Реферат: Буран
Облик носителя в существующем виде определился тоже далеко не сразу, и пакетная его компоновка не случайна. Возглавивший в 1975 г. ведущую ракетно-космическую фирму страны, получившую тогда же название НПО Энергия , академик В.П.Глушко весьма благоволил к концепции универсальной системы из множества стандартных ракетных блоков. Между тем, пятнадцатью годами раньше, в начале разработки легендарной Н1, такую схему исследовал Королев и отказался от нее как от самой неэффективной по массе. С другой стороны, реализованный Сергеем Павловичем моноблочный вариант, во-первых, требовал сложных, долгих и дорогих наземных испытаний. Во-вторых, главное он исключал перевозку готовых блоков с заводов в Москве, Днепропетровске и Куйбышеве на космодром; на Байконуре пришлось бы строить новый гигантский производственный комплекс. Для будущих программ это, может быть, было и приемлемо, но военных категорически не устраивало. Победил компромисс.
Корабль должен был состоять из трех частей: носовой (конической), с кабиной экипажа и рулевыми двигателями, средней (цилиндрической), с объемистым грузовым отсеком, и кормовой, с двигателями довыведения, орбитального маневрирования и топливом для них. В атмосферу аппарат должен был входить вперед коническим носом, с некоторым углом атаки этого достаточно, чтобы на тех скоростях получить определенное аэродинамическое качество, скользящий управляемый спуск. Посадка же предполагалась по парашютно-ракетной системе, на выдвижные опоры-амортизаторы.
|
|
Условные обозначения: |
Предложенная схема имела колоссальное преимущество отсутствовали крылья, большую часть времени бывшие паразитной массой. К достоинствам предложенной схемы можно также отнести следующее:
- имелся серьезный практический задел по спускаемым аппаратам с небольшим аэродинамическим качеством (КК "Союз", боеголовки баллистических ракет);
- имелись и давно использовались в Воздушно-десантных войсках сложные парашютные системы (с тормозными РДТТ), позволяющие осуществлять мягкую посадку тяжелых объектов;
- снимались жесткие требования по точности приземления;
- отпадала необходимость в дорогой и сложной наземной инфраструктуре (в первую очередь аэродромов);
- конструкция космического корабля без крыльев и оперения по сравнению с крылатым ОК конструктивно является более простой и легкой при равной прочности, имеет меньшую омываемую площадь (что снижает массу теплозащиты), более простые алгоритмы управления, что в конечном итоге приводит к большей эффективности в эксплуатации
А к главному недостатку малую дальность бокового маневра при спуске. Нужна же была большая, что диктовалось элементарным соображением: в отличие от американцев с их раскиданными по всему миру авиабазами (а аварийные полосы для Шаттла сооружены по всему миру, от острова Пасхи до Марокко), у нас была только территория СССР - много, но недостаточно. И только три полосы (на Байконуре, в Крыму и у озера Ханка на Дальнем Востоке)... Сесть же на них нужно было с любого витка!
Проблему пытались решить: корпус корабля стал в сечении треугольным, однако это были полумеры. В общем, схема однокилевой бесхвостки с переменной стреловидностью передней кромки крыла напрашивалась, но решающим фактором стала не аэродинамика. Как раз здесь сказалось положение догоняющих: к этому времени облик американской системы после многократных изменений был, наконец, утвержден. И сработало классическое, увы, в нашей оборонке мнение: американцы не глупее, делайте, как у них!
Промежуточный вариант ОК "Буран" предусматривал установку воздушно-реактивных двигателей (ВРД). Это обуславливалось следующим: в связи с тем, что все аэродромы для посадки "Бурана" расположены на территории бывшего СССР, в течении суток возникало достоточно много витков, посадка с которых невозможна. Из этой ситуации могло быть два принципиальных выхода: расширить количество аэродромов (но "Буран" создавался как военный объект, а стратегические союзники были расположены "компактно" к границам СССР, Куба же была слишком близка к территории потенциального противника), либо повысить энерговооруженность атмосферного участка за счет установки ВРД. Конструкторы выбрали второй путь.
В дальнейшем (по техническим причинам) от использования на штатном ОК "Буран" ТРД в конце концов отказались (испытав воздушно-реактивную двигательную установку в реальных атмосферных полетах самолета-аналога БТС-002), однако в связи с тем, что изготовление и оборудование летных образцов (первой серии) уже шло полным ходом, конструктивно-силовую схему планера менять было поздно и ниши в ХЧФ под установку двигателей зашили панелями обшивки и закрыли гибким теплозащитным покрытием.
После необходимых доработок, транспортировки на космодром, испытаний и подготовки к старту, напряженный труд десятков тысяч людей завершился триумфом 15 ноября 1988 года.
Многоразовая космическая система "Энергия - Буран"
Орбитальный корабль "Буран"
Работы над многоразовым орбитальным кораблем были начаты в 1974 году в рамках подготовки "Комплексной программы НПО "Энергия". Это направление работ было поручено главному конструктору И.Н.Садовскому. Заместителем главного конструктора по орбитальному кораблю был назначен П.В.Цыбин. Центральным вопросом при определении технического облика орбитального корабля был выбор его принципиальной схемы. На начальном этапе рассматривались два варианта схемы: первый - самолетная схема с горизонтальной посадкой и расположением маршевых двигателей второй ступени в хвостовой части; второй - схема "несущий корпус" с вертикальной посадкой. Основное ожидаемое преимущество второго варианта - предполагаемое сокращение сроков разработки за счет использования опыта и заделов по кораблям "Союз". В результате дальнейших исследований была принята самолетная схема с горизонтальной посадкой как наиболее отвечающая требованиям, предъявляемым к многоразовым системам. Проектные исследования, проведенные в направлении оптимизации многоразовой космической системы в целом, определили вариант системы, в котором маршевые двигатели были перенесены на центральный блок II ступени носителя. Энергетическая и конструктивная развязка ракетной системы выведения и орбитального корабля позволила проводить независимую отработку носителя и орбитального корабля, упростила организацию работ и обеспечила одновременную разработку универсальной сверхтяжелой отечественной ракеты-носителя "Энергия". Головным разработчиком орбитального корабля являлось НПО "Энергия", в сфере деятельности которого было создание комплекса бортовых систем и агрегатов для решения задач космического полета, разработка программы полета и логики работы бортовых систем, окончательная сборка корабля и его испытания, увязка наземных комплексов для подготовки и проведения пуска и организация управления полетом. Создание по ТЗ НПО "Энергия" несущей конструкции корабля - его планера, разработка всех средств спуска в атмосфере и посадки, в том числе тепловой защиты и бортовых систем, изготовление и сборка планера, создание наземных средств его подготовки и испытаний, а также воздушная транспортировка планера, корабля и ракетных блоков были поручены специально созданному для этих целей НПО "Молния" и Тушинскому машиностроительному заводу (ТМЗ) МАП. С исключительной энергией и с большим энтузиазмом, опираясь практически на вновь созданный коллектив, вел работы по кораблю "Буран" генеральный директор и главный конструктор НПО "Молния" Г.Е.Лозино-Лозинский. Его ближайшим помощником был первый заместитель генерального директора и главный конструктор Г.П.Дементьев. Большой вклад в создание планера корабля "Буран" внесли директор ТМЗ С.Г.Арутюнов и его заместитель И.К.Зверев, Основные цели создания корабля "Буран" определялись тактико-техническими требованиями на его разработку:
| - |
комплексное противодействие мероприятиям противника по расширению использования космического пространства в военных целях; |
| - |
решение целевых задач в интересах Министерства обороны, народного хозяйства и науки; |
| - |
проведение военно-прикладных исследований и экспериментов в обеспечение создания больших космических систем; |
| - |
выведение на орбиты, обслуживание на них и возвращение на Землю космических аппаратов, космонавтов и грузов. |
Головными разработчиками НПО "Энергия" и НПО "Молния" с участием ЦАГИ (Г.П.Свищев) и ЦНИИМАШ (Ю.А.Мозжорин) был проведен сравнительный анализ двух схем корабля с горизонтальной посадкой - схема моноплана с низкорасположенным крылом двойной стреловидности и схема типа "несущий корпус". В результате сравнения в качестве оптимального варианта для орбитального корабля была принята схема моноплана. Совет главных конструкторов с участием институтов МОМ и МАП 11 июня 1976 года утвердил это решение. В конце 1976 года был разработан эскизный проект орбитального корабля.
