ОК Буран

Ю.П.Улыбышев и др.

Попытка запуска МТКК "Буран" 29 октября 1988 года.

---------- СООБЩЕНИЕ ТАСС ----------

На заключительном этапе предстартовой подготовки ракеты-носителя "Энергия"

с орбитальным кораблем "Буран" возникли отклонения в работе одной из систем

обеспечения пуска. В связи с этим автоматически была выдана команда на

прекращение дальнейших работ. В настоящее время ведется устранение

возникших замечаний. О дате и времени старта будет сообщено дополнительно.

Что же произошло?

За 51 секунду до старта одна из площадок обслуживания (отмечена на рисунке

справа) не отошла от ракеты-носителя. Точнее, время отвода площадки

превысило допустимое, и сигнал об успешном завершении операции отвода не

поступил на ЭВМ, проверяющую пусковую готовность всех систем. Эта площадка

до последних секунд держит платформу прицеливания, регулирующую гироскопы.

Автоматика после опроса всех сигналов не нашла отзыв этого концевика и

мгновенно дала "стоп» программе пуска.

Специальная комиссия установила, что стартовое сооружение с его площадкой

не при чем. Она выяснила, что блок приборов платформы прицеливания,

отстыковывался от ракеты почти 40 секунд вместо 3. Ферма же, обязанная

отвести блок после его отстыковки, не получила на это команду и согласно

программе осталась на месте, так как автоматика выдала старту общий отбой.

ПОЛЕТ

К этому полету готовились более 12 лет. И еще 17 дней из-за отмены старта

29 октября 1988г.,

когда за 51 с. до него не прошло нормальное отведение площадки с приборами

прицеливания и была выдана команда на отмену старта. А затем слив

компонентов топлива, профилактика, выявление причин отказа и их устранение.

"Не торопиться! - предупреждал председатель Государственной комиссии

В.Х.Догужиев. - Прежде всего, безопасность!» Все происходило на глазах

миллионов телезрителей... Очень высоко напряжение ожидания...

Задачей первого полета МРКК «Энергия-Буран» были продолжение летной

отработки РН «Энергия» и проверка функционирования конструкции и бортовых

систем ОК «Буран» на наиболее напряженных участках полета (выведение и

спуск с орбиты) с минимальной длительностью орбитального участка. Из

соображений безопасности первый испытательный полет ОК «Буран» был

определен как беспилотный, что традиционно для отечественной космонавтики,

с полной автоматизацией всех динамических операций вплоть до рулежки по

ВПП.

Первый беспилотный полет ОК «Буран» был запланирован непродолжительным: два

витка, или 206 минут полета. В соответствии с его задачами и программой

были задействованы состав и режимы работы бортовых и наземных систем.

Наземный комплекс управления, мозговым центром которого является ЦУП, в

первом полете ОК «Буран» задействовал шесть наземных станций слежения,

четыре плавучие станции и систему связи и передачи данных, состоящую из

сети наземных и спутниковых широкополосных и телефонных каналов связи.

Космодром Байконур 15 ноября 1988 г. На старте МРКК «Энергия-Буран».

Циклограмма предстартовой подготовки проходит без замечаний. Но погодные

условия ухудшаются. Председатель Государственной комиссии получает

очередной доклад метеорологической службы с прогнозом: «Штормовое

предупреждение». Учитывая важность момента, синоптики потребовали письменно

подтвердить получение тревожного прогноза. В авиации посадка - самый

ответственный этап полета, особенно в сложных метеорологических условиях.

ОК «Буран» не имеет двигателей для полета в атмосфере, в первом полете на

его борту не было экипажа, а посадка предусматривалась с первого и

единственного захода. Специалисты, создавшие ОК «Буран», заверили членов

Государственной комиссии, что они уверены в успехе: для системы

автоматической посадки этот случай не предельный. Решение на пуск было

принято.

В 6 часов 00 минут по московскому времени МРКК «Энергия-Буран» отрывается

от стартового стола и почти сразу же уходит в низкую облачность. Проходит 8

минут участка выведения. В 6 ч 08 минут 03 секунды завершается работа РН, и

ОК «Буран» начинает первый самостоятельный полет. Высота над поверхностью

Земли составляет около 150 км, и, как это предусмотрено баллистической

схемой полета, выполняется довыведение ОК на орбиту собственными

средствами. В течение последующих 40 минут проводятся два маневра

довыведения ОК на рабочую орбиту наклонением 51,6 и высотой 250...260 км.

Параметры этих маневров (величину, направление и момент отработки импульса

ОДУ) автоматически рассчитывает БЦВК в соответствии с заложенными полетным

заданием и реальными параметрами движения на момент отделения от РН.

Первый маневр происходит в зоне связи наземных станций слежения, второй -

над Тихим океаном. Передача телеметрической информации о втором маневре

проходит по трассе «ОК - плавучая станция слежения в Тихом океане -

стационарный спутник связи - ретрансляционная станция «Орбита» в

Петропавловске-Камчатском - высокоэллиптический спутник связи -

подмосковный ретрансляционный пункт - ЦУП» протяженностью более 120000 км.

Вне участков маневров для соблюдения теплового режима ОК движется в

орбитальной ориентации левым крылом к Земле. Правильность заданной

ориентации подтверждается как принимаемой телеметрической информацией, так

и «картинкой» с бортовой телекамеры, размещенной по продольной оси ОК за

остеклением кабины. Четко работает командная радиолиния, исполняются

передаваемые из ЦУП команды на управление телеметрической и телевизионной

системами ОК.

Наступает одна из завершающих операций - перезагрузка оперативной памяти

БЦВК для работы на участке спуска и перекачка топлива из носовых баков в

кормовые для обеспечения посадочной центровки.

Проходит полтора часа полета, БЦВК рассчитывает и сообщает в ЦУП параметры

тормозного маневра для схода с орбиты.

Уточненные данные о скорости и направлении ветра передаются на борт и

закладываются в банк данных системы. ОК стабилизируется кормой вперед и

вверх. В 8 часов 20 минут в последний раз включается маршевый двигатель и

отрабатывает заданную величину скорости. ОК начинает снижаться и через 30

мин «цепляет» атмосферу. За время снижения до высоты 100 км реактивная

система управления развернула ОК носом вперед, и, «протиснувшись» в узкую

щель ограничений, он входит в атмосферу. В 8 часов 53 минут на высоте 90 км

с ним прекращается связь из-за плазменных образований. Движение ОК в плазме

более чем в три раза продолжительнее, чем при спуске одноразовых

космических кораблей типа «Союз», и по расчету составляет 16...19 минут.

В 9 часов 11 минут, когда ОК находился на высоте 50 км, стали поступать

доклады: "Есть прием телеметрии!", "Есть обнаружение корабля средствами

посадочных локаторов!", "Системы корабля работают нормально!". В этот

момент он находился в 550 км от ВПП, и, хотя его скорость уменьшилась, она

все же в 10 раз превышала скорость звука. До посадки оставалось чуть больше

10 минут...

"Буран" пришел в прицельную зону - на рубеж 20 км - с минимальными

отклонениями, что было весьма кстати при посадке в плохих погодных

условиях. Реактивная система управления и ее исполнительные органы

отключились, и только аэродинамические рули, задействованные еще на высоте

90 км, ведут ОК к следующему ориентиру – ключевой точке.

Интенсивно гасится в атмосфере скорость. Полет проходит строго по расчетной

траектории снижения, на контрольных дисплеях ЦУП его отметка смешается к

ВПП посадочного комплекса практически в середине допустимого коридора

возврата. "Буран" приближается к аэродрому несколько правее оси посадочной

полосы, все идет к тому, что он будет "рассеивать" остаток энергии на

ближнем «цилиндре». Так думали специалисты и летчики-испытатели, дежурившие

на объединенном командно-диспетчерском пункте. Включаются бортовые и

наземные средства радиомаячной системы. После отметки 10 км "Буран" летит,

можно сказать, по знакомой дороге, проторенной летающей лабораторией Ту-

154ЛЛ и аналогом ОК.

Схема полета ОК "Буран":

1 - старт; 2 - отделение разгонных блоков первой ступени; 3 - отделение

разгонного блока второй ступени от ОК "Буран"; 4 - точки включения

двигателей системы орбитального маневрирования; 5 - рабочая орбита; 6 -

траектория спуска

На объединенном командно-диспетчерском пункте (ОКДП) высшая степень

напряжения: "Буран" круто изменил курс и летит почти поперек оси ВПП. В чем

дело? Проанализировав ситуацию, служба управления докладывает: "Все в

порядке! Система не ошиблась, а просто на сей раз оказалась "умнее".

"Буран" будет заходить на полосу не левым кругом, как предполагалось, а

правым. Выход в ключевую точку проходит по оптимальной для данных начальных

условий траектории при практически предельном встречно-боковом ветре.

Волнение на ОКДП уменьшилось. Орбитальный корабль, совершив "свой" маневр,

погасил энергию, преодолел все встретившиеся ему возмущения на "цилиндре

выверки курса" и правым виражом вышел в ключевую точку.

Еще на высоте около 7 км, несмотря на сложности целеуказания, на сближение

с "Бураном" вылетел самолет сопровождения МиГ-25, пилотируемый летчиком-

испытателем М.Толбоевым. Благодаря искусству пилота на экране уверенно

наблюдалось четкое телевизионное изображение корабля - целого и как будто

невредимого. На высоте 4 км - выход на посадочную глиссаду. Изображение в

ЦУП начинают передавать аэродромные телекамеры. Еще минута - и выпуск

шасси...

И в 9 часов 24 минуты 42 секунды после выполнения орбитального полета и

прохождения почти 8000 км в верхних слоях атмосферы, опережая всего на 1

секунду расчетное время, "Буран", борясь с сильным встречно-боковым ветром,

мягко коснулся взлетно-посадочной полосы и после небольшого пробега в 9

часов 25 минут 24 секунд замер в ее центре. Над ним, прощаясь, пронесся

самолет сопровождения... Необычно красивая, правильная и изящная посадка 80-

тонного корабля! Просто не верится, что полет беспилотный. Кажется, что

самый хороший летчик не смог бы посадить "Буран" лучше. Везде, где

специалисты и просто причастные к этому полету люди наблюдали посадку

"Бурана", взрыв эмоций. Огромное напряжение, с которым велась подготовка

первого полета, усиленное к тому же предшествующей отменой старта, нашло

свой выход. Нескрываемая радость и гордость, восторг и смятение, облегчение

и огромная усталость - все можно было видеть на лицах в эти минуты. Так

сложилось, что космос считается технологической витриной мира. И эта

посадка позволила людям на ВПП возле остывающего "Бурана" или у экранов

телевизоров в ЦУП вновь ощутить необычайное по остроте чувство национальной

гордости, радости. Радости за свою державу, мощный интеллектуальный

потенциал нашего народа. Большая, сложная и трудная работа сделана! После

останова "Бурана" на ВПП в течение 10 минут контролируется приведение

бортовых систем в исходное состояние и их выключение. По просьбе группы

послеполетного обслуживания из ЦУП через спутник связи выдается последняя

команда на борт: системы корабля обесточены. Все! Программа первого

испытательного полета выполнена полностью!

СХЕМА ПОЛЕТА НА УЧАСТКЕ ПОСАДКИ ОК "БУРАН".

После завершения орбитального полета происходит торможение орбитального

корабля (ОК) с помощью двигателей орбитального маневрирования (ДОМ) и

переход на траекторию схода с орбиты с учетом входа в атмосферу под углом

атаки a=39 , обеспечивающим допустимый тепловой режим. По достижении

условной границы атмосферы на высоте 100 км начинается участок спуска ОК.

|С помощью управляющих двигателей (УД) ОК разворачивается по |

|крену таким образом, чтобы уменьшить боковую дальность до |

|взлетно-посадочной полосы (ВПП) посадочного комплекса (ПК). В |

|начале спуска, когда отсутствует управление продольной |

|дальностью полета, ОК движется с постоянным скоростным углом |

|крена, при этом углы атаки, скольжения и крена стабилизируются с|

|помощью 20 УД, размещенных в хвостовой части фюзеляжа (в двух |

|кормовых блоков), а после входа в атмосферу - аэродинамическими |

|органами управления (элевонами, работающими в режиме руля высоты|

|и в режиме элевонов, и балансировочным щитком). |

В начале спуска аэродинамические органы управления обеспечивают только

балансировку ОК, а при достижении скоростным напором значения q=10 кг/м2

подключаются и к управлению угловым движением, причем по мере возрастания

эффективности аэродинамических органов управления и скоростного напора они

постепенно берут на себя функции управляющих двигателей. Для минимизации

расхода топлива УД отключаются при q=50 кг/м2 в канале крена и при q=100

кг/м2 в продольном канале.

При достижении продольной перегрузкой заданного значения начинается участок

спуска с управлением дальностью, при этом на основе прогноза движения ОК

отыскивается "попадающая" в район ВПП ПК траектория, на которой

прогнозируемая дальность спуска равна оставшейся дальности при выполнении

ограничений по нагреву, скоростному напору и перегрузкам.

Специальный алгоритм управления вырабатывает командное значение скоростного

угла крена, обеспечивающее движение ОК по траектории, близкой к

"попадающей". Для того чтобы не допустить больших ошибок по курсу, при

заданном рассогласовании по курсу выдаются команды на смену знака

командного значения угла крена, т. е. команды на развороты по крену.

При достижении скорости, соответствующей М=12, угол атаки постепенно

уменьшается с 39 до 10 к концу участка спуска, что позволяет увеличить

аэродинамическое качество ОК. Начиная с М=10 для обеспечения необходимой

балансировки и увеличения устойчивости движения раскрываются створки

воздушного тормоза, угол раскрытия которых до скорости, соответствующей М

не менее 0.8, изменяется по заданной программе. При М=5 становится

достаточно эффективным руль направления, с помощью которого осуществляется

балансировка в боковом канале с переходом при скорости, соответствующей М

не более 3, в режим управления. УД рыскания работают на спуске до высоты 20

км - начала участка предпосадочного маневрирования, к моменту которого

выполняются ограничения на координаты, величину и направление вектора

скорости ОК: ОК должен находиться в кольце на расстоянии L=(32 13) км,

измеряемом по касательной к цилиндру рассеивания энергии (ЦРЭ), иметь

скорость (520 60) м/с, направление вектора которой должно совпадать с

касательной к ЦРЭ (восточному или западному) с допустимой ошибкой не более

15 (см. схему предпосадочного маневрирования). Восточный или западный ЦРЭ

выбирается в зависимости от направления ветра на ВПП так, чтобы обеспечить

полет ОК на заключительном участке траектории в условиях встречного ветра.

Схема предпосадочного маневрирования:

1 - западный ЦРЭ;

2 - штатная область приведения на высоту Н=20 км при нацеливании на

западный ЦРЭ;

3 - то же на восточный ЦРЭ;

4 - восточный ЦРЭ;

5 - восточный ЦВК;

6 - взлетно-посадочная полоса;

7 - западный ЦВК;

8 - траектория полета ОК;

АН - спираль отворота;

НЕ - спираль поворота;

ЕС - касательная к ЦВК;

CG - дуга окружности ЦВК;

GK - финишная прямая;

КТ - ключевая точка

Красным пунктиром показана траектория захода на посадку в первом полете.

Задачей предпосадочного маневрирования является выведение ОК к началу

траектории захода на посадку в ключевую точку (КТ), расположенную на высоте

4 км в вертикальной плоскости, проходящей через ось ВПП, с ориентацией в

ней (в плоскости) вектора скорости. Параметры движения ОК в КТ жестко

ограничены по координатам, скорости, углу наклона траектории и отклонению

от посадочного курса. Их реализация достигается схемой движения,

обеспечивающей соответствие между располагаемой энергией ОК и энергией,

потребной для приведения его в КТ. Энергия регулируется изменением длины

траектории и программного скоростного напора (управление аэродинамическим

качеством), а в дозвуковой области - еще и изменением угла раскрытия

воздушного тормоза. Управление движением ОК осуществляется формированием в

начале участка предпосадочного маневрирования в соответствии с текущим

состоянием ОК пространственной опорной траектории (и последующим её

отслеживанием), которая может перестраиваться в ходе полета, если

энергетическое состояние ОК не удовлетворяет заданным требованиям.

"След" опорной траектории в горизонтальной плоскости представляет собой

систему геометрических линий (см. схему предпосадочного маневрирования):

спираль отворота - спираль поворота - касательная к цилиндру выверки курса

(ЦВК) - дуга окружности ЦВК - финишная прямая, при этом спирали отворота и

поворота соответствуют полету ОК с постоянным углом крена =45 , координаты

КТ, центров ЦВК и радиусы ЦВК постоянны, а спираль отворота реализуется в

случае избытка энергии.

В вертикальной плоскости на скоростях, соответствующих М не менее 0.8,

опорная траектория формируется построение программной зависимости высоты,

соответствующей номинальному скоростному напору, от оставшейся дальности по

. На режимах при М<0.8 реализуется управление высотой полета относительно

заданного состояния в точке окончания предпосадочного маневра (терминальное

управление).

При дефиците располагаемой энергии для увеличения протяженности полета ОК в

качестве опорной используется зависимость минимального скоростного напора

от высоты полета qmin(Н), обеспечивающая максимальное качество, а при ее

избытке - зависимость максимального скоростного напора от высоты полета

qmax(Н), обеспечивающая наибольшее рассеивание энергии.

Заключительной фазой участка спуска в атмосфере являются заход на посадку и

собственно посадка ОК на ВПП с заданными параметрами движения. Заход на

посадку и посадка определяются двумя особенностями ОК:

первая - отсутствие двигателей, обеспечивающих посадку по традиционной

самолетной схеме, и

вторая - сравнительно малое аэродинамическое качество (Кmax=5,6) на этом

участке полета.

