До 32-річчя польоту багаторазової транспортної космічної системи «Енергія-Буран»

Сторінки історії

32 роки тому, 15 листопада 1988 року, на космодромі Байконур надважкою ракетою-носієм «Енергія» (11К25) було запущено безпілотний космічний корабель багаторазової дії «Буран» (11Ф36), який успішно виконав програму і приземлився на аеродромі Байконура.

В якості першого ступеня РН «Енергія» використовувалася зв’язка з чотирьох блоків — модульних аналогів першого ступеня РН «Зеніт» (11К77), розробена КБ «Південне» та виготовлена на Південмаші.

Двоступенева ракета-носій «Енергія», створена в 1970-1980 роках кооперацією, очолюваною НВО «Енергія», призначалася для виведення пілотованого орбітального корабля «Буран» масою до 100 т на низькі навколоземні орбіти.

Це була ракета-носій, виконана за пакетною схемою з центрального киснево-водневого ракетного блоку Ц (другого ступеня) і чотирьох бічних ракетних киснево-гасових прискорювачів — блоків А, що утворили перший ступінь. Блоки А компонувалися зв’язками попарно. Зв’язка блоків після відділення в польоті від центральної частини РН розділялася.

Планувалося, що блоки А, включаючи маршові двигуни, повертатимуть на Землю і вони матимуть багаторазове застосування.

Блок А складається з ракетної модульної частини 11С25, створеної КБ «Південне», і додаткових елементів розробки НВО «Енергія», що забезпечують механічний і функціональний зв’язок блоку з другим ступенем ракети і його приземлення після відділення.

В якості модульної частини блоку було обрано перший ступінь РН «Зеніт», яка розроблялася КБ «Південне» в той же час. На обох ракетах-носіях використано єдиний чотирикамерний маршовий двигун тягою 740 тс розробки КБ «Енергомаш» В.П. Глушка.

Модульна частина 11С25

Модульна частина включає в себе наступні основні елементи:

— двигун 11Д521 з рамою, теплозахистом, приводами систем регулювання, датчиками, кабелями;

— баки окисника та пального;

— пневмогідравлічні системи;

— елементи системи контролю заправки і системи управління витрачанням компонентів палива;

— елементи системи управління і системи телевимірювань;

— систему гідроприводів гойдання камер двигуна;

— елементи системи пожежо-вибухопопередження.

До модульної частини стикувалися додаткові елементи, розроблені НВО «Енергія»: хвостовий відсік з вузлами зв’язку блоку А з блоком Ц, приборно-агрегатний відсік, верхній опорний конус, теплозахисні панелі, засоби відділення і порятунку блоку А. В тих двох пусках, які були реалізовані ракетою-носієм «Енергія», порятунку блоків А не передбачалося. Застосування збереженого приземлення блоку було б економічно вигідно при програмах виготовлення не менше 50 носіїв на рік.

Генеральний конструктор НВО «Енергія» В.П. Глушко і Генеральний конструктор КБ «Південне» В.Ф. Уткін

У той період КБ «Південне» довелося виконати одночасно пов’язані між собою роботи за двома ракетно-космічними комплексами — за модульною частиною першого ступеня РН РКК «Енергія-Буран» і за РН РКК «Зеніт», за яким КБ «Південне» було головною організацією. При цьому передбачалася випереджаюча розробка і льотне відпрацювання РН «Зеніт», що було, по суті, і етапом створення РН «Енергія». Основним принципом розробки I ступеня РН «Зеніт» (інше позначення — 11К77) була її максимальна уніфікація з ракетним блоком РН «Енергія» в частині вибору енергетичних характеристик двигуна, габаритів, конфігурації і конструкційного матеріалу паливних баків. Двигун для РН «Енергія» був атестований для 10-кратного використання.

До першого пуску РН «Енергія» було виконано 11 пусків РН «Зеніт», під час яких перший ступінь показав свою високу надійність і можливість використання її ракетного блоку в складі першого ступеня РН «Енергія».

Успішний перший пуск РН «Зеніт-2» відбувся 13 квітня 1985 з космодрому Байконур

Для перших ступенів РН «Енергія» і РН «Зеніт» в 1980-х роках було створено найпотужніший в світі чотирикамерний РРД, що працює на екологічно чистих компонентах палива (рідкий кисень і гас), який застосовується в різних модифікаціях носіїв й понині.

Транспортування ракети-носія «Енергія» з кораблем «Скіф-19ДМ» («Полюс») на стартовий комплекс, травень 1987 року

Конфігурацію бака «Г» обрано з умови забезпечення мінімальних обсягів «сухих» відсіків, для чого верхнє та нижнє днища бака мають складну форму, утворену конічними і сферичними оболонками.

РН «Енергія» з кораблем «Скіф-19ДМ» («Полюс») на стартовому комплексі

Передача осьових сил в польоті від блоків А першого ступеня до корпусу центрального блоку здійснювалася через верхні бокові опорні вузли блоків, що представляло більш напружений випадок навантаження корпусу модульної частини в порівнянні з РН «Зеніт». У зв’язку з цим для циліндричних обичайок паливних баків було розроблено нагартовану модифікацію алюмінієвого сплаву АМгб з підвищеними механічними властивостями (модифікація АМгбН). З нагартованих плит товщиною 32,5 мм виготовлялися вафельні обичайки паливних баків діаметром 3900 мм. Для механічної обробки плит під вафельну структуру було спеціально створено унікальні багатошпиндельні фрезерні верстати, що забезпечили фрезерування осередків з точністю 0,15 мм.

Для уникнення загоряння турбонасосного агрегату двигуна від попадання частинок алюмінієвої стружки на вихідних патрубках баків були встановлені фільтри, а на виробництві проводились заходи по зменшенню можливих залишків стружки і інших забруднень в баках в процесі їх виготовлення.

Вивіз БТКС «Енергія-Буран» на стартовий комплекс, 10 жовтня 1988 року

Для забезпечення синхронізації рівнів компонентів палива в баках чотирьох блоків А при заправці на модульної частини встановлені датчики, які контролюють рівень рідини по всій висоті бака.

Наддув баків в польоті забезпечувався газоподібним гелієм з титанових кулебалонів, поміщених усередину бака «О». Гелій перед подачею для наддуву підігрівався в спеціальних теплообмінниках, що входять до складу двигуна 11Д521.

При складанні на технічній позиції і підготовці пуску блоки А і центральний блок спираються на стартового-стикувальну платформу. При старті РН платформа залишається на стартовому столі.

На блоках А була прийнята схема управління польотом з синхронним хитанням всіх чотирьох камер маршового двигуна, в зв’язку з чим кожна камера була забезпечена двома гідроприводами. Таке управління вектором тяги двигуна здійснювалося завдяки унікальному сильфонному вузлу хитанням камер, здатному працювати в зоні високотемпературного газового потоку при тиску в камері згоряння, що дорівнює 250 атмосфер.

У разі аварійного вимкнення двигуна одного блоку А одночасно вимикався двигун блоку, розташованого на протилежному боці блоку Ц, і відбувався злив окисника з обох блоків. Для забезпечення зливу в нижній частині бака «О» на циліндричній обичайці встановлено спеціальний великогабаритний клапан.

БТКС «Енергія-Буран» на стартовому комплексі, 11 листопада 1988 року

На модульної частини було реалізовано технічні рішення, покликані забезпечити багаторазове (до 10 раз) використання блоку А. Двигун 11Д521 відпрацьовувався на 20-кратний ресурс. У конструкції баків і пневмогідросистем введені роз’ємні з’єднання, що дозволяють при міжпольотних регламентно-відновлювальних роботах проводити заміну окремих вузлів і елементів.

Для виключення поздовжніх коливань в системі живлення двигуна 11Д521 блоку А при польоті до складу модульної частини було введено газовий демпфер підвищеної ефективності.

Інші технічні рішення по модульній частині блоку А і I ступеня РН «Зеніт» повністю ідентичні, що дозволило провести їх повне випереджаюче відпрацювання на РН «Зеніт».

Багаторазова транспортна космічна система «Енергія-Буран» перед пуском

Всього було проведено два успішних пуски РН «Енергія» (в 1987 і в 1988 рр.).

Пуск БТКС «Енергія-Буран»

15 листопада 1988 року, незважаючи на штормове попередження, старт БТКС «Енергія-Буран» пройшов успішно. Політ продовжувався 205 хвилин, протягом яких «Буран» пройшов майже 8000 км у верхніх шарах атмосфери. Після двох витків на орбіті корабель зробив посадку в автоматичному режимі на спеціальну посадкову смугу завдовжки близько 5 кілометрів і шириною 80 метрів, створену в районі космодрому Байконур. Програма польоту була повністю виконана.

З розпадом Радянського Союзу роботи багаторазової космічної системи припинилися з консервацією доробку.

В 1991 році розробники багаторазової космічної системи «Енергія-Буран» зробили спробу створити модифіковану ракету-носій «Енергія-М», максимально використовуючи доробок. Перший ступінь нового носія передбачалося скласти з двох блоків А, а другий ступінь розробити на базі блоку Ц. Був навіть виготовлений макет РН. Однак через відсутність фінансування роботи в 1995 році було припинено.

12 травня 2002 року під час проведення ремонту покрівлі монтажно-випробувального корпусу космодрому Байконур стався обвал даху. В результаті єдиний «Буран», який літав у космос, було зруйновано

Джерело: https://www.facebook.com/yuzhnoye/