Р-7 Проблема N 6 - надежность двухступенчатой ракеты

Надежность двухступенчатой ракеты, состоящей из пяти ракет, по самым оптимистическим расчетам должна быть в пять раз ниже надежности одной ракеты! На всех наших ракетах, кроме Р-5М, один любой отказ в системе управления приводил к той или иной аварии. Стало быть, если даже довести надежность каждого блока до 0,9 (90%), то по теории вероятностей надежность всего пакета будет равна 0,9*0,9*0,9*0,9*0,9 = 0,53, или 53%! Но этот результат надо еще по крайней мере два раза умножить на 0,9, учитывая надежность межблоковых механических, электрических и кинематических связей в самом пакете и надежность стартовой системы, представлявшей собой сложнейший механический комплекс с сотнями электрических и гидравлических коммуникаций. Получаем абсурдную величину 0,425 или 42,5%.

Итак, по оптимистическим расчетам, использовав элементарные понятия из теории вероятностей, мы убедились, что из каждых десяти ракет не менее пяти поразят не ту цель. В лучшем положении были все системы, так или иначе связанные с электричеством. Все, что можно, мы начали резервировать. При этом впервые кроме простого дублирования в наиболее критичных местах были использованы методы "голосования". Такие системы сейчас получили широкое распространение, их именуют мажоритарными. Интеграторов продольных ускорений, например, устанавливалось три. Команда на выключение двигателя от интегратора подавалась только после получения двух подтверждений. Допускался отказ одного из трех приборов. Принцип "два из трех" довольно просто использовался в релейно-контактных схемах. Он существенно повышал надежность, но усложнял подготовку и испытания. Необходимо было убедиться, что мы отправляем в полет ракету, у которой все три голосующих прибора или системы в полном здравии. Там, где не получилось голосования, ограничивались дублированием.

От каждого главного конструктора каждой системы требовали жестко выдержать принцип: один любой отказ в любом месте любого прибора не должен приводить к отказу системы. Это легко сформулировать, но до чего же трудно было осуществить, а еще труднее проверить, что действительно при любом отказе типа обрыва или замыкания не будет отказа системы. На первых же еще не летных, а технологических комплектах аппаратуры мы начали получать отказы, получившие название "посторонняя частица" . Они прощались конструктору, но переадресовывались производству. Эта таинственная "посторонняя частица" умудрялась замыкать в приборе два близко расположенные контакта, что приводило к самым неожиданным эффектам. Она попадала в золотники рулевых машин, и те отклоняли управляющие двигатели до упора при отсутствии команды. "Посторонняя частица" проникала и под седло клапана, который продолжал "травить" высокое давление, когда это не положено. Этими "посторонними частицами" можно было при желании объяснить более 50% всех замечаний, набираемых нами еще на земле при испытаниях и подготовке. Нужна была беспощадная борьба за чистоту и культуру производства. Увы, приказы, самые жестокие в этом отношении, не могли изменить ситуацию за один-два года. Всеми коллективами действительно владело неподдельное, искреннее желание хорошо и честно трудиться. Воодушевление без традиционных красивых слов объяснялось сознанием, что они приобщены к такой проблеме, которая, быть может, решает судьбу человечества. И при всем при этом мелочи типа "посторонних частиц", грязных контактов, недотянутых разъемов были способны свести на нет на последнем этапе труд тысяч людей и затраты неведомого числа миллиардов рублей.

В худшем положении были двигателисты. Ведь никак невозможно было зарезервировать двигатель и его пневмогидравлическую оснастку. Но если даже представить себе, что это когда-либо удастся (а впоследствии на ракете Н-1 нам действительно удалось, делается это и на космических аппаратах), то появлялась другая опасность. Двигатели имели свойство по необъяснимым причинам от обычных вибраций переходить в режим высокой частоты. Высокочастотные пульсации , как правило, заканчивались взрывом камеры сгорания и всеохватывающим пожаром. Тут избыточность не повышала, а понижала надежность! Уже тогда мы поняли необходимость и начали требовать от самих себя и смежников самой тщательной, многоступенчатой и всеобъемлющей наземной отработки.

Кроме наземной отработки предусмотрели и экспериментальные ракетные пуски. Одной из таких экспериментальных ракет была М-5РД . Это была ракета Р-5, на которой проверялись принципы и аппаратура регулирования двигателей для Р-7 и новые приборы инерциальной навигации. Ракета Р-5 была оснащена новым автоматом стабилизации, в который вводилась коррекция положения центра масс ракеты от датчиков ускорения по нормали и по боку. Для оптимизации траектории и увеличения точности по дальности испытывалась система РКС - регулирование кажущейся скорости . Датчики этой системы воздействовали через усилители на привод, регулирующий тягу двигателя. На этой же ракете были проверены принципы системы регулирования опорожнения баков, успокоения уровней жидкости в баках топлива и кислорода и принципы системы измерения амплитуд колебаний жидкости. Всего было изготовлено и пущено пять ракет М-5РД. Пуски производились на ГЦП в период июль - сентябрь. Август - сентябрь для района Капустина Яра считались бархатным сезоном. Жара спала, появлялись в изобилии великолепные астраханские помидоры, ранние арбузы. Ко всему этому великолепная рыбалка и вполне сносные бытовые условия.

Неудивительно, что желающих повышать надежность будущей Р-7 участием в пусках экспериментальных М-5РД было больше, чем необходимо.

Ссылки: