"Буран" или его американский аналог "Space Shuttle"

Источник: книги Черток Б.Е.- Ракеты и люди

Космоплан "Буран" или его американский аналог "Space shuttle"- это аппараты, спускающиеся в атмосфере примерно 45 минут, описываются весьма сложными уравнениями динамики, в том числе из-за явления так называемой аэроупругости. Порядок этих уравнений достигает 40. До войны подобным явлением (которое тогда называлось "флаттер" ) занимался выдающийся советский ученый Мстислав Всеволодович Келдыш .

Он не только объяснил это явление, но и подсказал, как с ним бороться. Во времена создания системы управления "Бурана" мы также исследовали соответствующие дополнительные степени свободы, получили частотные характеристики космоплана как объекта управления и спроектировали автопилот, который умел бороться с их негативным влиянием на устойчивость полета. Блестящим подтверждением этому был триумфальный полет "Бурана" в автоматическом режиме в 1988 году.

Но зато автоматика и приборы систем управления хорошо выполняют свои функции. Например, космоплан "Буран" после полета в течение трех с половиной часов в автономном режиме с инерциальной навигацией вышел на глиссаду посадки с погрешностью порядка двух километров. Это лучше, чем у самых современных на то время (1988 год) трансконтинентальных авиалайнеров!

Интересна и история его посадки. Когда "Буран" вошл в зону действия радаров наблюдения, радисты, увидев на своих экранах отдельные "куски", подумали, что аппарат развалился и выходит из плазмы "по частям". Однако, когда плазмообразование на корпусе "Бурана" прекратилось, все эти "куски" собрались в один объект, и радисты успокоились. Дальше тоже было интересно. Полет "Бурана" сопровождался самолетом, пассажиры которого наблюдали за поведением космоплана. И вот, когда "Буран", по их понятиям, находясь на подходе к посадочной полосе, должен был идти на снижение, он, к их удивлению, пролетел мимо, сделал разворот и только после этого пошел на посадку. А все дело было в том, что на "Буране" была применена система терминального управления, одним из краевых условий у которой было выйти на так называемый "цилиндр равной энергии", то есть обеспечить к моменту окончания глиссады заданное значение суммы кинетической и потенциальной энергий. Другим краевым условием было касание посадочной полосы при скорости 300 км/ч (иначе сгорят покрышки на шасси колес "Бурана"). Так вот, условия, сложившиеся при полете космоплана, были таковы, что в момент окончания глиссады он обладал избытком полной энергии, и система терминального управления израсходовала эту энергию с помощью выше упомянутого маневра.

На заключительной стадии полета к работе бортовой инерциальной навигационной системы подключилась наземная радиотехническая система (вот где и когда она снова пригодилась!). В результате "Буран" остановился в нескольких метрах от осевой линии посадочной полосы и условной (расчетной) линии "стоп", несмотря на сильный боковой ветер. Это была блестящая демонстрация возможностей автоматики в беспилотном полете.

У американцев ничего подобного не было сделано. Кстати, и конструкция отечественной ракетно-космической системы ракета-носитель "Энергия" - космоплан "Буран" была задумана более удачно, на мой взгляд, по сравнению с американской системой "Space Shuttle" (космический челнок) . У американцев имеется центральный блок с баками жидкого кислорода и водорода, к которому прикреплены два твердотопливных ускорителя, а сбоку прикреплен космоплан. Начиная с самого старта, работают как двигатели твердотопливных ускорителей (они дают 75 % всей тяги), так и жидкостные ракетные двигатели космоплана, высасывающие топливо из баков центрального блока. После выгорания твердого топлива ускорители отделяются, а космоплан вместе с центральным блоком продолжает лететь до момента окончания топлива в этом блоке. После этого блок также отделяется, а космоплан завершает выведение на орбиту и маневрирует на ней за счет того топлива, которое имеется в его собственных баках.

В отечественной конструкции ракета-носитель "Энергия" также имела центральный блок с жидкостной кислородно-водородной двигательной установкой (такой двигатель развивал тягу 200 т). Но сбоку были прикреплены четыре ускорителя - аналоги упоминавшейся выше ракеты- носителя "Зенит" с жидкостными ракетными двигателями (экологически более "чистыми", чем твердотопливные ускорители американского "челнока"). Сбоку прикреплялся и космоплан "Буран", однако его двигатели на участке выведения не работали. Вместо космоплана, возвращающегося на Землю, на ракету-носитель "Энергия" могла устанавливаться любая другая полезная нагрузка большого веса, выводимая в космос (и один такой запуск был реализован). Таким образом, комплекс "Энергия" - "Буран" был создан как многоцелевой, а это очень важно.

Надо, однако, отметить, что ракетная система "Энергия" - "Буран" была не самой большой из образцов отечественной ракетной техники. Рекордсменом в этом отношении была ракета Н-1 - самая большая не только в СССР, но и в мире. Для научного руководства разработкой крылатых ракет "Буря" и "Буран", которые вели Лавочкин и Мясищев , под давлением Келдыша в НИИ-1 были созданы специальные отделы.

Ссылки: