Универсальная транспортная космическая система многоразового использования "Энергия–Буран"

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения"

Институт непрерывного и дистанционного образования

Кафедра ИНДО


Реферат

по дисциплине: Введение в приборостроение

на тему: Универсальная транспортная космическая система многоразового использования "Энергия - Буран"


Работу выполнил

студент гр. Z4111К

Каграманян Г.А.


Санкт-Петербург 2014

Оглавление


1. "Буран": история разработки

. Система радиолокационного контроля траектории движения орбитального корабля и управления воздушным движением

. Радиотехническая система навигации

. Радиотехническая система навигации, посадки и управления воздушным движением орбитального корабля "Вымпел"

. Особенности проведения полета орбитального корабля "Буран"

Заключение

Список использованной литературы


1. "Буран": история разработки


Создание МКС "Энергия-Буран", показанной на рисунке 1, было самой масштабной и трудоемкой программой в истории советской космонавтики. Достаточно сказать, что в течение 18 лет над МКС непосредственно работало более миллиона человек в 1286 предприятиях и организациях 86 министерств и ведомств, были задействованы крупнейшие научные и производственные центры страны. Общие затраты на программу по состоянию на начало 1992 года составили 16,4 млрд. советских рублей.


Рисунок 1. Многоразовая космическая система «Энергия-Буран»


"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 прикладной математики 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".

Но окончательный облик "Бурана" появился не сразу. Первоначальный вариант "ОС-120" (см. рис. 2), появившийся в 1975 году в томе 1Б "Технические предложения" "Комплексной ракетно-космической программы", был практически полной копией американского шаттла - в хвостовой части корабля размещались три маршевых кислородно-водородных двигателя (11Д 122 разработки КБЭМ тягой по 250 тс и удельным импульсом 353 сек на земле и 455 сек в вакууме) с двумя выступающими мотогондолами с двигателями орбитального маневрирования.


Рисунок 2. Орбитальный самолёт ОС-120.


МКС с орбитальным кораблем ОС-120 имела стартовую массу 2380 т и состояла из четырех модульных блоков I ступени, расположенных вокруг подвесного топливного отсека и орбитального самолета, образующих II ступень системы. Советский аналог воздушно-космического самолета "Шаттла" - "ОС-120" получался тяжелее (стартовая масса 120 т, посадочная - 89 т) за счет размещения на пилонах в хвостовой части двух РДТТ системы аварийного спасения для экстренного отделения корабля от топливного отсека.

Параллельно в НПО "Энергия" рождается другой вариант, названный МТК-ВП (Многоразовый транспортный корабль вертикальной посадки), массой ~90 т, конструктивно состоящий из передней носовой части конической формы с кабиной экипажа и блоком двигателей ориентации, цилиндрического грузового отсека большого объема в центральной части, и хвостового отсека с двигательной установкой и запасами топлива. МТК-ВП должен был выводиться на орбиту РН стартовой массой 2380 т, состоящей из шести боковых модульных блоков (с уменьшенным до 250 т запасом топлива) в качестве I ступени и центрального блока с рабочим запасом топлива 455 т и кислородно-водородными ЖРД в качестве II ступени. На каждом боковом блоке устанавливался кислородно-керосиновый ЖРД РД-123 тягой по 600 тс, на центральном блоке устанавливалось два ЖРД 11Д 122. навигация телеметрия радиосвязь орбитальный

Предполагалось, что после запуска (МТК-ВП располагался сверху РН) и работы на орбите корабль входит в плотные слои атмосферы с некоторым углом атаки и, используя небольшое аэродинамическое качество, совершает "скользящий" управляемый спуск, используя для балансировки и управления воздушные и газодинамические рули. Максимальное значение бокового маневра при спуске плюс/минус 800 км. Вертикальная скорость посадки гасится парашютной системой, вводимой в действие на высоте 12 км при скорости 250 м/с. Остаточная вертикальная скорость гасится двигателями мягкой посадки, горизонтальная скорость - выдвигаемыми опорами-амортизаторами. Проблему малого гиперзвукового аэродинамического качества, и соответственно, малой боковой дальности конструкторы к маю 1976 года решили размещением треугольных наплывов на корпусе, увеличивающихся к хвосту. Расчетная боковая дальность корабля с таким треугольным в сечении корпусом возрастала до 1800 км. Предлагалось два способа посадки МТК-ВП - вертикально на выдвигающиеся перед посадкой опоры с гашением боковой скорости или без гашения боковой скорости с посадкой на опоры-лыжи с небольшим скользящим пробегом после посадки. Именно похожую схему парашютной посадки с гашением двигателями РДТТ боковой скорости предложено использовать в бескрылом варианте нового шестиместного многоразового космического корабля "Клипер".

МТК-ВП, изображённый на рисунке 3, имел серьезное преимущество - отсутствовали крылья, большую часть времени бывшие паразитной массой.


Рисунок 3. Многоразовый транспортный корабль вертикальной посадки


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, по замыслу авторов проекта, должно было привести к большей эффективности в эксплуатации.

Но МТК-ВП имел и серьезные недостатки. В первую очередь высокую температуру нагрева поверхности при спуске (до +19000С), что делало проблематичным его многоразовость, и длительный цикл послеполетного восстановления. Недаром впоследствии Лозино-Лозинский отзывался о МТК-ВП как о "полумногоразовом".

января 1976 года Генеральный конструктор НПО "Энергия" Валентин Глушко утверждает "Техническую справку", содержащую сравнительный анализ нового варианта корабля - "ОК-92" (см. рис. 4), который стал дальнейшим продолжением ОС-120, но имел два главных принципиальных отличия - у него отсутствовали маршевые кислородно-водородные двигатели (они были перенесены на центральный блок РН), но появились два воздушно-реактивных двигателя (ВРД) для обеспечения возможности самостоятельных полетов в атмосфере.


Рисунок 4. Орбитальный корабль ОК-92

Это обуславливалось тем, что все аэродромы для посадки "Бурана" расположены на территории бывшего СССР, поэтому в течении суток имелись витки, 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. И хотя новый вариант имел "родимые пятна" ОС-120 в виде раздельной двигательной установки и токсичных компонентов топлива, это был шаг вперед.

После выхода Постановления N132-51 разработку планера корабля, средств воздушной транспортировки элементов МКС и системы автоматической посадки поручили специально организованному НПО "Молния", которое возглавил Глеб Лозино-Лозинский. НПО "Молния" (совместно с ЦАГИ) сразу же предложила свои варианты: корабль "305-1" (см. рис. ниже) со схемой "несущий корпус" на основе увеличенного в четыре раза орбитального самолета "Спираль" и крылатый вариант "305-2", близкий к варианту ОК-92. В конечном итоге ОК-92 и был принят для дальнейшей проработки, в ходе которой он сначала поменял один мощный РДТТ экстренного отделения от РН на два небольших по бокам хвостовой части, а затем "лишился" и их. ВРД (двухконтурные турбовентиляторные Д-30КП - модифицированные двигатели, широко используемые на дальнемагистральном пассажирском самолете Ил-62М) на боковых пилонах были перенесены наверх, по разные стороны от киля с заменой их на ТРД АЛ-31, и размещены в полу утопленных мотогондолах, но впоследствии были сняты и в полете "Бурана" не участвовали. Двигатели корабля были переведены на кислородно-керосиновое топливо и скомпонованы в объединенную двигательную установку. В ходе дальнейших проработок ракеты-носителя с целью повышения надежности за счет "горячего" резервирования (возможность выключения аварийного двигателя и дросселирования оставшихся) количество кислородно-водородных двигателей на центральном блоке было увеличено с трех до четырех, что позволило снизить тягу каждого с 250 до 190 тс. В то же время общая тяговооруженность всего комплекса была повышена за счет увеличения тяги кислородно-керосиновых двигателей боковых блоков с первоначальных 600 тс до 740 тс.


2. Система радиолокационного контроля траектории движения орбитального корабля и управления воздушным движением


Система предназначена для определения текущего местоположения и параметров движения ОК в зоне радиусом 400 км и высотой 40 км и обеспечивает:

- сбор информации от источников радиолокационной информации, ее вторичную обработку и автоматическое сопровождение ОК и самолетов оптико-телевизионного наблюдения;

отображение координат и параметров движения ОК, а также воздушной обстановки на этапе привода и посадки на рабочих местах штурманов-операторов региональной группы управления полетом (РГУП) в ОКДП;

передачу, обработку и отображение тех же данных на рабочих местах штурманов-операторов главной оперативной группе управления в ЦУПе;

формирование и выдачу данных оперативного целеуказания в виде экстраполированных координат ОК четырем системам приема телеметрии, телевидения и УКВ-радиосвязи.

