|
|
|
|
Реферат: Буран
Реферат: Буран
"БУРАН" - советский крылатый орбитальный корабль многоразового использования.
Предназначен для выведения на орбиту вокруг Земли различных космических
объектов и их обслуживания; доставки модулей и персонала для сборки на орбите
крупногабаритных сооружений и межпланетных комплексов; возврата на Землю
неисправных или выработавших свой ресурс спутников; освоения оборудования и
технологий космического производства и доставки продукции на Землю;
выполнения других грузопассажирских перевозок по маршруту Земля-космос-Земля,
решения ряда оборонных задач.
Внешняя конфигурация. Орбитальный корабль (ОК) "Буран" выполнен по самолетной схеме: это "бесхвостка" с низкорасположенным треугольным крылом двойной стреловидности по передней кромке; аэродинамические органы управления включают элевоны, балансировочный щиток, расположенный в хвостовой части фюзеляжа, и руль направления, который, "расшепляясь" по задней кромке (рис. справа), выполняет также функции воздушного тормоза; посадку "по-самолетному" обеспечивает трехопорное (с носовым колесом) выпускаюшееся шасси. | 
|
Внутренняя компоновка, конструкция. В носовой части "Бурана"
расположены герметичная вставная кабина объемом 73 кубических метров для
экипажа (2 - 4 чел.) и пассажиров (до 6 чел.), отсеки бортового оборудования и
носовой блок двигателей управления.
Среднюю часть занимает грузовой отсек с открывающимися вверх створками, в
котором размещаются манипуляторы для выполнения погрузочно-разгрузочных и
монтажно-сборочных работ и различных операций по обслуживанию космических
объектов. Под грузовым отсеком расположены агрегаты систем энергоснабжения и
обеспечения температурного режима. В хвостовом отсеке (рис. справа)
установлены агрегаты двигательной установки, топливные баки, агрегаты
гидросистемы. В конструкции "Бурана" использованы алюминевые сплавы, титан,
сталь и другие материалы. Чтобы противостоять аэродинамическому нагреванию
при спуске с орбиты, внешняя поверхность ОК имеет теплозащитное покрытие,
рассчитанное на многоразовое использование.
На менее подверженную нагреву верхнюю поверхность устанавливается гибкая
теплозащита, а другие поверхности покрыты теплозащитными плитками,
изготовленными на основе волокон кварца и выдерживающими температуру до 1300
С. В особо теплонапряженных зонах (в носках фюзеляжа и крыла, где температура
достигает 1500 - 1600 С) применен композиционный материал типа углерод-
углерод. Этап наиболее интенсивного нагревания ОК сопровождается образованием
вокруг него слоя воздушной плазмы, однако конструкция ОК не прогревается к
концу полета более чем до 160 С. Каждая из 36000 плиток имеет конкретное
место установки, обусловленное теоретическими обводами корпуса ОК. Для
снижения тепловых нагрузок выбраны также большие значения радиусов затупления
носков крыла и фюзеляжа. Расчетный ресурс конструкции - 100 орбитальных
полетов.
Двигательная установка и бортовое оборудование. Объединенная
двигательная установка (ОДУ) обеспечивает довыведение ОК на опорную орбиту,
выполнение межорбитальных переходов (коррекций), точное маневрирование вблизи
обслуживаемых орбитальных комплексов, ориентацию и стабилизацию ОК, его
торможение для схода с орбиты. ОДУ состоит из двух двигателей орбитального
маневрирования (на рис.справа), работающих на углеводородном горючем и жидком
кислороде, и 46 двигателей газодинамического управления, сгрупированных в три
блока (один носовой блок и два хвостовых). Более 50 бортовых систем,
включающих радиотехнические, ТВ и телеметрические комплексы, системы
жизнеобеспечения, терморегулирования, навигации, энергоснабжения и другие,
объединены на основе ЭВМ в единый бортовой комплекс, который обеспечивает
продолжительность пребывания "Бурана" на орбите до 30 суток
Теплота, выделяемая бортовым оборудованием, с помощью теплоносителя
подводится к радиационным теплообменникам, установленным на внутренней
стороне створок грузового отсека, и излучается в окружающее пространство (в
полете на орбите створки открыты).
Геометрические и весовые характеристики. Длина "Бурана" составляет 35,4 м, высота 16,5 м (при выпущенном шасси), размах крыла около 24 м, площадь крыла 250 квадратных метров, ширина фюзеляжа 5,6 м, высота 6,2 м; диаметр грузового отсека 4,6 м, его длина 18 м. Стартовая масса ОК до 105 т, масса груза, доставляемого на орбиту, до 30 т, возвращаемого с орбиты - до 15 т. Максимальный запас топлива до 14 т. | 
|
| Большие габаритные размеры "Бурана" затрудняют использование наземных средств транспортировки, поэтому на космодром он (так же, как и блоки РН) доставляется по воздуху модифицированным для этих целей самолетом ВМ-Т Экспериментального машиностроительного завода им. В.М.Мясищева (при этом с "Бурана" снимается киль и масса доводится до 50 т) или многоцелевым транспортным самолетом Ан-225 в полностью собранном виде. |
Выведение на орбиту. Запуск "Бурана" осуществляется с помощью
универсальной двухступенчатой РН "Энергия", к центральному блоку которой
крепится пирозамками ОК. Двигатели 1-й и 2-й ступеней РН запускаются
практически одновременно и развивают суммарную тягу 34840 кН при стартовой
массе РН с "Бураном" около 2400 т (из них около 90% составляет топливо). В
первом испытательном запуске беспилотного варианта ОК, состоявшемся на
космодроме Байконур 15 ноября 1988 года, РН "Энергия" вывела ОК за 476 сек. на
высоту около 150 км (блоки 1-й ступени РН отделились на 146-й сек. на высоте 52
км). После отделения ОК от 2-й ступени РН был осуществлен двухкратный запуск
его двигателей, что обеспечило необходимый прирост скорости до достижения
первой космической и выход на опорную круговую орбиту. Расчетная высота опорной
орбиты "Бурана" составляет 250 км (при грузе 30 т и заправке топливом 8 т). В
первом полете "Буран" был выведен на орбиту высоту 250,7/260,2 км (наклон
орбиты 51,6 ) с периодом обращения 89,5 мин. При заправке топливом в количестве
14 т возможен переход на орбиту высотой 450 км с грузом 27 т.
При отказе на этапе выведения одного из маршевых ЖРД 1-й или 2-й ступени РН
ее ЭВМ "выбирает" в зависимости от набранной высоты либо варианты выведения
ОК на низкую орбиту или на одновитковую траекторию полета с последующей
посадкой на одном из запасных аэродромов, либо вариант выведения РН с ОК на
траекторию возврата в район старта с последующим отделением ОК и посадкой его
на основной аэродром. При нормальном запуске ОК 2-я ступень РН, конечная
скорость которой меньше первой космической, продолжает полет по
баллистической траектории до падения в Тихий океан.
Возвращение с орбиты. Для схода с орбиты ОК разворачивается
двигателями газодинамического управления на 180 (хвостом вперед), после чего на
непродолжительное время включаются основные ЖРД и сообщают ему необходимый
тормозной импульс. ОК переходит на траекторию спуска, снова разворачивается на
180 (носом вперед) и выполняет планирование с большим углом атаки. До высоты 20
км осуществляется совместное газодинамическое и аэродинамическое управление, а
на заключительном этапе полета используются только аэродинамические органы
управления. Аэродинамическая схема "Бурана" обеспечивает ему достаточно высокое
аэродинамическое качество, позволяющее осуществить управляемый планирующий
спуск, выполнить на трассе спуска боковой маневр протяженностью до 2000 км для
выхода в зону аэродрома посадки, произвести необходимое предпосадочное
маневрирование и совершить посадку на аэродром. В то же время конфигурация ЛА и
принятая траектория спуска (крутизна планирования) позволяют аэродинамическим
торможением погасить скорость ОК от близкой к орбитальной до посадочной, равной
300 - 360 км/ч. Длина пробега составляет 1100 - 1900 м, на пробеге используется
тормозной парашют. Для расширения эксплуатационных возможностей "Бурана"
предусматривалось использование трех штатных аэродромов посадки (на космодроме
(ВПП посадочного комплекса длиной 5 км и шириной 84 м в 12 км от старта), а
также в восточной (Хороль Приморского края) и западной (Симферополь) частях
страны). Комплекс радиотехнических средств аэродрома создает радионавигационное
и радиолокационное поля (радиус последнего около 500 км), обеспечивающие
дальнее обнаружение ОК, его выведение к аэродрому и всепогодную высокоточную (в
том числе автоматическую) посадку на ВПП.
История создания ОК "Буран"
Работы по созданию крылатых космических кораблей в Советском Союзе имеют свою
историю.
Идея использовать крылья на возвращаемом космическом аппарате возникла сразу
же с началом полетов в космос. Это обуславливалось желанием использовать
потенциальные возможности земной атмосферы (в первую очередь, управляемое
торможение и точное маневрирование) и тем авиационным заделом, с которым
первые ракетчики пришли в космонавтику. Поэтому наличие крыльев на спускаемом
аппарате, движущимся в атмосфере, выглядело простым и логичным.
С.П.Королев считал парашютную посадку бесперспективной, и потому, по его
заказу, параллельно с Востоком , лапоток проектировал П.В.Цыбин. Машина
задумывалась классической аэродинамической схемы, с трапециевидным крылом и
нормальным хвостовым оперением. Свое полуофициальное название аппарат получил
из-за характерной формы фюзеляжа, в аэродинамическую тень которого несущие
плоскости убирались при входе в плотные слои атмосферы.
| По способу выведения (на 3-ступенчатой Р-7, семерке ), массе и решаемым задачам лапоток был бы аналогичным Востоку . (Справа - первый советский "челнок" - "лапоток" С.П.Королева и П.В.Цыбина: стартовая масса 4,7 т; экипаж 1 чел.; продолжительность полета до 27 ч; длиан 9,4 м; размах крыла 5,5 м; высота по оперению 4 м; ширина фюзеляжа 3 м.) Рассматривалась даже возможность катапультирования космонавта непосредственно перед посадкой на ВПП. Однако быстро выяснился масштаб трудностей, встающих при создании крылатых космических аппаратов. Например, планирующий вход в атмосферу требовал точнейшей ориентации изделия , а соответствующие приборы появились значительно позже первых полетов... Кроме того, по теплозащите схема оказалась неоптимальной. После этого ракетчики к крылатым аппаратам охладели. | 
Условные обозначения: 1 - кабина космонавтов; 2 - иллюминаторы; 3 - входной люк; 4 - приборный отсек; 5 - консоли крыла при входе в плотные слои атмосферы; 6 - хвостовое оперение |
ВКА-23 В.М.Мясищева, третий вариант (1960): стартовая масса - 4,5 т при запуске на орбиту высотой 400 км, полезный груз 700 кг; экипаж 1 человек; длина 9,0 м, размах крыла 6,5 м, высота 2 м. | С 1958-го воздушно-космический самолет (ВКС) проектировался в ОКБ-23 В.М.Мясищева. Масса та же под семерку . Схема уже бесхвостка , с треугольным крылом большой площади. Конкретный же облик неоднократно менялся, известно минимум три варианта. В последнем из них Владимир Михайлович впервые предложил применить керамическую плиточную теплозащиту, но... в 1960-м Мясищева отправили руководить ЦАГИ, ОКБ-23 стало филиалом фирмы В.Н.Челомея. Тогда же ракетопланами занялся и сам Владимир Николаевич, его ОКБ-52. |
| Уже в 1961-м прошли испытательные пуски аппарата, названного МП-1 (первый пуск 21.03.1963 с использованием баллистической ракеты "Р-12"). 1,8-метровый конус массой 1,75 т, управлялся на гиперзвуковых скоростях восемью аэродинамическими щитками. Баллистическая ракета поднимала образец на 405 км, в атмосферу он входил в 1760 км от места старта со скоростью 3,8 км/с. Два года спустя испытания прошел М-12 такой же конус, но с четырьмя стабилизаторами. | 
|
| По результатам этих пусков ОКБ-52 представило проект 6,3-тонного беспилотного ракетоплана Р-1, оснащенного М-образным складным (средняя часть вверх, концы вниз) крылом переменной стреловидности, и его пилотируемого варианта Р-2. Перегрузка на спуске должна была составить всего 3,5-4 g, в отличие от 9-11 g на СА Восток . Сделали уже макеты машин, но после снятия благоволившего к Челомею Н.С.Хрущева воздушно-космическую тематику у ОКБ-52 отобрали. |
Занимался крылатыми кораблями и А.Н.Туполев, но пока о них известно крайне
мало: опытный экземпляр беспилотного ВКС 130 был построен, а его пилотируемый
вариант 136 должен был называться Красная К 1965 г. из всех минавиапромовских
программ осталась одна известная сегодня под названиями 50-50 и Спираль ,
разрабатывавшаяся в ОКБ Микояна под руководством Г.Е.Лозино-Лозинским.звезда
.
