Разработка системы аварийного отключения двигателей ракеты

Еще в самом начале проектирования ракеты-носителя Н1 необходимость создания системы диагностики работы более чем четырех десятков двигателей трех ступеней Н1 была очевидной. От телеметрической системы контроля за параметрами двигательных установок такая система отличалась тем, что не только фиксировала состояние того или иного параметра, но выдавала команду системе управления на выключение двигателя, если контролируемые ею параметры выходили за разрешенные пределы.

Неотвратимость разработки системы КОРД своими силами становилась все более очевидной, так как все только предполагаемые смежники, которым эту разработку предлагали, сразу понимали ее ответственность, трудоемкость и бесперспективность с точки зрения лавров.

После многочасовых дискуссий с ближайшими товарищами решили поручить разработку идеологической электрической схемы и ее отработку отделу Виктора Кузьмина , а конструктивную реализацию и внедрение в производство отделу Ивана Зверева . Серийное производство электронных приборов КОРДа решением ВПК было поручено Загорскому оптико-механическому заводу (ЗОМЗ) по нашей технической документации.

Изучив структуру двигательных агрегатов Кузнецова , наши электронщики решили, что они вполне способны спасти двигательную установку от пожара, взрыва и прочих бедствий, если двигателисты четко сформулируют критерии предаварийного состояния. Главный конструктор Кузнецов после настоятельных обращений Королева в конце концов определил параметры двигателей, на отклонение которых должна реагировать система КОРД.

Кузнецов и его специалисты в процессе работы меняли и перечень подлежащих контролю параметров, и критические значения, при которых система КОРД обязана передать в систему управления команду на выключение двигателя. Первоначально для диагностического контроля двигателей первого летного носителя Н1 были выбраны четыре параметра: температура газа за турбиной ТНА, пульсация давления в газогенераторе, скорость вращения основного вала ТНА и давление в камере сгорания. При выходе этих параметров за установленные двигателистами пределы КОРД выдавал команду, по которой система управления по своему алгоритму производила полное выключение подозрительного двигателя.

Каждый из 42 двигателей имел свою аппаратуру контроля, состоящую из первичных датчиков, электронного блока усилителей, линии связи и блока управления системой, связанного с системой автоматики управления двигателями. Измерения критических параметров производились первичными датчиками - преобразователями физических величин в электрические сигналы. Так, например, для контроля давления был специально разработан троированный контактный датчик мембранного типа. Для других каналов контроля были разработаны датчики генераторного типа: пьезоэлектрические в канале пульсаций давления, индукционные в канале скорости вращения и малоинерционные термопары в канале температуры. Общая координация и преобразование измерений в команды производились блоком усилителей- преобразователей, представляющим довольно сложный электронный прибор, состоящий из 1600 элементов. Все датчики были разработаны в 1962-1963 годах в различных организациях и отрабатывались нашими инженерами на огневых стендах при испытаниях двигателей первой, второй и третьей ступеней. Обязательное и самое жесткое требование к аварийной системе - она должна дежурить и реагировать только на аварийный признак. Выдача ложного сигнала в полете могла привести к выключению здорового двигателя, а для первой ступени - еще и второго, диаметрально противоположного.

Носитель Н1 обладал 25-процентным запасом по тяговооруженности. Допускался выход из строя, даже при старте, двух пар ЖРД. Система управления, получив сигнал об отказе двигателей, должна была несколько форсировать работающие и увеличить общее время работы первой ступени. На второй ступени при получении аварийных сигналов могли быть выключены не более двух двигателей, а на третьей - один.

Наиболее трудной проблемой при отработке системы оказалась защита КОРДа от помех. При испытаниях на технической позиции в большом МИКе на шинах питания системы была обнаружена наводка - напряжение до 15 вольт частотой 1000 герц. Это была опасная помеха, которая исходила от основного источника электроэнергии ракеты - специального турбогенератора. Для защиты от этой помехи мы ввели блок конденсаторов, шунтирующих источник, и убедились, что помеха снизилась до одного вольта. Успокоились напрасно - 1000 герц вскоре напомнили о себе при "отягчающих обстоятельствах". Последующие события показали, что многое из того, что произошло в первом же полете, могло быть обнаружено, если бы мы имели полноценный огневой стенд испытаний всей первой ступени со штатной кабельной сетью, штатными источниками питания и системой управления. При предыдущих работах по созданию ракетных систем и космических аппаратов Королев всегда приветствовал деловые контакты между руководителями, скрепленные личной многолетней дружбой. Когда Пилюгину или мне требовалось что-либо решить по сопряжению двигательных установок с системами управления, рулевыми приводами, мы запросто договаривались с самим Глушко, Косбергом, Исаевым или их специалистами. Взаимопонимание достигалось быстро, а потом "для порядка" оформлялись соответствующие протоколы. Заместители всех главных между собой были "на ты" и в трудных ситуациях договаривались между собой о том, как лучше "обработать" того или иного главного для быстрого принятия решения, которое они согласовали. Николай Кузнецов и его двигателисты, включавшиеся в нашу кооперацию, оказывались новыми людьми. Движимый желанием сблизить нас, Королев пригласил своих ближайших заместителей: Мишина, Бушуева, Охапкина и меня - к себе - в "домик Королева" на 3- й Останкинской. Мы были уверены, что предстоит очередной деловой разговор. Но оказалось, что принимает нас не СП, а Нина Ивановна, главными гостями товарищеского ужина были супруги Кузнецовы. Мы были без жен, Нина Ивановна поняла оплошность, допущенную СП, но исправлять его ошибку было поздно. За столом СП пытался всячески оживить затихавшие разговоры о кулинарных достижениях, последних кинофильмах, которые мало кто видел, театрах, в которых мы почти не бывали, погоде и грибах. Как ни старалась хозяйка дома, разговор оживлялся, стоило только затронуть ракетно- двигательные проблемы. Кузнецов что-то говорил о строительстве огневых стендов вдалеке от его завода, Мишин расхваливал принятые к разработке уникальные параметры двигателей, я ждал удобного момента, чтобы сказать о всемогуществе КОРДа, способного спасти этот уникальный двигатель, а Бушуев дипломатично пытался перевести разговор на последние достижения Кузнецова в разработке авиационных ТРД. Когда мы шли домой, Охапкин высказался первым: - СП затеял этот ужин, чтобы сблизить нас с Кузнецовым. Он чувствует, что после разрыва с Глушко образовалась пустота в131 личных контактах с двигательной корпорацией, понимает, что худо-бедно мы свои баки сварим и оболочку склепаем, а определять все будут двигатели. Бушуев согласился и добавил: - Но Черток неудачно выдвинулся со своим КОРДом, заранее намекал на неизбежность аварий двигателей. - Поживем - увидим, - резюмировал я. Пока налаживали и отрабатывали аппаратуру КОРДа на стендах в Куйбышеве, в нее вносилось много изменений. КОРДу прощали иногда незаконные выключения, но в общем двигателисты в него поверили. Тем тревожнее оказалось сообщение, с которым ко мне пришли Калашников, Кузьмин и Кунавин. Им только что позвонили из Куйбышева, что на стенде произошел взрыв с разрушением двигателя. Стало быть, КОРД виноват, что никак не мог предупредить такое событие. По этому происшествию Райков докладывал Мишину, убеждая его, что в двигателях имеется дефект, приводящий к разрушению с такой быстротой, что система КОРД даже не успевает зарегистрировать отклонение параметров от нормы. В начале 1967 года по решению ВПК была создана межведомственная комиссия для определения надежности двигателей, принятия решения о запуске их в серию и допуске к установке на первые летные ракеты. Председателем комиссии был назначен заместитель начальника ЦИАМа Левин, членом комиссии был и Глушко. Представлялось, что комиссия может дать объективную оценку новым двигателям с такими уникальными для того времени характеристиками. Во время одного из заседаний комиссии, как мне рассказывал Райков, Глушко высказался в том смысле, что никакая система диагностики и контроля не способна вылечить "гнилые двигатели". Действительно, КОРД был не способен спасти ракету от сверхбыстропротекающего процесса взрыва двигателя. Были у него и свои слабые места, которые мы обнаружили слишком поздно. Одним из них была уже упомянутая чувствительность к паразитной электрической наводке частоты 1000 герц, временами превосходившей аварийный сигнал в системе КОРД. "Это вы с Андроником придумали первичный источник на переменном токе вместо надежных аккумуляторов, на которых всю жизнь летаем. Вот теперь будем расхлебывать", - упрекали меня испытатели. Для таких упреков были основания.