Система состоит из сдвоенного комплекта бортовых радиолокационных ответчиков РО УВД и следующих наземных средств:

- трассового радиолокационного комплекта ТРЛК-10К;

радиолокационного комплекса управления воздушным движением 17Н 846 в составе:

1) аэродромного обзорного радиолокационного комплекса;

) посадочного радиолокационного комплекса;

) командно-диспетчерского пункта управления воздушным движением в зоне аэродрома КДП-УВД;

) командно-диспетчерского пункта аэродрома посадки ОК КДП-А;

) командно-диспетчерского пункта управления полетом ОК КДП-Ц.

Основные характеристики:


.Радиолокационный ответчик

Объем передаваемой информацииномер ОК и высота полета Частота передачи(1090 плюс/минус 3) МГц Частота приема(1030 плюс/минус 0,2) МГц Зона обзора АФУ в горизонтальной плоскостиплюс/минус 150 град. в вертикально-продольной плоскостиплюс/минус 30 град. в вертикально-поперечной плоскостиплюс/минус 40 град. Дальность действия400 км Мощность, потребляемая по цепи питания 27 В160 Вт Масса29 кг

.Трассовый радиолокационный комплекс

Состав: - 2 трассовых радиолокатора (участки 42 и 43) - командно-диспетчерский пункт КДП-4 Дальность действия: первичного канала400 км вторичного канала400 км Угол обзора в вертикальной плоскости45 град Погрешность определения координат после первичной обработки: по азимуту18 мин по дальности300 м Период обновления информации10 с

.Аэродромный обзорный радиолокационный комплекс

Состав: - 2 обзорных радиолокатора Е-511 - аппаратура сопряжения с КДП - АСРЛ-О Дальность действия: первичного канала (5000<=Н<=12000)150 км вторичного канала200 км Угол обзора вертикальной плоскости40 град Период обновления информации6 с Разрешающая способность: - первичного канала по дальности500 м - вторичного канала по дальности900 м - первичного канала по азимуту2,5 град - вторичного канала по азимуту4,3 град Погрешность определения координат: по азимуту12 мин по дальности240 м

.Посадочный радиолокационный комплекс Е-516В

Состав: - 2 посадочных радиолокатора - аппаратура сопряжения с КДП - АСРЛ-П Дальность действия: первичного канала20 км вторичного канала40 км Частота излучения9030, 8910 МГц Углы обзора: по азимутуот -17 до +17 град по углу местаот -1 до +20 град Угол наклона поворотной платформы антенного постаот -0,5 до +11,5 град Период обновления информации0,7 с Разрешающая способность: первичного канала по дальности120 м вторичного канала по дальности200 м по азимуту1,2 град. по углу места0,6 град.

.Командно-диспетчерский пункт управления воздушным движением в зоне аэродрома

Зона контроля за движением обзорного тракта: Дальность200 км Высота12 км Зона контроля за движением посадочного тракта: Дальность40 км Количество одновременно сопровождаемых объектов: в зоне полетов20 в зоне посадки3 Количество рабочих мест группы контроля за движением6 Тип вычислительной машиныСЦВМ А-10М 1 (всего 2 машины) длина слова16 разрядов объем программного обеспечения32К слов

.Командно-диспетчерский пункт контроля движения ОК (аэродрома)

Тип основной вычислительной машиныСЦВМ А-15А. (всего 4 машины) Длина слова16 разрядов Объем программного обеспечения32К слов Количество рабочих мест штурманов-операторов РГУП3 Количество выносных индикаторов3 Тип индикатора телевизионный1125 строк Оснащение рабочего места: - индикатор вертикальной обстановки1 - индикатор горизонтальной обстановки1 Количество видов отображения траекторией информации4 Масштабы отображения информации800-400-200-100-50-25-10 км Количество одновременно сопровождаемых объектов8 Количество несопровождаемых отметок1000 Объем регистрируемой на магнитной ленте информации4000 Кбайт Количество каналов передачи информации в КДП-Ц6 Количество каналов выдачи оперативных целеуказаний4

.Командно-диспетчерский пункт центра управления полетом

Тип основной вычислительной машиныСЦВМ А-15А. (всего 2 машины) Количество рабочих мест штурманов-операторов ГОГУ3 Количество выносных цветных индикаторов2 Количество одновременно сопровождаемых объектов8 Количество несопровождаемых отметок1000 Количество каналов приема информации из КДП-А6

3. Радиотехническая система навигации


Система навигации предназначена для информационного обеспечения автоматического полета ОК с момента его выхода из зоны образования плазмы до входа в зону действия радиотехнической системы автоматической посадки.

