Статья Бугрова в январьском НК

Новости космонавтики
январь 2004 года, N 1

15 лет полету "Бурана".

15 ноября 1988 г. состоялся триумфальный полет беспилотного орбитального корабля (ОК) "Буран" и его автоматическая посадка на полосу космодрома Байконур.
Создание многоразового ракетно-космического комплекса "Энергия-Буран" (МРКК) можно по праву считать вершиной творчества советской космической индустрии, ее ученых, конструкторов, производственников, испытателей, строителей, военных, а также работников многих других отраслей, представляющих 1200 предприятий 86 министерств и ведомств.

Отличительная особенность многоразовых транспортных космических систем (МТКС) состоит в том, что они должны обеспечить возвращение на Землю после каждого полета дорогостоящей материальной части и различных грузов. Увеличение посадочной массы заставило отказаться от традиционного для спускаемых аппаратов одноразовых космических кораблей парашютного метода спуска в атмосфере, использовать подъемную силу крыла и самолетную посадку на аэродром.
Экономия от применения МТКС может стать ощутимой при интенсивных полетах и максимальном количестве сохраняемой материальной части. В этом смысле идеальной многоразовой системой можно считать воздушно-космический самолет (ВКС), использующий для взлета и посадки шасси, крылья и другие элементы самолета.

Работа американцев над системой "Шаттл" вызвала настороженность у наших военных и научных организаций. На совещании, состоявшемся в конце апреля 1972 г. с участием министра С.А.Афанасьева, представителей головных институтов ЦНИИмаш и ЦНИИКС-50, главных конструкторов В.П.Мишина и В.Н.Челомея, было отмечено: МТКС для выведения на орбиты ИСЗ полезных грузов неэффективны; задачи по возвращению грузов с орбиты в ближайшее время не просматриваются; по мнению ГУКОС и ВВС, многоразовая космическая система реальной стратегической угрозы не несет.
Однако в 1974-1975 гг. эти выводы были пересмотрены. Руководству страны было доложено о теоретической возможности шаттла, находящегося на орбите, совершать внезапный нырок в атмосферу и совершать боковой маневр до 2000 км, что может рассматриваться как угроза нанесения первого удара, от которого нет эффективной защиты.

17 февраля 1976 г. вышло Постановление о создании многоразовой космической системы "Буран". Работы по проектированию МКС в НПО "Энергия" проводились под общим руководством генерального конструктора В.П.Глушко и его первого заместителя И.Н.Садовского. Заместителями главного конструктора были назначены: по кораблю - П.В.Цыбин, по ракете - Я.П.Коляко. В конце 1976 г. был выпущен эскизный проект, в июле 1977 г. - дополнение к нему. К концу 1977 г. был разработан технический проект по ОК и в марте 1978 г. - по ракете-носителю. 12 декабря 1977 г. И.Н.Садовского назначили главным конструктором МКС "Буран".

Отечественная ракетно-космическая техника не знает изделий, по масштабу и сложности равных МРКК "Энергия-Буран". О его масштабе и сложности можно судить по следующим фактам: в состав ОК входят более 600 сборочных единиц, содержащих более 1000 приборов, 1500 трубопроводов, 2500 кабельных жгутов с 15000 электрических соединителей; система управления ОК -мощнейший вычислительный комплекс с уникальным программным обеспечением, позволяющим реализовать более 6000 команд, 3000 алгоритмов управления бортовыми системами и 7000 технологических команд; при подготовке к полету контролировалось более 5000 параметров бортовых систем; при создании наземных сооружений, в разгар работ, число строителей достигало 32000, а монтажников - 2000 человек.

До середины 1979 г. дорабатывался технический проект по ракете. В 1978-1980 гг. готовилась конструкторская документация, началось изготовление комплектующих и огромного количества экспериментальных изделий и установок. В 1981-1983 гг. проводились автономные испытания всех составных частей ОК и РН.