В связи с этим для захода на посадку с последующей посадкой ОК на ВПП

принята двухглиссадная схема, при которой вся траектория разбивается на

четыре участка:

|п е р в ы й - полет по крутой глиссаде с углом наклона -(17...22) , |

|на котором компенсируются ошибки приведения по координатам, |

|скоростям и углам при выходе ОК на крутую глиссаду с последующей |

|стабилизацией относительно жесткой опорной траектории с постоянной |

|заданной приборной скоростью. Этот участок характеризуется режимом |

|равновесного планирования, т.е. полетом с постоянным углом наклона |

|траектории и постоянной скоростью, когда внешние возмущающие |

|воздействия компенсируются изменением эффективного аэродинамического|

|качества увеличением или уменьшением угла раскрытия воздушного |

|тормоза. Так как внешние возмущающие воздействия с равной |

|вероятностью могут быть как встречного, так и попутного характера, |

|то в невозмущенной атмосфере воздушный тормоз находится в положении,|

|соответствующем его средней эффективности. Угол наклона крутой |

|глиссады зависит от посадочной массы ОК и выбирается так, чтобы |

|обеспечивалось парирование внешних возмущающих воздействий заданной |

|интенсивности во всем диапазоне возможных скоростей планирования; |

в т о р о й - первое выравнивание (высота 500 м), на котором происходят

интенсивное торможение и уменьшение скорости снижения ОК до значения,

обеспечивающего комфортные условия посадки на ВПП;

т р е т и й - полет по пологой глиссаде с углом наклона -2 , на котором

завершаются переходные процессы предыдущего участка и обеспечивается выход

ОК на высоту начала заключительного выравнивания с заданными параметрами

движения;

ч ет в е р т ы й - заключительное выравнивание (собственно посадка), на

котором с высоты 20 м реализуется траектория, строящаяся по

экспоненциальному закону, традиционному для самолетной посадки, воздушный

тормоз фиксируется в положении, соответствующем началу участка, а требуемые

параметры движения в момент касания ВПП при действии возмущающих факторов

обеспечиваются изменением геометрических параметров траекторий (эти

параметры выбираются такими, чтобы при отсутствии внешних возмущений ОК

приземлился на удалении 1000 м от кромки ВПП).

Приземление и пробег ОК происходят по сухой и мокрой бетонной ВПП, как в

автоматическом, так и в ручном режиме управления при посадочной скорости

Vпос=300...330 км/ч, угле тангажа u=10...13 , при попутном (до 5 м/с),

встречном (до 20 м/с) и боковом (до 15 м/с) ветре.

Управление пробегом до опускания передней стойки шасси выполняется в канале

тангажа элевонами в режиме руля высоты, в путевом канале - рулем

направления, а после опускания носового колеса - управляемой передней

стойкой и дифференциальным растормаживанием колес основных стоек шасси.

|Алгоритмы управления пробегом ОК сформированы так, что отказ одного |

|из управляющих органов не приводит к потере управляемости и уводу с |

|ВПП при различных сочетаниях ветровых возмущений и отклонений от оси|

|ВПП. Большой объем статистического моделирования, полеты на аналоге |

|и первый орбитальный полет ОК "Буран" подтвердили эффективность |

|управления на пробеге, обеспечившего отклонение от оси ВПП в конце |

|пробега до 5 м в автоматическом и ручном режимах. |

| |

[pic]

Торможение ОК осуществляется трехкупольным тормозным парашютом и тормозами

колес основных стоек шасси, а также воздушным тормозом, используемым в

качестве резервного при ручном управлении. Суммарный пробег в зависимости

от направления и силы ветра и состояния поверхности ВПП не должен превышать

1800 м.

|P|Далеко не все поддерживали решение о проведении первых испытательных |

|.|пусков "Бурана" в беспилотном, автоматическом режиме. За несколько |

|S|месяцев до запуска в адрес Правительства было направлено коллективное|

|.|письмо, подписанное, в том числе летчиками-космонавтами А.А.Леоновым |

|:|и И.П.Волком, о том, что "Буран" не сможет надежно выполнить полет в |

| |автоматическом режиме и что первый полет, как и у американцев на |

| |"Спейс Шаттле", должен быть пилотируемым. Но специальная комиссия, |

| |рассмотрев состояние подготовки ОК, согласилась с предложением |

| |технического руководства о первом беспилотном пуске. |

Список использованной литературы:

1.Интернет www.buran.ru

2.Еженедельник «Ракетно-космическая техника» №1 – 52 1983г.

Страницы: 1, 2, 3