Определяемые системой навигационные параметры используются в бортовой цифровой вычислительной системе (БЦВС) для коррекции автономно счисленных координат ОК.

Система навигации состоит из высокоточных базово-радиодальномерных и азимутально-дальномерных систем и включает бортовое и наземное оборудование.

Бортовое оборудование 17М 900 базово-радиодальномерной системы (РДС) представляет собой четыре взаимнорезервируемых однотипных комплектов измерителей дальности, каждый из которых одновременно измеряет дальности до трех наземных ретрансляторов-дальномеров (РД) методом "запрос-ответ". В районе аэродрома посадки установлено шесть РД, размещенных таким образом, чтобы обеспечить наибольшую точность определения трех координат ОК (навигационных параметров).

Переключение бортового оборудования РДС на работу с оптимальной тройкой РД производится по ходу полета по командам БЦВС.

На этапе посадки бортовое оборудование РДС измеряет дальность до посадочного РД, установленного в торце посадочной полосы.

Для сохранения надежного радиоконтакта бортового и наземного оборудования РДС при сложных траекторных маневрах и любых кренах и тангажах ОК предусмотрена бортовая антенная система, имеющая близкую к сферической зону обзора и круговой тип поляризации, а РД оснащены антеннами горизонтальной и вертикальной поляризации.

Бортовое оборудование 17M902 азимутально-дальномерной системы является традиционным средством радионавигации летательных аппаратов и взаимодействует с наземным азимутально-дальномерным радиомаяком отечественной системы ближней навигации (РСБН). На аэродроме посадки установлен радиомаяк последней модификации Е-329.

РСБН введена в состав системы навигации в качестве резервного источника навигационной информации при посадке на основной аэродром, и в качестве основного источника при посадке на аварийные аэродромы, не оснащенные РД системы РДС.

Наземные средства навигации контролируются и управляются централизованно аппаратурой технического управления и контроля.

Основные характеристики системы навигации


. Зона действия

по дальности400 км по азимуту360 градусов по высоте40 км по углу местаРДС3...90 градусовРСБН3...45 градусов

. Погрешность измерения (3 сигма)

дальность РДС:флюктуационная составляющая65...105 мсистематическая составляющая65...105 м дальности РСБН(150+0,09%Д) м азимута РСБН0,375 градуса

. Диапазон частот приема-передачи - 726...1000,5 МГц

4. Темп измерения

РДС65 Гц РСБН1,66 Гц

. Глубина контроля

бортового оборудования99% наземного оборудования100%

. Кратность резервирования

бортовое оборудование РДС4бортовое оборудование РСБН1наземное оборудование РДС3наземное оборудование РСБН4

. Управление резервом - автоматическое


. Схема размещения наземного оборудования

РД2 шт. - в 20 км от центра посадочной полосы, 4 шт. - в радиусе 50 км от центра посадочной полосыЕ-329500 м на траверсе центра посадочной полосыаппаратура технического управления и контроляв ОКДП

. Масса бортового оборудования

РДС85,5 кг РСБН40,0 кг

. Электропотребление бортового оборудования

РДС520 Вт РСБН200 Вт

11. Элементная база - Интегральные микросхемы средней степени интеграции за исключением СВЧ транзисторов бортовых передающих устройств и электровакуумных приборов выходных каскадов наземных передающих устройств.

4. Радиотехническая система навигации, посадки и управления воздушным движением орбитального корабля "Вымпел"


Комплекс радиотехнических систем навигации, посадки, контроля траектории и управления воздушным движением "Вымпел" для орбитального корабля "Буран" универсальной ракетно-космической транспортной системы "Энергия" предназначен для:

- измерения навигационных параметров для коррекции автономно счисленных системой управления координат орбитального корабля с высоты 40 км и дальности 400 км до входа в зону радиотехнической системы посадки комплекса;

измерения навигационных параметров орбитального корабля в зоне действия радиотехнической системы посадки для обеспечения автоматического полета по глиссаде, приземления и пробега ОК по посадочной полосе;

радиолокационного контроля траектории движения орбитального корабля при спуске с высоты 40 км штурманами-операторами Региональной оперативной группы управления (РОГУ) /аэродром "Юбилейный"/, трансляции и отображения этой информации в Центре управления полетом на экранах рабочих мест Главной оперативной группы управления (ГОГУ);

выработки оперативных целеуказаний для наведения наземных антенн систем телеметрии, телевидения и УКВ-радиосвязи;

контроля воздушного пространства с целью решения задач управления воздушным движением, обеспечивающего безопасность ОК и наведение самолета оптико-телевизионного наблюдения.

Для решения указанных задач комплекс "Вымпел" включает в себя:

- радиотехническую систему навигации в составе трехкоординатной распределенной радиодальномерной системы, азимутально-дальномерного радиомаяка и соответствующего бортового оборудования, определяющих навигационные параметры на борту орбитального корабля при любых кренах и тангажах с точностными характеристиками, обеспечивающими выполнение маневра гашения энергии и вывода орбитального корабля в зону действия радиотехнической системы посадки;

- всепогодную радиотехническую систему автоматической посадки в составе угломестных и азимутальных посадочных радиомаяков и радиодальномеров, обеспечивающих посадку орбитального корабля с двух направлений, и соответствующего бортового оборудования;

- радиотехническую систему радиолокационного контроля траектории движения орбитального корабля и управления воздушным движением в составе:

·трассового радиолокационного комплекса и аэродромного обзорного радиолокатора,

·посадочного радиолокационного комплекса,

·бортового радиолокационного ответчика,

·командно-диспетчерского пункта контроля движения орбитального корабля (аэродрома),

·командно-диспетчерского пункта управления воздушным движением (аэродрома),

·командно-диспетчерского пункта контроля движения орбитального корабля (ЦУП);

- системы контроля технического состояния радиотехнических средств комплекса "Вымпел" в составе КПА бортового оборудования, автоматизированной системы летного контроля на базе самолета Ту-134, наземной автоматизированной системы траекторных измерений для контроля точностных характеристик систем навигации и посадки, подвижной автолаборатории для юстировки систем посадки;

- комплекс технического управления и контроля наземных радиотехнических систем.

Все средства комплекса радиотехнических систем "Вымпел" полностью дублированы на основе реализации принципов скользящего горячего резервирования для выполнения задач по радиотехническим системам с вероятностью

- навигации 0,9995,

посадки 0,9998,

радиолокационного контроля движения 0,9996.

Для отработки и испытаний комплекса "Вымпел" созданы и использованы:

- полунатурный моделирующий стенд отработки бортовой аппаратуры, имитирующий радиосигналы наземных радиотехнических систем "Вымпел", получаемые при движении орбитального корабля по различным траекториям в различных погодных условиях;

- полунатурный моделирующий стенд для отработки алгоритмов и программ вычислительного комплекса "Вымпел";

- комплекс-аналог р/т систем "Вымпел" на летно-испытательной базе предприятия Громова для отработки системных характеристик, алгоритмического и программного обеспечения наземной и бортовой аппаратуры и точностных параметров комплекса "Вымпел";

- комплекс радиотехнических систем автоматической навигации и посадки из состава оборудования "Вымпел", установленные в ЛИИ МАП, которые обеспечили проведение всего цикла горизонтально-летных испытаний на БТС-002 -аналоге орбитального корабля и летающих лабораториях Ту-154 номер 083 и номер 024;

- посадочный радиолокатор из состава комплекса "Вымпел", сопряженный с вычислительным комплексом ЛИИ МАП для отработки системы управления.

В период отработки системных и точностных характеристик комплекса "Вымпел" было выполнено более 4000 заходов на посадку с различными траекториями на самолетах-лабораториях предприятий п. я. В-2749 и п.я. А-3158.

Комплекс радиотехнических систем "Вымпел" в целом представляет собой большую систему модульного типа, построенную по иерархическому принципу, при этом каждая из систем, входящих в комплекс может быть использована самостоятельно.

В результате разработки, отладки, испытаний и обеспечения автоматической посадки орбитального корабля создан большой задел научных, инженерных, технологических путей и решений по дальнейшему совершенствованию не только систем комплекса "Вымпел", но и аналогичных радиотехнических систем и средств, применяемых в народном хозяйстве.

ноября 1988 года комплекс радиотехнических систем "Вымпел" обеспечил первую автоматическую посадку ОК с боковым отклонением в момент касания посадочной полосы менее 3,0 м и в момент остановки - 80 см, успешно выполнив все поставленные перед ним задачи.


5. Особенности проведения полета орбитального корабля "Буран"


Космодром Байконур 15 ноября 1988 г. На старте универсальная транспортная ракетно-космическая система "Энергия-Буран".

Задачей первого полета МРКК "Энергия-Буран" были продолжение летной отработки ракеты-носителя "Энергия" и проверка функционирования конструкции и бортовых систем орбитального корабля "Буран" на наиболее напряженных участках полета (выведение и спуск с орбиты) с минимальной длительностью орбитального участка.

Первый полет "Бурана" был запланирован непродолжительным: два витка, или 206 минут полета. В грузовом отсеке корабля в качестве полезной нагрузки размещался блок дополнительных приборов с телеметрической аппаратурой и дополнительными аккумуляторами. В соответствии с задачами и программой полета были задействованы состав и режимы работы бортовых и наземных систем.

Утром 15 ноября 1988 г., в день старта, подготовка к пуску протекала на удивление гладко (циклограмма предстартовой подготовки проходит без замечаний), но главную тревогу доставляла погода - на Байконур шел циклон. Дождь, шквалистый ветер с порывами до 19 м/с, низкая облачность, началось обледенение ракеты-носителя и корабля - в отдельных местах толщина льда достигла 1...1,7 мм.

За 30 минут до запуска командиру боевого расчета по пуску "Энергии-Бурана" В.Е. Гудилину под роспись вручают штормовое предупреждение, показанное на рисунке 5: "Туман при видимости 600-1000 м. Усиление юго-западного ветра 9-12 м/сек, порывы временами до 20 м/сек". Но после короткого совещания, изменив направление посадки "Бурана" (20º против ветра), руководство принимает решение: "Пускать!"


Рисунок 5. Штормовое предупреждение, вручённое В.Е. Гудилину


До пуска 26 минут - на "Буране" включились бортовые радиоответчики системы "Вымпел-К". Корабль готовился к пуску.

Для сравнения - в августе 2007 полет американского шаттла "Индевор" был сокращен на сутки из-за надвигавшегося на Космический центр им. Кеннеди тропического урагана "Дин". При принятии решения о досрочном приземлении определяющим являлось ограничение по максимальному значению бокового ветра при посадке для шаттлов - 8 м/сек.

"Буран" стартовал в свой единственный триумфальный полет точно по циклограмме - команда "Контакт подъема", фиксирующая разрыв последних коммуникаций между ракетой и стартовым комплексом (к этому моменту ракета успевает подняться на высоту 20 см), прошла в 6:00:1.25 по московскому времени.

В 09:19 "Буран" вошел в прицельную зону на высоте 20 км с минимальными отклонениями, что было очень кстати в сложных метеоусловиях. Реактивная система управления и ее исполнительные органы отключились и только аэродинамические рули, задействованные еще на высоте 90 км, продолжали вести орбитальный корабль к следующему ориентиру - ключевой точке.

До сих пор полет проходил строго по расчетной траектории снижения - на контрольных дисплеях ЦУПа его отметка смещалась к ВПП посадочного комплекса практически в середине допустимого коридора возврата. "Буран" приближался к аэродрому несколько правее оси посадочной полосы, и все шло к тому, что он будет "рассеивать" остаток энергии на ближнем "цилиндре". Так думали специалисты и летчики-испытатели, дежурившие на объединенном командно-диспетчерском пункте. В соответствии с циклограммой посадки включаются бортовые и наземные средства радиомаячной системы. Однако при выходе в ключевую точку с высоты 20 км "Буран" "заложил" маневр, повергший в шок всех находившихся в ОКДП. Вместо ожидавшегося захода на посадку с юго-востока с левым креном корабль энергично отвернул влево, на северный цилиндр выверки курса, и стал заходить на ВПП с северо-восточного направления с креном 45º на правое крыло (схема посадки изображена на рисунке 6).

На высоте 15300 м скорость "Бурана" стала дозвуковой, затем при выполнении "своего" маневра "Буран" прошел на высоте 11 км над полосой в зените радиотехнических средств обеспечения посадки, что было наихудшим случаем с точки зрения диаграмм направленности наземных антенн. Фактически в этот момент корабль вообще "выпал" из поля зрения антенн, сектор сканирования которых в вертикальной плоскости был в диапазоне всего 0,55º-30º над горизонтом. Замешательство наземных операторов было настолько велико, что они перестали наводить на "Буран" самолет сопровождения!

Послеполетный анализ показал, что вероятность выбора такой траектории была менее 3%, однако в сложившихся условиях это было самое правильное решение бортовых компьютеров корабля! Более того, данные телеметрии свидетельствовали, что движение по поверхности условного цилиндра выверки курса в проекции на земную поверхность было не дугой окружности, а частью эллипса, но победителей не судят!

Позднее Г.Е. Лозино-Лозинский вспоминал: "...После того, как "Буран" вышел на орбиту, я своими глазами видел, как в Центре управления полетами "группа товарищей" заранее готовила "Сообщение ТАСС" о том, что из-за таких-то и таких-то неполадок (они изобретались тут же) благополучно завершить этот эксперимент не удалось. Эти люди особенно оживились, когда, уже заходя на посадку, "Буран" вдруг начал неожиданный маневр...".


Рисунок 6. Схема посадки орбитального корабля "Буран"

В момент неожиданной смены курса судьба "Бурана" буквально "висела на волоске", и отнюдь не по техническим причинам. Когда корабль заложил левый крен, первая осознанная реакция руководителей полета была однозначной: "Отказ системы управления! Корабль нужно подрывать!" Ведь на случай фатального отказа на борту "Бурана" размещались тротиловые заряды системы аварийного подрыва объекта, и казалось, что момент их применения наступил. Спас положение заместитель Главного конструктора НПО "Молния" по летным испытаниям Степан Микоян, отвечавший за управление кораблем на участке снижения и посадки. Он предложил немного подождать и посмотреть, что будет дальше. А "Буран" тем временем уверенно разворачивался для захода на посадку. Не смотря на колоссальное напряжение на ОКДП, после отметки 10 км "Буран" летел по "знакомой дороге", многократно проторенной для него летающей лабораторией Ту-154ЛЛ и самолетом-аналогом орбитального корабля БТС-002 ОК-ГЛИ.

До сих пор корабль самостоятельно, без какой-либо корректировки с Земли, снижался по траектории, рассчитанной бортовым цифровым вычислительным комплексом. На высоте 6200 м "Буран" был "подхвачен" наземным оборудованием всепогодной радиотехнической системы автоматической посадки "Вымпел-Н", обеспечившей корабль необходимой навигационной информацией для его безошибочного автоматического вывода на ось посадочной полосы, снижения по оптимальной траектории, приземления и пробега до полной остановки.

Радиотехнические средства системы автоматической посадки "Вымпел", образно говоря, сформировали трехмерное информационное пространство вокруг посадочного комплекса, в каждой точке которого компьютеры корабля точно "знали" в реальном режиме времени три основных навигационных параметра: азимут относительно оси ВПП, угол места и дальность с погрешностью не более 65 метров. На основании этих данных бортовой цифровой вычислительный комплекс начал проводить непрерывную корректировку по специальным алгоритмам автономно вычисленной траектории захода на посадку.

Работа системы "Вымпел" завершилась блестящим успехом: в 09:24:42, опережая всего на секунду расчетное время, "Буран" на скорости 263 км/ч изящно коснулся ВПП и через 42 секунды, пробежав 1620 метров, замер в ее центре с отклонением от осевой линии всего +5 м! Интересно, что последняя траекторная проводка, полученная от системы "Вымпел", прошла двумя секундами раньше (в 09:24:40,4) и зафиксировала вертикальную скорость снижения 1 м/сек. Несмотря на встречно-боковой порывисто-штормовой ветер и 10-бальную облачность высотой 550 м (что существенно превышает предельно-допустимые нормативы для пилотируемой посадки американского шаттла), условия касания для первой в истории автоматической посадки орбитального самолета были отличными: недолет (продольный промах) составил 190 м, боковое отклонение вправо от оси ВПП -9.4 м (схема изображена на рисунке 7), вертикальная скорость касания всего 0.3 м/с! Необычно красивая, правильная и изящная посадка 80-тонного корабля! Просто не верилось, что полет беспилотный - казалось, что самый хороший летчик не смог бы посадить "Буран" лучше.

О мягкости посадки "Бурана" может свидетельствовать запоздание выпуска тормозных парашютов. Согласно логике системы выпуска парашютов, они должны выбрасываться по сигналу датчика, который срабатывает от обжатия амортизаторов основных стоек шасси до стояночного положения. Во время отработки автоматической посадки на самолете-аналоге БТС-002 он при вертикальной скорости более 1 м/сек проседал в момент касания почти до полного обжатия амортизаторов, поэтому парашюты выбрасывались практически сразу же после касания. Но при посадке "Бурана" вертикальная скорость была настолько мала, что в момент касания ВПП обжатия амортизаторов до стояночного положения не произошло! Парашюты были выпущены только спустя 9,2 сек, за 2 секунды до касания передней стойки (09:24:52), когда во время пробега подъемная крыла стала падать за счет торможения на ВПП и уменьшения угла атаки при опускании носа корабля. В итоге вес корабля, воспринимаемый основными шасси, увеличился, и амортизаторы стоек, наконец, обжались до нужного положения, выдав тем самым команду на выпуск сначала трехкупольного вытяжного, а затем и трех куполов тормозных парашютов.


Рисунок 7. Схема пробега "Бурана" по ВПП аэродрома "Юбилейный".


На рис. 7 показана только бетонная часть ВПП. В отличие от нарисованной прямой линии реальная траектория движения по ВПП представляла собой кривую линию, напоминающую синусоиду с "затухающей" амплитудой, из-за логики работы бортовой системы управления пробегом (передней стойкой шасси корабля).

В обстановке всеобщей "послепосадочной" эйфории были названы другие, почти идеальные координаты точки касания - промах (перелет) по продольной дальности +15 м и остановки орбитального корабля в 1,5...2 метра от "расчетной точки". Также был занижен и пробег - 1520 м. Эти цифры сразу же стали общепризнанными. Причина ошибки заключалась в том, что "Буран" действительно коснулся посадочной полосы рядом с расчетной точкой касания, но... не своей, а чужой! Дело в том, что на ВПП была нанесена стандартная аэродромная разметка в виде двух белых продольных полос, обозначающих место точного приземления для самолетов. Вот именно рядом с этими полосами, перелетев их на два-три десятка метров, и приземлился "Буран", не долетев почти две сотни метров до своей отметки - белого ромба, центр которого располагался в 1000 метрах от торца ВПП.

Уже после остановки "Бурана" в течение 10 минут происходило приведение бортовых систем корабля в исходное состояние с последующим выключением. Последняя команда кораблю была выдана из подмосковного ЦУПа через спутник связи: "Системы корабля обесточены".

Все! Программа первого испытательного полета выполнена полностью!


Заключение


Первый полёт "Бурана" показал отличные результаты, но тогда ещё никто не знал, что этот полёт был последним.

Понятно, что при том экономическом раскладе, который мы имели в последние годы правления Горбачева и при Борисе Ельцине, о сохранении и развитии нового ракетно-космического и "Энергия-Буран" никто и не думал. За политическими потрясениями начала 90-х годов о "Буране" забыли, а с развалом Советского Союза, когда многие из предприятий, работавших на космонавтику, включая космодром Байконур, оказались за границей, существование самой отрасли оказалось под угрозой.

В декабре 1991 года Государственный Совет упразднил Министерство общего машиностроения, отвечавшего за космонавтику.

После развала Советского Союза финансирование программы было практически прекращено. После долгих и бесплодных поисков средств, в мае 1993 г. НПО "Энергия" объявило о прекращении программы "Буран", продолжив разработку легких (грузоподъемностью до 40 т) вариантов УРКТС. Однако в середине 1995 г. и эти работы были прекращены. Программа закрыта Российским космическим агентством вследствие экономических проблем, среди официальных причин - отсутствие сколько-либо осмысленной потребности, как в ракете стотонного класса, так и в многоразовом космическом корабле, способном возвращать грузы с орбиты.

Из-за сокращения бюджета армии, разоружения, развала страны и "умелой" внешней политики Советский Союз потерял гениальное творение, способное покорить космос. Так и закончилась "война за звёзды".


Список использованной литературы


.ru.wikipedia.org

2.buran.ru

.xliby.ru


Теги: Универсальная транспортная космическая система многоразового использования "Энергия–Буран"  Реферат  Информатика, ВТ, телекоммуникации
Просмотров: 31635
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Универсальная транспортная космическая система многоразового использования "Энергия–Буран"
Назад