Однако в вопросах руководства существовала неразбериха: И.Н.Садовский, будучи главным конструктором системы, не был наделен всей полнотой власти, как С.П.Королев в свое время. Он был подчинен В.П.Глушко как генеральному конструктору НПО. А В.П.Глушко, в свою очередь, как разработчик двигателя обязан был работать по техзаданию на двигатель, который выдавал Я.П.Коляко - разработчик блока "А". Результатом такой "неопределенности" стала затянувшаяся почти на 2 года разработка технического проекта ракеты.
Другой пример: генеральный конструктор НПО "Молния" Г.Е.Лозино-Лозинский (ответственный за.создание планера) вопросы, возникающие по планеру ОК, должен был решать с П.В.Цыбиным и И.Н.Садовским или с В.П.Глушко, что создавало серьезную неопределенность в распределении работ и ответственности между MOM и МАП.
Такое положение закончилось тем, что в конце 1981 г. работы по ОК возглавил Ю.П.Семенов (вместо П.В.Цыбина), а в начале 1982 г. главным конструктором ракеты и МКС был назначен Б.И.Губанов (вместо И.Н.Садовского).
Основным элементом МРКК, определяющим его принципиальную отличительную особенность - многоразовость, является ОК "Буран", имеющий в своем составе полный набор систем, обеспечивающих выполнение пилотируемого космического полета экипажем из 4-10 человек продолжительностью 7-30 суток по рабочим орбитам с высотами в диапазоне 200-1000 км при наклонениях от 51 до 110 градусов. Вес ОК - 105 т.
Главная составная часть ОК, его конструктивная основа - планер, выполненный по схеме "бесхвостка" с низким расположением стреловидного крыла, оснащенный системами, обеспечивающими орбитальные операции ОК, автоматически управляемый планирующий спуск в атмосфере, в т.ч. выполнение бокового маневра до 2000 км, и горизонтальную посадку на аэродром в районе старта. На наружной поверхности планера устанавливается специальное теплозащитное покрытие в виде 39 тысяч плиток из материала на основе углерода и супертонкого кварцевого волокна. В носовой части корпуса ОК расположена герметичная остекленная кабина для размещения экипажа и части аппаратуры. За кабиной в средней части корпуса расположен негерметичный раскрывающийся грузовой отсек длиной до 17 м, диаметром до 4.5 м (ПГ массой до 30 т при выведении и 20 т при спуске). Для работы с грузом предусмотрен манипулятор.
Важная составная часть ОК, обеспечивающая все динамические операции ОК в орбитальном полете, в т.ч. сход с рабочей орбиты, - высокоэнергетическая объединенная двигательная установка (ОДУ), работающая на жидком кислороде и синтетическом углеводороде. В составе ОДУ - два двигателя тягой 8.8 тс для коррекции орбиты, 38 управляющих двигателей тягой 400 кгс для координатных перемещений и разворотов вокруг центра масс, восемь двигателей тягой по 20 кгс для точной ориентации. Вместе с топливными баками, системами заправки, термостатирования, наддува, забора топлива, транспортировки его к носовым двигателям (часть их установлена там) и автоматикой управления ОДУ можно считать одной из самых сложных составных частей ОК.

Универсальная двухступенчатая РН "Энергия" является вторым основным элементом МРКК. Ее модификации должны обеспечивать выведение на орбиту ПГ массой от 10 до 200 т. Именно наличие в составе МРКК самостоятельной универсальной ракеты "Энергия" выгодным образом отличает его от американской системы "Спейс Шаттл", в которой для выведения ОК на орбиту используются два твердотопливных ускорителя и маршевый двигатель, установленный на корабле, топливо для которого размещено в подвесном баке.
Ракета "Энергия" выполнена по пакетной схеме, с боковым расположением полезного груза. Ее составные части: центральный блок "Ц" (2-я ступень) диаметром 7.75 м, длиной 58.7 м, с четырьмя однокамерными кислородно-водородными двигателями с тягой каждого 145 тс у земли и 190 тс в пустоте; и четыре боковых блока "А" диаметром 3.9 м с четырехкамерными кислородно-керосиновыми, самыми мощными в мире, ракетными двигателями тягой 740 тс каждый. Суммарная тяга всех двигателей 1-й ступени ("А" и "Ц") у земли - 3540 тс. Стартовая масса пакета - 2300 тс. Запуск двигателей - разновременный ("Ц" - раньше) с плавным увеличением тяги, широким диапазоном ее регулирования в полете и снижением на 50% перед штатным выключением. Изменение траектории движения и стабилизация ракеты обеспечиваются отклонением вектора тяги в двух плоскостях на блоке "Ц" - качанием двигателей, на блоках "А" - камер сгорания. Еще один элемент ракеты, находящийся в ее составе до старта, - блок "Я". Его назначение -обеспечить расстыковку многочисленных соединений ракеты с наземным оборудованием при старте.

