полном объеме и подтверждают работоспособность адаптированного БПО для всех классов задач, определенных в ТЗ а результаты моделирования на адаптированной версии БПО выбранных компьютерных моделей обеспечивают совпадение с эталонными значениями.

Рабочая группа рекомендовала продолжить работы по Проекту «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий» с целью создания промышленной версии отечественного программного обеспечения имитационного моделирования и компьютерных моделей на предприятиях Роскосмоса.

Также предлагается ввести в практику отработки критических режимов работы изделий ракетно-космических систем обязательное полномасштабное расчетное обоснование на базе их компьютерных моделей перед зачетными натурными испытаниями. Для того требуется ввести в процесс подготовки специалистов предприятий ракетно-космической отрасли обязательную практику обучения имитационному моделированию на супер-ЭВМ. С целью решения актуальных практических задач по разработке и отработке новых образцов ракетно-космической техники необходимо существенно увеличить вычислительные ресурсы гражданского сегмента ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» с учетом предоставления ресурсов на договорной основе и планов создания отраслевого вычислительного центра.

Межведомственная рабочая группа дала заключение о применимости и вводе в эксплуатацию Компьютерной модели для отработки новых образцов ракетно-космических систем.

Для справки :

Компьютерная модель включает «виртуальную модель элементов жидкостного ракетного двигателя», «виртуальную модель системы «стенд-двигатель», «виртуальную модель элементов ракеты-носителя (РН)» (далее – «Виртуальная модель элементов РКТ») и состоит из:

• комплекса адаптированных (специализированных) программных средств компьютерного моделирования напряженно-деформированных, тепловых состояний, аэрогазодинамических и гидравлических течений, описывающих поведение конструкций изделий РКТ и их отдельных элементов в условиях реальной эксплуатации;

• исчерпывающей информации по постановкам задач, тестированию, верификации и валидации адаптированных программных средств, доказательно подтверждающую достоверность численного решения (моделирования) рассматриваемых (заявленных) классов задач прочности, тепломассопереноса и аэрогазодинамики изделий ракетно-космической техники и ее отдельных элементов (ракетоносителей, жидкостных ракетных двигателей, стендовых систем);

• детальных компьютерных моделей прототипов реальных изделий ракетно-космической техники (РН, стендов для отработки ЖРД) и их отдельных элементов (РН, ЖРД, стендов для испытаний ЖРД), представляющих собой совокупность дискретных моделей (конечных объемов и конечных элементов), подробно описывающих геометрию исследуемых объектов и условия взаимодействия их отдельных элементов, базы данных теплофизических и механических характеристик подвижных сред (газов и жидкостей) и деформируемых конструкционных материалов, начальные и граничные условия, соответствующие режимам эксплуатации.

• «Виртуальная модель элементов жидкостного ракетного двигателя» - это совокупность комплексов программных продуктов, связанных между собой по форматам передачи данных, интегрированных в существующий процесс проектирования ракетных двигателей и реализованных в виде методики имитационного моделирования, апробированной на компьютерных моделях прототипов элементов жидкостного ракетного двигателя.

• «Виртуальная модель системы «стенд-двигатель» - это совокупность программных средств, воспроизводящих работу сопловой части двигательной установки на стенде и реализованных в виде методики имитационного моделирования, апробированной на компьютерных моделях прототипов стендовых систем.

• «Виртуальная модель РН» - это совокупность комплексов программных продуктов, связанных между собой по форматам передачи данных, интегрированных в существующий процесс проектирования ракет космического назначения и реализованных в виде методики имитационного моделирования, апробированной на компьютерных моделях прототипов элементов ракет космического назначения.

Некоторые слайды из презентаций докладов: