| - |
из двух жидкостных ракетных двигателей орбитального маневрирования тягой 8800 кгс и удельным импульсом тяги 362 кгс-с/кг, выполненных по схеме с дожиганием газогенераторного газа в камере сгорания; |
| - |
38 управляющих двигателей с тягой по 400 кгс и 8 двигателей точной ориентации тягой по 20 кгс, работающих на газообразном кислороде; |
| - |
кислородного бака и бака горючего со средствами заправки, термостатирования, наддува, забора жидкости в невесомости. |
Размещение двигателей управления на носовой и хвостовой частях ОК позволяет более эффективно управлять его положением в пространстве, в том числе выполнять координатные перемещения по всем осям.
При создании ОДУ были решены сложные научно-технические проблемы, в основном связанные с использованием жидкого кислорода. Весь запас жидкого кислорода для маршевых и управляющих двигателей размещается в едином теплоизолированном баке при низком давлении, причем использование глубоко охлажденного жидкого кислорода и активных средств его перемешивания позволило избежать потерь на испарение в полете в течение 15-20 суток без применения холодильной машины. Особое внимание уделялось надежности и безопасности ОДУ. Были разработаны новые средства контроля, диагностики и аварийной защиты работы ОДУ с учетом резервирования ее элементов: в случае возникновения неисправности заблаговременно определялись и локализовались, а также подключались резервные элементы или предпринимались другие защитные действия (например, изменялась программа полета), что требовало разработки и аппаратурной реализации большого количества различных алгоритмов контроля, диагностирования и аварийной защиты, работающих в автоматическом режиме, для различных систем со сложными рабочими процессами. В итоге была создана система контроля и диагностики, способная анализировать около 80 аналоговых и 300 релейных сигналов и выдавать почти 300 различных команд по коррекции работы агрегатов ОДУ.
Общепринятым и традиционным при создании двигателей и двигательных установок был поэтапный подход к отработке двигателей с автономными испытаниями отдельных элементов и узлов. Часто при создании новых узлов параллельно разрабатывались и испытывались несколько их вариантов, из которых в конечном счете выбирался лучший. После испытаний и определения пределов работоспособности отдельных узлов начинались комплексные испытания в полном составе. Такой подход позволял испытывать каждый элемент в более тяжелых условиях, чем при штатной эксплуатации в составе двигателя, и обеспечивать высокую надежность, хотя и отличался повышенной длительностью и большими затратами. Объединенная двигательная установка изготавливалась на ЗЭМ, испытания агрегатов, двигателей и отдельных элементов систем проводились на стендах НПО "Энергия", комплексные испытания, а также испытания ОДУ в вертикальном и горизонтальном положениях - на стенде Приморского филиала НПО "Энергия" (В.В.Елфимов).
Сборка ОДУ шла параллельно с отработкой агрегатов, узлов, блоков. Одна из самых крупных доработок проводилась на ОДУ первого орбитального корабля "Буран" после неудачных испытаний первого стендового варианта ОДУ на комплексном стенде Приморского филиала НПО "Энергия". После замены некондиционных блоков, узлов, арматуры в течение четырех месяцев пневмогидросистема ОДУ была восстановлена и обеспечила выполнение первого полета. Разработка объединенной двигательной установки орбитального корабля "Буран" в НПО "Энергия" стала началом создания нового, перспективного класса двигательных установок, первым шагом в применении высокоэффективных нетоксичных криогенных топлив для космических летательных аппаратов. Создание орбитального корабля "Буран", наиболее сложного из всех разработанных НПО Энергия изделий, потребовало качественно нового подхода к проектированию, разработке и испытаниям. Была проведена комплексная системная увязка корабля, определены его основные характеристики и требования по всем составляющим.
Одной из основных задач в техническом и организационном плане являлась разработка системы управления корабля. Она должна была обеспечить управление как всеми орбитальными режимами, так и автоматическими алгоритмами спуска в атмосфере и посадку на аэродром, что требовало объединения опыта космической и авиационной отраслей. По всем задачам управления требовалось обеспечить рациональное распределение функций между автоматическим и ручным управлением и управлением из ЦУП. При этом в соответствии с тактико-техническими требованиями к кораблю "Буран" и традицией отработки изделий, начиная с беспилотных кораблей, все режимы должны были выполняться автоматически.
Системный подход к построению бортового комплекса позволил создать надежные средства управления. В НПО "Энергия" были с самого начала проведены мероприятия по организации этой работы - в комплексе 3 с этой целью был образован отдел 039 (начальник отдела В.П.Хорунов) и введена должность заместителя руководителя комплекса 3 по этому направлению (О.И.Бабков).
Летом 1976 года на предприятие НПО АП (Н.А.Пилюгин) сотрудниками направления, возглавляемого заместителем генерального конструктора Б.Е.Чертоком, было выдано техническое задание на единый бортовой комплекс (БКУ) управления ОК "Буран" и РН "Энергия". БКУ включал функционально в себя все системы, обеспечивающие управление полетом, такие, как: система управления движением и навигации, система управления бортовыми системами, система контроля и диагностики, бортовой радиотехнический комплекс, система бортовых телеизмерений, система распределения электроэнергии и коммутации, система отображения информации и органов ручного управления.
В 1978 году система управления РН "Энергия" была передана в НПО ЭП (В.Г.Сергеев), Украина. Произошло также уточнение распределения работ и ответственности по БКУ между тремя головными организациями: НПО "Энергия", НПО "Молния" и НПО АП. Работы в НПО "Энергия" оказались столь объемными, что пришлось организовать в 1978 году новый, 030 отдел (начальник отдела А.А.Щукин), а затем в 1980 году комплекс 15 (руководитель комплекса О.И.Бабков), После передачи в 1981 году работ по ОК "Буран" в службу главного конструктора Ю.П.Семенова комплекс 15 был также реорганизован и сосредоточился только на работах по орбитальному кораблю, координируя также работу целого ряда подразделений предприятия. В 1984 году была введена должность заместителя генерального конструктора для решения вопросов со смежными организациями и руководящими инстанциями (О.И.Бабков), На следующем этапе (примерно с 1980 года) определились значительные трудности с созданием математического обеспечения бортового вычислительного комплекса. Требовалось разработать большой объем математического обеспечения (300 тысяч машинных команд), разместить его в ограниченном по ресурсам БВК и обеспечить высокую степень отработанности и надежности. Силами одного НПО АП решить эту задачу не представлялось возможным. Поэтому в августе 1983 года по инициативе НПО "Энергия" вышло специальное решение Правительства по вопросу создания математического обеспечения ОК "Буран". В нем был определен состав предприятий-разработчиков МО и оговорены мероприятия по усилению этих работ. НПО АП определено головным предприятием. Была проделана большая работа по определению структуры МО, разработке систем отладки и языков высокого уровня, методик отработки, системы документирования и выдачи заключений по всем этапам отработок и испытаний. Впервые на космических объектах была создана четкая иерархическая структура управления программой работы изделия, начиная с общего плана полета и до управления отдельными системами, что позволило структурировать программные единицы и распределить работу по многим исполнителям. Разработка математического обеспечения подразделениями НПО "Энергия" проводилась по разделам: программа работы бортовых систем, общий план полета, прием командно-программной информации на борту, полетное задание, программное обеспечение Центра управления полетом, диагностика бортовых систем и логика их работы, система автоматизации отработки программного обеспечения, документирование приемно-сдаточных испытаний и выдача заключений. Особое значение при создании математического обеспечения ОК "Буран" придавалось его отработке. При отсутствии в отечественной и мировой практике достоверных критериев надежности только большое количество статистических данных по отработке позволяли сделать заключение о высокой степени работоспособности МО. Отработка МО проходила поэтапно: автономная отработка отдельных программ на универсальных вычислительных машинах на всех предприятиях; совместная отработка программ каждого предприятия; комплексная отработка на стендах НПО АП, где формировались в целом загрузки памяти БВК для типовых полетных операций и отрабатывались как с моделированием движения корабля, так и в испытательной модификации для проведения испытаний на ОК-КС НПО "Энергия"; отработка на комплексном моделирующем стенде НПО "Энергия"; испытания на ОК-КС совместно с реальной аппаратурой с выдачей заключения для отправки на технический комплекс; испытания на летном изделии.
По ходу этих испытаний и проводимых параллельно работ по отработке систем и режимов (например, уточнение аэродинамических характеристик, отработки объединенной двигательной установки, систем планера и т.п.) в математическом обеспечении проводились изменения и цикл отработки повторялся на новой версии МО.
Летная версия МО первого летного корабля оказалась 21-й по счету. Но в полет орбитальный корабль отправился с версией МО 21а, в которой были учтены все замечания по клапанам ОДУ. Работа бортового комплекса управления в этом полете подтвердила правильность примененных подходов к решению задач, распределенных по множеству организаций-исполнителей и сынтегрированных в едином МО БВК. В итоге разработки бортового комплекса управления "Буран" в НПО "Энергия" и его кооперации был создан мощный задел технических решений организационных и методических подходов к управлению этим этапом работ, не нашедший, к сожалению, воплощение в последующей программе полетов. При разработке средств и технологии управления полетом ОК "Буран" потребовалось, практически впервые в практике такой работы, объединение разработки и испытаний бортового и наземного комплексов управления ОК в рамках единой автоматизированной системы управления полетом. В БКУ орбитального корабля использовался многомашинный вычислительный комплекс и радиотехнический комплекс, совмещающий обмен основными видами информации с Землей в едином цифровом потоке, дублированный автономными средствами для раздельной передачи наиболее ответственных данных (радиосвязь с экипажем и телеметрия). В состав НКУ входил ЦУП в Калининграде, сеть станций слежения, система связи и передачи данных между станциями слежения и ЦУП и спутниковая система контроля и управления с передачей информации по тракту "ОК- спутник-ретранслятор -наземный пункт ретрансляции - ЦУП".
В качестве наземных станций слежения к управлению полетом при первом пуске ОК привлекались шесть наземных станций, расположенных в Евпатории, Москве, Джусалы, Улан-Удэ, Уссурийске и Петропавловске-Камчатском. Для контроля полета ОК на участке выведения и на посадочном витке привлекались два корабля слежения в Тихом океане ("Космонавт Георгий Добровольский" и "Маршал Неделин") и два корабля слежения в Атлантическом океане ("Космонавт Владислав Волков" и "Космонавт Павел Беляев"). Система связи и передачи данных включала в себя сеть наземных и спутниковых каналов с использованием геостационарных спутников-ретрансляторов(СР) "Радуга", "Горизонт" и высокоэллиптического СР "Молния". При этом трасса передачи телеметрических данных в ЦУП о выдаче тормозного импульса для схода ОК с орбиты, с учетом использования последовательно двух СР, составляла более 120 тыс. км. В спутниковой системе контроля и управления при первом полете использовался один СР "Альтаир", установленный на геостационарной орбите над Атлантическим океаном. Это позволило расширить зону связи ОК с ЦУП до 45 минут на каждом полетном витке. Для размещения средств и персонала управления полетом ОК в ЦУП г. Калининграда был построен и оборудован новый корпус с главным залом управления и помещениями групп поддержки, а также существенно модернизирован и дооснащен информационно-вычислительный комплекс. Общее быстродействие центрального ядра ИВК ЦУП, базирующегося на ЭВМ четвертого поколения "Эльбрус", составляло около 100х1011 операций в секунду, оперативная память около 50 Мбайт, внешняя память около 2,5 Гбайт. Объем вновь разрабатываемого математического обеспечения управления полетом составил около 2х106 машинных команд и, совместно с техническими средствами ИВК, позволял:
| - |
отрабатывать и отображать в реальном масштабе времени до 32х10 телеметрических параметра; |
| - |
обмениваться с ОК командно-программной информацией с темпом от 32 до 128 кбит/с; |
| - |
отрабатывать и отображать траекторную информацию в реальном масштабе времени и прогнозировать движение ОК, в том числе в нештатной ситуации при маневре возврата. |
Разработка требований к вычислительным средствам ЦУП, технические задания и исходные данные для разработки МО управления полетом создавались коллективами комплексов 19, 1 и 15 (руководители комплексов В.И.Староверов, Г.Н.Дегтяренко и В.П.Хорунов), комплексирование вычислительных средств и разработка МО управления полетом выполнялись коллективом ЦУП ЦНИИМАШ во главе с В.И.Лобачевым, Б.И.Музычуком, В.Н.Почукаевым, а комплексная отработка средств и МО ЦУП осуществлялись совместно. Координацию работ по подготовке технических средств, МО управления полетом осуществлял В.Г.Кравец, назначенный руководителем полета первого ОК. Продолжительность заключительного этапа создания и отработки МО управления полетом составила около двух лет.
Впервые в отечественной практике космических полетов был отработан и использован прямой обмен командно-программной информацией между вычислительными средствами ЦУП и ОК в реальном масштабе времени без предварительной записи командной информации на станциях слежения.