Мало кто знает, что МРКК "Энергия-Буран" является составной частью многоразовой космической системы (МКС - 1К11К25). В начале разработок в структурной схеме МКС, принятой главным конструктором системы И.Н.Садовским 27 мая 1976 г., содержалось 13 основных элементов: орбитальный корабль (11Ф35); ракетный блок "А" (11К25А) - 4 шт.; ракетный блок "Ц" (11К25Ц); межорбитальный буксир (11Ф45); технический ракетный комплекс (11П591); технический комплекс орбитального корабля (11П592); технический комплекс межорбитального буксира (11П593); стартовый комплекс (11П825); комплекс оперативного управления подготовкой и пуском (11Н28); комплекс управления полетом ОК (11Ц15); посадочный комплекс блока "А" (11П71); посадочный комплекс ОК (11П72); поисково-спасательный комплекс. Совокупность нескольких элементов образовывала новый комплекс с новыми свойствами и функциями: блок "Ц" и четыре блока "А" - ракету-носитель (11К25); РН и орбитальный корабль - МРКК (11Ф36). Все элементы, относящиеся к ракете-носителю, в т.ч. стартовый комплекс, образовывали ракетный комплекс (К11К25); элементы, относящиеся к ОК, образовывали спутниковый комплекс (К11Ф35).
Состав каждого из основных элементов МКС определялся собственной структурной схемой. Например, в состав ОК входили: планер (фюзеляж, кабина, шасси, теплозащита и др.), система управления, объединенная двигательная установка и другие составные части, в конечном счете состоящие из приборов, арматуры, трубопроводов, кабелей, объединявшихся в сборочные единицы, агрегаты, отсеки, поступавшие на сборку.

Для того чтобы все составные части изделия были изготовлены, испытаны, установлены в изделие и оказались совместимыми во всех режимах и условиях, они должны быть изначально описаны на определенном языке, понятном всем разработчикам. По мере усложнения космической техники в ее составе стали появляться многоуровневые изделия с разнородными составными частями (пневмогидравлическими, электрическими, кинематическими и др.) с преобладанием функциональных особенностей над геометрическими. Удлинились циклы создания комплексов. Разработчики космических систем, оказавшись на гребне научно-технического прогресса, раньше специалистов других отраслей столкнулись с несоответствием темпов развития методов организации и управления разработками темпам развития самой техники.
Последствиями этого явились: остановка работ в производстве и на испытаниях, изменение большого количества ранее выпущенной конструкторской документации, доработка уже изготовленной материальной части, необходимость повторения экспериментальных исследований и уточнения их результатов, заметное отличие характеристик штатных и экспериментальных изделий и т.д.

В конце 1982 г. на полигоне, в условиях большого дефицита наземного технологического оборудования, была собрана первая технологическая ракета "Энергия" N4С (стендовая). С 1983 г. начались комплексные испытания, примерки с наземным оборудованием, динамические испытания РН, частотные испытания ОК с РН, холодные испытания МРКК на универсальном космическом стенде-старте (УКСС), огневые испытания блока "Ц", горизонтальные летные испытания планера ОК, электрические испытания ОК в КИСе. В конце 1984 г. Б.И.Губанов принял решение о запуске РН "Энергия" №6СЛ с УКСС, предназначавшегося для огневых стендовых испытаний пакета. Это решение не имело серьезного технического обоснования, пуск ракеты с грузом вместо корабля носил скорее демонстрационный характер. Оно потребовало значительной корректировки конструкторской документации и усилий по обеспечению его поддержки.
Пуск состоялся 15 мая 1987 г. Ракета отработала нормально.
Штатный ракетно-космический комплекс "Энергия-Буран" был подготовлен к запуску в октябре 1988 г. Попытка запуска 29 октября была неудачной: за 51 сек до старта прошла команда аварийного прекращения пуска из-за неотделившейся платы с приборами системы прицеливания. Пришлось сливать компоненты топлива. Повторный пуск состоялся 15 ноября 1988 г. и прошел более чем успешно.
Таким образом, ясность постановки задачи, достаточное финансирование, реалистичные сроки и, главное, огромный объем наземной экспериментальной отработки способствовали успешному выполнению задачи создания МРКК с уникальными техническими характеристиками.

В.Бугров,
ведущий конструктор системы, специально для "Новостей космонавтики"

Переход на: