Вячеслав Филин - Воспоминания о Лунном корабле
Разработать конструкцию аппарата, механизма, изготовить по чертежам его материальную часть — это еще полдела. А вот научить все это работать надежно, безопасно, для этого одних теоретических исследований мало. Необходима экспериментальная отработка и экспериментальная проверка всех заложенных решений. В ракетной технике, учитывая ее взрывоопасный нрав, прежде чем выйти на летные испытания, проводится детальная наземная отработка.
К примеру двигатель. Он отрабатывается поагрегатно, проходит проливочные испытания, огневые стендовые, прежде чем попасть на блок. Только по достижении заданной надежности двигатель допускается на борт. Существуют специальные методики по испытаниям ракетных двигателей, и хотя работа его в составе ракеты исчисляется несколькими сотнями секунд, каждый двигатель отрабатывается по ресурсу в несколько раз больше, иногда это составляет часы. Все это не было исключением и при отработке двигателя блока Е. Ответственный за создание двигателя в КБ «Южное» Иван Иванович Иванов, как мы его называли «И», спокойный, интеллигентный и обаятельнейший человек, строго следил за всеми параметрами двигателя. Казалось, у него не было проблем. Но это только внешне. Он сумел создать небольшой коллектив, который на одном дыхании подарил нам достаточно надежный, с высокими характеристиками двигатель.
Шла отработка каждого агрегата, каждого клапана, каждого узла. Но этого было мало, нужно было все это заставить работать как один слаженный механизм. Перешли на комплексную отработку пока только ракетного блока. Девять наименований различных полноразмерных макетов блока было создано в кратчайшие сроки, К ним относится и макет для динамических испытаний. Этот макет устанавливался на специальные стенды, которые имитировали вибрационные нагрузки при работе как ракеты-носителя, так и самого блока. Тот, кто хоть немного знаком с устройством ракеты, знает, что рассчитать, скажем, вибропрочность трубопроводов практически невозможно. Результат можно получить только при проведении эксперимента. Для этих целей и служил вибродинамический макет.
Создание ракетного блока сопровождается бумажной рутиной. Ракетчики часто говорят, что если сложить всю документацию в контейнер и установить его на ракету, то ракета не сможет оторваться от Земли. Так много различных чертежей, расчетов, отчетов, анализов, актов, извещений, что часто это по своей массе перекрывает массу разрабатываемой ракеты. Особо много документации по экспериментальной отработке, и в первую очередь, по прочностной. Мало рассчитать, скажем, простые геометрические фигуры, фермы, балки, нужно еще обязательно проверить. Поначалу молодым инженерам кажется, что это пустая трата времени и средств. Ведь, например, теория расчета сферических, цилиндрических, конических оболочек, из которых обычно составляются баки, хорошо изучена, проста и не требует даже большого времени для расчета толщин. Да, это так. Но не надо забывать, что в эти оболочки ввариваются различные фланцы, кронштейны. Вот они-то и вводят «смуту» в расчеты. Расчеты таких мест довольно сложные и, хотя сейчас имеется достаточно много электронных вычислительных машин, достоверность этих расчетов гарантируется только на 90 %. А как быть с 10 %? Если из-за этих 10 % развалится конструкция?! Преподают в институте науку о сопротивлении материалов, строят эпюры сил, моментов, решается статическая неопределимость и т. д., но, как известно, преподаватели ставят неудовлетворительную оценку независимо от того теоретическая это или арифметическая ошибка. При этом они говорят: «Мост развалится не от того, что вы хорошо знаете теорию, а от того, что вы неправильно приложили силы».
Это правильный подход. Прочностные расчеты не терпят ни описок, ни арифметических ошибок, ни грубых теоретических просчетов. Люди, которые их делают, как правило, солидные, серьезные и ответственные. Вот они-то для исключения малейших ошибок в зонах краевого эффекта, отклонений характеристик материала и учета всех неопределенностей конструкции требуют, именно требуют, свой полноразмерный макет.
Такой макет был создана по ракетному блоку Е. И это дополнительно к вибропрочностному макету. Прочностной макет отдавался в полную власть проектантов. Они сначала робко проверяли на щадящих режимах его работоспособность. Потом, по мере расширения исследований, нагружали его все больше и больше, доводя до разрушений, при этом ни на секунду не оставляя его без надзора. По показаниям тысячи датчиков они определяют несущую способность практически каждого элемента конструкции. Для Лунного корабля, где ракетный блок должен сохранять свою работоспособность и после удара о поверхность, был заказан еще и копровый макет. Он предназначался для сбросов ракетного двигателя с определенной высоты и последующих проверок его состояния,
Отработка заправки блока требовала своего макета. Его создали. С этим макетом впервые выехали на космодром Байконур и корабелы, ведь за обеспечение точности заправки отвечали они.
Заправку ракетных блоков топливом многие представляют себе как заправку автомобиля. Взял заправочный шланг от колонки, воткнул пистолет в бак, нажал кнопку и залил столько-то литров. Если бы так заправляли ракету, то наверняка ее эффективность упала бы в два раза, ведь точность заправки на бензоколонке доходит до 10 %, не говоря уже о температурной компенсации. Для заправки всего головного блока была создана громадная по тем временам заправочная станция. Все работы по заправке, подготовке компонентов были автоматизированы. Блок устанавливался в заправочном зале, подстыковывались наземные коммуникации и со второго этажа операторской шло управление процессом. Учитывая агрессивность компонентов, хранение их осуществляется под слоем нейтрального газа. В наземных условиях это азот. Но азот уступает более, чем в десять раз по массе гелию, поэтому на ракетном блоке применили в качестве газа наддува гелий. Нужно было перед заправкой подготовить компонент, т. е. провести в наземных системах замену азотной среды на гелиевую. Этот процесс длительный: нужно «выгнать» из компонента растворенный азот и растворить в нем гелий, иначе все это произойдет на борту и неприятностей не оберешься. Как ни планировали мы проводить подготовку компонента заранее, ничего не получилось. На заправку уходили в ночь. Ругали на чем свет стоит химиков, проводящих анализ компонентов, их хроматографы, но те пока не получили положительных результатов, добро на подачу компонентов в блок не давали. Ночные работы всегда тяжелее дневных, но имеют и одно неоспоримое преимущество — начальства меньше. Этим обстоятельством мы пользовались, обходились острые вопросы в организации работ, меньше было апломба, устанавливались доверительные отношения между исполнителями разных организаций.
Топливо в ракету заправляют не в литрах, а в килограммах и тоннах. И чем точнее знаешь содержание компонентов топлива в баках, тем меньшую долю составляют гарантийные запасы и тем большую долю массы можно отдать на полезный груз. Существует много методов заправки ракет, обеспечивающих приемлемое знание количества компонентов в баках. Один из таких методов и отрабатывался на заправочном макете. На блоке Е применили объемно-весовую заправку. Суть ее в том, что, зная объем бака и температуру компонента, можно определить, сколько компонента топлива находится в полном баке и сколько нужно слить, чтобы обеспечить необходимую дозу заправки. Слив лишней дозы происходил в специальные емкости, которые были установлены на весах. Кажется все просто: включай один клапан, перекрывай другие, следи за показаниями на мнемосхеме. Но каждое действие требовало чрезвычайной внимательности, и малейшие оплошности приводили к неприятностям. Не дозавернул гайку — на полу лужа ядовитого компонента, от паров которого не спасает обычный противогаз. Ошибся с командой — подал высокое давление в не терпящие этого магистрали — разрыв! Все тонкости заправки нужно было заранее изучить и отработать.
Работы на космодроме всегда очень интересны. Во-первых, разработчики встречаются со своим изделием, которое пестовали не один год в бумагах, в моделях и агрегатах. Во-вторых, встречаются различные коллективы, создающие технику. На космодроме они превращаются в один коллектив единомышленников, коллектив, для которого изделие превыше всего. Уходят на второй план личные неприятности, неудобства в быту, все силы отдаются изделию. Коллектив космодромных конструкторов, слесарей, испытателей состоит из особых людей. Эти люди, как правило, безумно влюбленные в ракетно-космическую технику, переживающие все неприятности и трагедии, как потерю своего здоровья и здоровья своих родных. Они безмерно счастливы успехом, понимая при этом, что следующий полет, запуск — это опять шаг в неизвестное, эти новое открытие.