ОК "Буран" задумывался как военная система. Вот как вспоминал об этом в 1994-
м году директор головного в ракетно-космической промышленности Центрального
НИИ машиностроения Ю.А.Мозжорин:
Программа имеет свою предысторию. В 1972 г. Никсон объявил, что в США
начинает разрабатываться программа Space Shuttle . Она была объявлена как
национальная, рассчитанная на 60 пусков челнока в год, предполагалось создать
4 таких корабля; затраты на программу планировались в 5 миллиардов 150
миллионов долларов в ценах 1971 г. В дальнейшем они конечно подросли, как и у
всех бывает, достигли 13 миллиардов 400 миллионов долларов. Программа была
серьезная, поскольку создавались 4 стартовых комплекса, на базе Ванденберг и
на мысе Кеннеди, создавались специальные производства.
Челнок выводил на околоземную орбиту 29,5 т, и мог спускать с орбиты груз до
14,5 т. Это очень серьезно, и мы начали изучать, для каких целей он
создается? Ведь все было очень необычно: вес, выводимый на орбиту при помощи
одноразовых носителей в Америке, даже не достигал 150 т/год, а тут
задумывалось в 12 раз больше; ничего с орбиты не спускалось, а тут
предполагалось возвращать 820 т/год... Это была не просто программа создания
какой-то космической системы под девизом снижения затрат на транспортные
расходы (наши, нашего института проработки показали, что никакого снижения
фактически не будет наблюдаться), она имела явное целевое военное назначение.
И действительно, в это время начали говорить о создании мощных лазеров,
лучевого оружия, оружия на новых физических принципах, которое теоретически
позволяет уничтожать ракеты противника на расстоянии в несколько тысяч
километров. Как раз вот создание такой системы и предполагалось для отработки
этого нового оружия в космических условиях .
Слова Юрия Александровича подтверждает заместитель Главного конструктора МКС
Буран В.М.Филин:
Необходимость создания отечественной многоразовой космической системы как
средства сдерживания потенциального противника была выявлена в ходе
аналитических исследований, проведенных Институтом проблем машиноведения АН
СССР и НПО Энергия в период 1971 75 гг. Было показано, что США, введя в
эксплуатацию свою многоразовую систему Space Shuttle , смогут получить
решающее военное преимущество в плане нанесения превентивного ракетно-
ядерного удара по жизненно-важным объектам на территории нашей страны.
В решениях НТС Министерства общего машиностроения и Министерства обороны
ставилась задача: исключить возможную техническую и военную внезапность,
связанную с появлением у потенциального противника многоразовой транспортной
космической системы Space Shuttle принципиально нового технического средства
доставки на околоземные орбиты и возвращения на Землю значительных масс
полезных грузов .
Первый вариант отечественного ответа на американский вызов выглядел следующим
образом: достаточно традиционная схема, включающая двухступенчатый носитель с
пакетным разделением ступеней, в верхней части которого размещался
транспортный корабль.
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: 1 - стабилизаторы 2 - парашютный отсек 3 - отсек полезного груза 4 - кабина экипажа 5 - двигатели системы ориентации 6 - выдвижные посадочные опоры 7 - двигатели довыведения и орбитального маневрирования 8 -балансировочный щиток |
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. | 
Аналог ОК "Буран", дооснащенный четырьмя двигателями, осуществивший ряд полетов с подмосковного аэродрома в г.Жуковском, для отработки пилотирования при посадки после орбитального полета |
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.
Большую эффективность испытательных работ на КС-ОК обеспечил высокий уровень
автоматизации испытаний, который составил 77% от общего объема работ. (Для
сравнения - уровень автоматизации испытаний транспортного корабля "Союз ТМ"
составлял 5%.)
Анализ результатов экспериментальной отработки на КС-ОК позволил обосновать
ряд технических решений о возможности сокращения объемов работ по наземной
предполетной подготовке ОК "Буран" без снижения ее качества. Так, например,
три версии программного обеспечения БВК ( 17, 18, 19) проверялись по
программе первого полета только на КС-ОК. Оценивая результаты
экспериментальной отработки на КС-ОК, можно заключить, что комплексный стенд
сыграл исключительную роль в обеспечении безопасности и сокращении сроков
наземной предполетной подготовки ОК "Буран", в снижении расходов материальных
ресурсов на его создание.
Размерность ОК и отсутствие на период сборочных работ по кораблю транспортных
средств для доставки корабля в полной комплектации с завода-изготовителя на
технический комплекс привели к необходимости проведения сборочных работ
поэтапно. На заводе-изготовителе - Тушинском машиностроительном заводе -
проводилась сборка планера массой не более 50 т, которая лимитировалась
грузоподъемностью самолета 3М-Т. Планер транспортировали водным путем по реке
Москве до г. Жуковский, где его грузили на самолет 3М-Т, а затем воздушным
путем перевозили на посадочный комплекс полигона Байконур, где его после
перегрузки на автомобильное шасси доставляли в монтажно-испытательный корпус.
Планер транспортировали практически без орбитальных систем и отдельных
агрегатов (кабины экипажа, вертикального оперения, шасси), на нем было
установлено только 70% теплозащитного покрытия. Таким образом, в МИК ОК
необходимо было развернуть сборочное производство и организовать процесс
поставки необходимых комплектующих изделий. Планер первого летного
орбитального корабля был доставлен на космодром Байконур в декабре 1985 года.
Отправке планера первого летного корабля "Буран" на технический комплекс
предшествовала большая подготовительная работа. В отличие от ракеты-носителя
"Энергия", для которой использовались техническая позиция и основная часть
стартового комплекса от ракеты-носителя Н1, для ОК "Буран" все надо было
создавать заново: все сооружения технического комплекса, на которых должны
быть проведены досборка корабля и укомплектование его бортовыми системами,
электрические испытания; посадочный комплекс с сооружениями, обеспечивающими
обслуживание корабля после посадки, и командный диспетчерский пункт. Работы
по созданию всех сооружений велись медленно, и к моменту прибытия планера
первого летного корабля основная техническая позиция корабля (площадка 254)
была готова только на 50-60%. Из пяти залов, необходимых для сборки и
испытаний корабля, можно было сдать в эксплуатацию только один (зал 104).
Однако даже он в январе 1986 года использовался как складское помещение. В
нем временно разместили наземно-испытательное оборудование орбитального
корабля (около 3000 ящиков, массой не менее одной тонны каждый), которое
предстояло в кратчайшие сроки доставить в пультовые, смонтировать и провести
пусконаладочные работы. Для проведения испытаний необходимо было ввести в
строй более 60 пультовых и около 260 помещений. Не были готовы к работе
площадка для огневых контрольных испытаний объединенной двигательной
установки, монтажно-заправочный корпус, специализированные площадки для
работы с кораблем на посадочном комплексе. Решение об отправке планера
первого летного корабля при такой низкой готовности технической позиции было
принято после многократных обсуждений. Отправка должна была оживить работы на
космодроме Байконур. Работы с ракетой-носителем "Энергия" опережали работы по
кораблю, так как этому направлению оказывалось, как и в предыдущие годы,
более пристальное внимание на всех этапах работ. К этим работам более
тяготело и руководство Министерства. В январе 1986 года во время полета на
космодром министра О.Д.Бакланова с большой группой руководителей отраслей
смежных министерств, генеральных и главных конструкторов, участвовавших в
создании комплекса "Энергия-Буран", принимается решение об улучшении
организации работ и создании оперативных групп для дальнейшей подготовки
комплекса на космодроме. Там же О.Д.Бакланов подписал приказ о создании трех
оперативных групп. Первая группа должна была обеспечить подготовку корабля
"Буран" и всех технических средств для его запуска в III квартале 1987 года.
Руководителем группы назначен главный конструктор корабля Ю.П.Семенов.
Подготовка многоразовой космической системы "Энергия-Буран", руководителем
которой был назначен главный конструктор комплекса "Энергия-Буран"
Б.И.Губанов, входила в задачу второй группы. Третья группа занималась
вопросами подготовки наземного и стартового оборудования. Руководил ею
заместитель министра С.С.Ванин. В состав групп были включены все необходимые
специалисты, в том числе военные строители. В приказе отмечалось, что все
члены группы должны находиться непосредственно на космодроме до решения
основной задачи - запуска комплекса "Энергия-Буран". Руководителям групп были
даны все необходимые полномочия для решения поставленных задач. Доклады
руководителей регулярно заслушивались на Межведомственной оперативной группе
(МОГ), которая под председательством О.Д.Бакланова проводила свои заседания,
выезжая на Байконур. После назначения О.Д.Бакланова секретарем ЦК КПСС в 1988
году МОГ возглавил вновь назначенный министр В.Х.Догужиев, он же стал
Председателем Государственной комиссии по проведению пуска.
После выхода приказа началась круглосуточная напряженная работа без выходных,
практически на грани человеческих возможностей. Руководители групп
сосредоточили на Байконуре всех необходимых специалистов. Все вопросы
решались комплексно. Одновременно со строительными работами велись монтаж
оборудования и пусконаладочные работы. Параллельно решались разные вопросы -
от обеспечения размещения персонала, организации питания и транспорта до
отдыха специалистов. Значительно увеличилась численность испытательной
службы, только на площадке 254 с января по март 1986 года численность
возросла с 60 до 1800 человек. В испытательные бригады входили представители
всех организаций. За достаточно короткий срок в течение января-февраля 1986
года были разработаны пооперационные графики, определена необходимая
комплектация под каждую операцию, составлен полный перечень материальной
части, подлежащей поставке на технический комплекс, организована разработка
технологических паспортов сборки. Для упорядочения процесса изготовления
материальной части на основных производствах и поставки ее на ТК в
необходимые сроки была внедрена система заявок, направляемых с ТК на завод. В
заявке указывался перечень материальной части под сборочную операцию и срок
ее поставки для обеспечения пооперационного графика сборки. Заявки
составлялись не только на "бортовую" комплектацию, но и любую материальную
часть, необходимую для сборки и автономных испытаний, в том числе на механо-
технологическое оборудование, расходные материалы, компоненты и т.д.
Выполнение заявок контролировалось на ежедневных заседаниях первой рабочей
группы. На основном производстве состояние с изготовлением и поставкой
комплектующих регулярно рассматривалось на заседаниях Межведомственной
оперативной группы. Такая система заявок дала возможность наладить достаточно
четкий порядок изготовления и поставки комплектующих изделий (свыше 4000
наименований) и обеспечила планирование сборочных работ. Учитывая большой
объем работ по нанесению теплозащитного покрытия, в МИК ОК был создан
специализированный участок изготовления плиток теплозащитного покрытия. Это
позволило не только обеспечить изготовление необходимого количества плиток
для штатного цикла нанесения на корпус планера, но и оперативно обеспечить
выполнение ремонтных работ по замене плиток, поврежденных в процессе
подготовки ОК к пуску Несмотря на огромные трудности, сборка орбитального
корабля завершилась. Бессменным руководителем сборки был заместитель главного
инженера ЗЭМ В.П.Кочка. Практически за четыре месяца был подготовлен комплекс
наземных средств. В мае 1986 года начались электрические испытания.
Параллельно проводилась заключительная отработка систем.
| Следует отметить, что результаты отработки систем порой существенно влияли на процесс подготовки к пуску Так, при проведении огневых испытаний объединенной двигательной установки на стенде в г. Приморске обнаружился дефект в разделительном клапане на входе в блок газификации кислорода. Клапан открывался, но не закрывался при подаче команды. Орбитальный корабль в это время находился на площадке огневых испытаний ОДУ. Дальнейшее проведение работ ставилось под сомнение: запуск корабля с этой неисправностью невозможен, а это означало срыв программы. Пришлось оперативно проводить тщательный анализ всех испытаний ОДУ. Решение найдено - клапан надежно закрывается при подаче трех команд. Была сделана соответствующая коррекция математического обеспечения, а это значит - еще одна очередная версия и ее отработка. | 
Орбитал ьный корабль "Буран" |
Ни в отечественной, ни в мировой практике ракетно-космической техники не было
аналогов, по сложности равных кораблю "Буран", Об этом красноречиво говорит
следующее:
- | в состав ОК "Буран" входят более 600 установочных единиц бортовой аппаратуры, включающей более 1000 приборов, более 1500 трубопроводов и более 2500 сборок (жгутов) бортовой кабельной сети, имеющей около 15 000 электрических соединителей; | - | система управления ОК "Буран" представляет собой многомашинный бортовой вычислительный комплекс с уникальным по объему и сложности программным обеспечением, составившим для первого полета 180 Кбайт, что позволило реализовать более 6000 команд и 3000 алгоритмов управления бортовыми системами, а также 7000 технологических команд и параметров; | - | при подготовке к первому полету орбитального корабля "Буран" контролировалось более 5000 телеметрических параметров бортовых систем. За время испытаний и наземной предполетной подготовки проведен значительный объем работ, было выявлено и устранено 7646 замечаний, забраковано и заменено 3028 бортовых приборов. |
В процессе работы неоднократно возникали нештатные ситуации, такие, как
несанкционированное снятие электропитания, и испытателям приходилось искать
безаварийный выход из создавшегося положения. Об ответственном отношении
специалистов к порученной работе говорит и такой пример. Испытатель
П.В.Махаев при анализе телеметрической информации, полученной во время
комплексных испытаний по программе "Работа ОДУ на площадке ОКИ", выяснил, что
из-за нештатного завершения программы после приведения бортовых систем в
исходное состояние два клапана ОДУ в течение нескольких часов находились под
напряжением. В комплексе 14 (руководитель комплекса А.М.Щербаков) были
организованы экспериментальные работы, которые проводились на предприятии
круглосуточно, в результате чего была подтверждена работоспособность
указанных клапанов. ОДУ для их замены не была снята и сроки подготовки ОК
"Буран" выдержаны. Программа первого полета орбитального корабля многократно
и тщательно обсуждалась. Рассматривались два варианта: трехсуточный и
двухвитковый полеты, Трехсуточный полет решал больше задач, но при этом
существенно увеличивался необходимый объем экспериментальной отработки. При
реализации двухвиткового полета можно было не устанавливать ряд систем,
таких, как система электропитания на электрохимических генераторах, система
открытия створок, радиаторы и ряд других, требующих большой отработки. В то
же время двухвитковый полет выполнял основную задачу - отработку участков
выведения, спуска в атмосферу и посадки на посадочную полосу.
За несколько месяцев до пуска в адрес Правительства было направлено
коллективное письмо, подписанное в том числе летчиками-космонавтами
И.П.Волком и А.А.Леоновым, о том, что "Буран" не сможет надежно выполнить
полет в автоматическом варианте и что первый полет, как у американцев, должен
быть пилотируемым. Работала специальная комиссия, которая согласилась с
предложением технического руководства о беспилотном пуске. В результате
обсуждения для первого пуска был принят вариант двухвиткового полета.