В середине 1977 года для дальнейшего развертывания работ из службы 19 по космическим кораблям (руководитель К.Д.Бушуев) была переведена большая группа специалистов в службу 16 (руководитель И.Н.Садовский). Был организован комплексный проектный отдел 162 по орбитальному кораблю (начальник отдела Б.И.Сотников). Проектно-компоновочное направление в отделе возглавлял В.М.Филин, программно-логическое - Ю.М.Фрумкин, вопросы основных характеристик и эксплуатационных требований вел В.Г.Алиев. В 1977 году был выпущен технический проект, содержащий всю необходимую информацию для разработки рабочей документации. Работы по созданию орбитального корабля находились под жесточайшим контролем Министерства и Правительства. В конце 1981 года генеральный конструктор В.П.Глушко принял решение о передаче орбитального корабля в службу 17, возглавляемую первым заместителем генерального конструктора, главным конструктором Ю.П.Семеновым. Заместителем главного конструктора по орбитальному кораблю был назначен В.А.Тимченко. Это решение было продиктовано необходимостью максимального использования опыта проектирования космических кораблей и повышения организационно-технического уровня руководства по созданию орбитального корабля. Одновременно с передачей дел по орбитальному кораблю проводится частичная реорганизация. В службу 17 переводится проектный отдел 162, преобразованный в отдел 180 (Б.И.Сотников), и подразделение ведущего конструктора В.Н.Погорлюка. В службе создается отдел 179 (В.А.Овсянников) по средствам приземления и аварийного спасения, куда вливается сектор В.А.Высоканова, переведенный из отдела 161. В кратчайшие сроки были разработаны детальные графики создания орбитального корабля, контролируемые главным конструктором, определены нерешенные вопросы и сроки их реализации. По существу, с этого времени начался этап реального воплощения идей в конкретные изделия.
Особое внимание уделялось наземной экспериментальной отработке. Разработанная комплексная программа охватывала весь объем отработки, начиная от узлов и приборов и кончая кораблем в целом. Предусматривалось создание около сотни экспериментальных установок, 7 комплексных моделирующих стендов, 5 летающих лабораторий и 6 полноразмерных макетов орбитальных кораблей. Для отработки технологии сборки корабля, макетирования его систем и агрегатов, примерки с наземным технологическим оборудованием были созданы два полноразмерных макета корабля ОК-МЛ-1 и ОК-МТ.
Первый макетный экземпляр корабля ОК-МЛ-1, основным назначением которого было проведение частотных испытаний как автономно, так и в сборке с ракетой-носителем, был доставлен на полигон в декабре 1983 года. Этот макет использовался также для проведения предварительных примерочных работ с оборудованием монтажно-испытательного корпуса, с оборудованием посадочного комплекса и универсального комплекса стенд-старт.
Макетный корабль ОК-МТ был доставлен на полигон в августе 1984 года для проведения конструкторского макетирования бортовых и наземных систем, примерки и отработки механо-технологического оборудования, отработки технологического плана подготовки к пуску и послеполетного обслуживания. С использованием этого изделия были проведены полный цикл примерок с технологическим оборудованием в МИК ОК, макетирование связей с ракетой-носителем, отработаны системы и оборудование монтажно-заправочного корпуса и стартового комплекса с заправкой и сливом компонентов объединенной двигательной установки. Работы с изделием ОК-МЛ-1 и ОК-МТ обеспечили проведение подготовки к пуску летного корабля без существенных замечаний. Для горизонтально-летных испытаний был разработан специальный экземпляр орбитального корабля ОК-ГЛИ, который был оснащен штатными бортовыми системами и оборудованием, функционирующим на заключительном участке полета. Для обеспечения взлета корабль ОК-ГЛИ был оснащен четырьмя турбореактивными двигателями.
|
Основные задачи горизонтально-летных испытаний включали отработку участка посадки в ручном и автоматическом режимах, проверку летно-технических характеристик на дозвуковых режимах полета, проверку устойчивости и управляемости, отработку системы управления при реализации в ней штатных алгоритмов посадки. Испытания проводились в ЛИИ МАП (А.Д. Миронов), г. Жуковский, 10 ноября 1985 года состоялся первый полет корабля ОК-ГЛИ. Всего до апреля 1988 года было проведено 24 полета, Из них 17 полетов - в режиме автоматического управления до полного останова на взлетно-посадочной полосе. Первым летчиком-испытателем корабля ОК-ГЛИ был И.П. Волк, руководитель группы кандидатов в космонавты, готовившихся по программе "Буран". Отработка участка посадки проводилась также на двух специально оборудованных летающих лабораториях, созданных на базе самолетов Ту-154, Для выдачи заключения на первый пуск было выполнено 140 полетов, в том числе 69 автоматических посадок. Полеты осуществлялись на аэродроме ЛИИ и посадочном комплексе Байконура. Самая большая по объему и сложности экспериментальная отработка была проведена на комплексном стенде КС-ОК орбитального корабля "Буран". Основной особенностью, отличающей КС-ОК от других стендов, является то, что в его состав вошли полноразмерный аналог орбитального корабля "Буран", укомплектованный штатными по составу бортовыми системами, и штатный комплект наземного испытательного оборудования. |
|
На КС-ОК должны были выполняться задачи, которые не могли быть решены на других экспериментальных установках и стендах:
| - |
Комплексная отработка электрической схемы с участием пневмогидросистем, в том числе: отработка взаимодействия бортовых систем при имитации штатных режимов работы и в расчетных нештатных ситуациях, отработка взаимодействия бортового и наземного (испытательного) многомашинных вычислительных комплексов, проверка электромагнитной совместимости и помехозащищенности бортовой аппаратуры, отработка взаимодействия наземного и бортового комплексов управления в режиме передачи управляющих воздействий с контролем правильности их исполнения в бортовых системах по телеметрической информации. |
| - |
Проверка электрических связей аналога орбитального корабля "Буран", входящего в состав КС-ОК, с эквивалентом ракеты-носителя "Энергия". |
| - |
Отработка программы и методики комплексных электрических испытаний орбитального корабля "Буран", режимов предстартовой подготовки и методики парирования нештатных ситуаций, возможных при наземной подготовке. |
| - |
Отработка бортового и наземного (испытательного) программно-математического обеспечения и его сопряжения с аппаратными средствами вычислительных комплексов, бортовых систем и наземного испытательного оборудования для всех рабочих мест наземной предполетной подготовки ОК Буран с учетом возможных (расчетных) нештатных ситуаций. |
| - |
Отработка эксплуатационной документации, предназначенной для проведения испытаний и наземной предполетной подготовки ОК Буран на техническом и стартовом комплексах и для натурных испытаний. |
| - |
Проверка правильности выполнения доработок материальной части, корректировки ПМО и ЭД по результатам испытаний и техническим решениям до проведения соответствующих доработок на штатном ОК Буран . |
| - |
Обучение и тренировка специалистов, участвующих в наземной предполетной подготовке и натурных испытаниях ОК Буран . |
В августе 1983 года в НПО "Энергия" был доставлен планер орбитального корабля для дооснащения и развертывания на его основе постоянно действующего комплексного стенда. В объединении было создано оперативно-техническое руководство, возглавляемое Ю.П.Семеновым. Оперативное ежедневное руководство работами осуществлял его заместитель А.Н.Иванников. Для разработки программно-математического обеспечения испытаний был создан отдел 107 (начальник отдела А.Д.Марков). Электрические испытания на КС-ОК начались в марте 1984 года. Работы по испытаниям возглавили Н.И.Зеленщиков, А.В.Васильковский, А.Д.Марков, В.А.Наумов и руководители электроиспытаний А.А.Мотов, Н.Н.Матвеев. Комплексная экспериментальная отработка на КС-ОК продолжалась в круглосуточном режиме без выходных дней 1600 суток и была завершена лишь тогда, когда ОК "Буран" готовился на стартовом комплексе к запуску. Чтобы охарактеризовать объем и эффективность экспериментальной отработки на КС-ОК, достаточно отметить, что отработано 189 разделов комплексных испытаний, выявлено и устранено 21168 замечаний.