Реферат: Буран

посадочном комплексе все перегрузочные операции с различными

крупногабаритными технологическими грузами, доставляемыми на космодром

самолетами транспортировщиками 3М-Т "Атлант" и Ан-225 "Мрия".

Орбитальный корабль внутри МИКа ОК с одного рабочего места на другое

перемещается на специальном самоходном транспортно-технологическом агрегате

(ТТА) или с помощью специальных мостовых кранов.

Транспортирование МРКК с технической позиции РН на техническую позицию МРКК и

на стартовый комплекс выполняется на специальном транспортном установочном

агрегате с помощью тепловозов. (До доработки ТУА использовался для

транспортировки лунной РН "Н-1" на рубеже 60-70-х годов)

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 пуске

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 двукратный 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.

Полёт

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 рулёжки 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...

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.

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 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 и запад­ной

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. Первый

испытательный полет беспилотного варианта ОК завершился по­сле выполнения

немногим более двух витков вокруг Земли успешной автоматической посадкой на

аэродром в районе космо­дрома. Тормозной импульс был дан на высоте Н=250 км,

на расстоянии около 20000 км от аэродрома приземления, боковая дальность на

трассе спуска составила около 550 км, отклонение от расчетной точки касания

на ВПП оказалось равным 15 м в продольном направлении и 3 м от оси по­лосы.

Разработка ОК "Буран" продолжалась более 10 лет. Первому запуску

предшествовал большой объем научно-исследовательских и опытно-

кон­структорских работ по созданию ОК и его систем с обширными

теорети­ческими и экспериментальными исследованиями по определению

аэро­динамических, акустических, теплофизических, прочностных и других

характеристик ОК, моделированием работы систем и динамики полета ОК на

полноразмерном стенде оборудования и на пилотажных стендах, разработкой новых

материалов, отработкой методов и средств автомати­ческой посадки на самолетах

- летающих лабораториях, летными испыта­ниями в атмосфере пилотируемого

самолета-аналога (в моторном вари­анте) БТС-02, натурными испытаниями

теплозащиты на эксперименталь­ных аппаратах БОР-4 и БОР-5, выводившихся на

орбиту и возвращаемых с нее методом аэродинамического спуска, и т. д.

"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.

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!

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; длина 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. 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 звезда.

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.

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

Страницы: 1, 2, 3