Как уже отмечено выше, 26 октября 1988 года после докладов о готовности
орбитального корабля, ракеты-носителя, стартового комплекса, полигонного
измерительного комплекса, Центра управления полетом, средств связи и расчетов
и о метеорологическом прогнозе на ближайшие дни Государственная комиссия под
председательством В.Х.Догужиева приняла решение о запуске ОК "Буран" 29
октября 1988 года в 6 ч 23 мин московского времени. Подготовка к запуску
проходила успешно, метеоусловия были благоприятными, скорость ветра не
превышала 1 м/с. Все команды по циклограмме предстартовой подготовки
исполнялись нормально, оставалось отвести от ОК "Буран" переходный
стыковочный блок, но за 51 с до команды "Контакт подъема" в систему
управления ОК и автоматизированный испытательный комплекс поступила команда
"Аварийное прекращение подготовки РН", по которой системы ОК "Буран" были
автоматически приведены в исходное, состояние и выключены со снятием
бортового питания. Такая нештатная ситуация была предусмотрена, отработана на
КС-ОК и проверялась на ОК "Буран" при проведении экспериментального
транспортирования на стартовый комплекс. Государственная комиссия приняла
решение отложить старт и слить низкокипящие компоненты топлива из ОК и РН.
Анализ показал, что отбой запуска произошел из-за несвоевременного отвода
платы системы азимутального наведения РН. После устранения всех замечаний,
имевших место при предстартовой подготовке, и докладов о готовности к
повторному запуску было принято решение о проведении повторной предстартовой
подготовки и запуске 15 ноября 1988 года в 6 часов утра московского времени.
Предстартовая подготовка орбитального корабля началась за 11 ч до старта. На
этот раз прогноз метеоусловий был неблагоприятный. Подготовка проходила без
замечаний, все системы корабля функционировали исправно. В 1 час ночи была
получена телеграмма об ухудшении прогноза метеоусловий. Увеличивалась
облачность, шел снег, порывы ветра достигали 20 м/с. Орбитальный корабль
рассчитывался на посадку при скорости ветра до 15 м/с. Собралась на
экстренное заседание Государственная комиссия. Решение зависело от трех
главных конструкторов - Ю.П.Семенова, Г.Е.Лозино-Лозинского и В.Л.Лапыгина.
Они, уверенные в возможностях орбитального корабля, приняли решение
продолжать подготовку к пуску. Пуск состоялся в 6 ч 00 мин 02 с 15 ноября
1988 года. Все системы в полете работали нормально. Три часа ожидания, и,
наконец, на экранах мониторов появился возвращающийся "Буран". Проделав все
предпосадочные маневры, он вышел точно на посадочную полосу, приземлился,
пробежал 1620 м и замер посреди посадочной полосы, боковое отклонение
составило всего 3 м, а продольное - 10 м при скорости встречного ветра 17
м/с, время полета составило 206 мин. Корабль был выведен на орбиту с высотой
263 км и минимальной высотой 251 км. ОК "Буран" блестяще преодолел все
трудности спуска в атмосфере и стоял на полосе, готовый к следующим полетам.
Это были счастливые минуты. Завершился труд огромной кооперации
разработчиков! Полет продемонстрировал высочайший уровень отечественной науки
и техники. Создана система, не уступающая, а по многим параметрам и
превосходящая систему "Спейс Шаттл". Впервые в мировой практике была
проведена автоматическая посадка космического аппарата такого класса. Трудно
было сдержать слезы радости по завершении полета: напряженный десятилетний
труд увенчался убедительным успехом. Радовались даже противники создания
орбитального корабля. Каково было изумление И.П.Волка, до конца не верившего
в посадку беспилотного корабля, когда он воочию убедился в этом! Полет
подтвердил правильность проектных и конструктивных решений, а также
обоснованность и достаточность разработанной программы наземной и летной
отработки. Программа МКС "Буран" предусматривала строительство трех
орбитальных кораблей, позднее, в 1983 году по дополнительному заказу их число
увеличили до пяти. Три из них были изготовлены, два последних практически
остались "на бумаге", если не считать отдельных агрегатов.
Возвращение орбитального корабля "Буран" из первого космического полета | 
А.В.Васильковский, Н.И.Зеленщиков, Ю.П.Семенов, Б.И.Губанов, Ю.Б.Зубарев, С.А.Афанасьев у приземливщегося корабля "Буран" |
Страницы: 1, 2
|
|
|
|
|