Для первого полета ОК была предусмотрена выдача на борт около 200 команд управления, из которых 16 требовались в штатном полете, а остальные предназначались для парирования возможных нештатных ситуаций.
Для контроля и управления полетом на участке спуска ОК привлекались радиотехническая система навигации, посадки и управления воздушным движением "Вымпел", средства приема телеметрической и телевизионной информации посадочного района и объединенный командно-диспетчерский пункт основного посадочного аэродрома. Вся телеметрическая и траекторная информация ОК на участке спуска передавалась в реальном масштабе времени в ЦУП. На ОКДП размещалась региональная группа управления, готовая в случае необходимости по команде из ЦУП взять на себя контрольные и управляющие функции посадкой ОК. Особое внимание при подготовке первого полета ОК уделялось экспериментальной отработке АСУП, включающей:
| - |
автономные и комплексные испытания отдельно бортового и наземного комплексов управления; |
| - |
комплексные испытания средств и математического обеспечения НКУ и БКУ по обмену информацией Земля - борт - Земля на комплексном моделирующем стенде и комплексном стенде ОК; |
| - |
совместные испытания БКУ и НКУ по обмену информацией ОК-ЦУП через СР "Альтаир" при нахождении орбитального корабля на площадке огневых испытаний технической позиции и в сборе с ракетой-носителем на стартовом комплексе; |
| - |
комплексные испытания средств обмена всеми видами информации на участке спуска и посадки с привлечением летающего аналога ОК, летающих лабораторий Ту-154 и самолета-имитатора Миг-25. |
Общее руководство отработкой систем ОК на летающих лабораториях осуществлял заместитель начальника ЛИИ А.А.Манучаров.
Тренировка персонала управления полетом в ЦУП и объединенном командно-диспетчерском пункте (ОКДП) осуществлялась в несколько этапов. Тренировки начались почти за год до проведения пуска ОК. Всего было проведено в ходе подготовки к полету более 30 тренировок. Особенностью тренировок было привлечение средств и математического обеспечения ЦУП к поддержке испытаний орбитального корабля на технической позиции и посадочном комплексе. Высокая надежность созданных средств автоматизированной системы управления полетом, их дополетная автономная отработка и комплексные испытания, большой объем выполненных тренировок персонала управления полетом позволили в первом двухвитковом беспилотном полете ОК уверенно отработать всем средствам НКУ и посадочного комплекса и заложить основу подготовки к управлению при пилотируемых полетах. За 3 ч 26 мин первого полета ОК было проведено четыре штатных сеанса связи с выдачей на борт 10 запланированных массивов командно-программной информации для управления режимами работы радиотехнического комплекса. Выдача управляющих воздействий на участке спуска по вводу метеоданных и смене направления захода на посадку не понадобилась, так как оказалось возможным использовать данные полетного задания, введенные в БВК ОК до старта. Обмен командно-программной информацией из-за неверно введенной доплеровской поправки в средства наземных станций слежения велся в режиме "без квотирования". Телеметрическая и траекторная информация была принята, обработана и отображена на рабочих местах персонала управления полетом в ЦУП и ОКДП в полном запланированном объеме. При создании орбитального корабля "Буран" кроме научно-технических проблем стояла задача создания работоспособной кооперации исполнителей. Задача осложнилась тем, что к уже сложившейся космической кооперации, привыкшей работать по определенным законам и стандартам, добавилась многочисленная кооперация авиационной промышленности. Все это требовало совершенствования схемы организации работ и их контроля. Еще в начале разработки МКС был принят системный подход к построению всего комплекта технической документации, внедрены общесоюзные требования ЕСКД и Положение РК-75, определяющее специальные требования к разработке, отработке и подготовке ракетных комплексов. В 1984 году была введена система курирования специалистами НПО "Энергия" всех без исключения элементов орбитального корабля, включая расчетно-исследовательские работы, что повысило уровень технической координации работ, улучшило поступление информации о ходе разработок и контроль за ними, способствовало оперативному принятию технических решений. В НПО "Энергия" была усовершенствована система построения проектно-логической документации (Ю.М.Фрумкин, Ю.М.Лабутин), которая на трех уровнях (программа полета, типовые полетные операции, программа работы бортовых систем) определяла требования по функционированию корабля при подготовке пуска, в полете и
28-04-2015, 23:26