Вячеслав Филин - Путь к «Энергии»
Для такой крупной системы, как МКС «Буран», только для ракеты необходимо было испытать более трехсот крупных полноразмерных установок, на которых нужно было провести около семи тысяч испытаний, - и это не говоря об экспериментальных установках отдельных узлов, клапанов, агрегатов, систем. Ни одна заклепка, микросхема, кронштейн, прибор, кабель, агрегат, система не попадала на борт, не пройдя экспериментальную отработку.
Безусловно, изготовить такой объем объектов испытаний (как мы говорили - материальной части), да еще и штатную машину, было не под силу заводам-изготовителям, особенно головному заводу «Прогресс». Поэтому конструкторы разделили экспериментальную отработку на этапы. К первому этапу относились работы на первом полноразмерном заправочном изделии,
Схема создания ЭУ-360ко второму - огневые стендовые испытания, а к третьему - летные испытания. Понимаю, что для широкого круга читателей это не представляет особого интереса - была отработка, ну и была. Но думаю, что наш подход поможет людям, связанным с техникой. И вот, что хочется еще сказать об экспериментальной отработке: пути достижения цели так нелегки, проблемы создания крупных комплексов столь велики и многообразны, что хочется втянуть читателя хотя бы на несколько минут в ту атмосферу созидания, которая стоит ностальгических воспоминаний.
Первая и самая крупная проблема в создании и отработке ракеты «Энергия» связана с применением в больших объемах жидкого водорода. По своей энергетической эффективности водород выше любого обычного горючего, но его физические свойства требовали очень аккуратного обращения с ним. Это, в первую очередь, проблемы герметичности и теплоизоляции. О преодолении этих проблем уже было рассказано.
По замыслу элементы многоразовой системы, может быть, и не все, должны позволять их многократное использование. Таким был стартово-стыковочный блок, который мы называли блоком «Я».
Постоянный спор между ракетчиками и стартовиками: кто отвечает за процесс старта ракеты - ракетчики или наземщики? Достаточно сказать, что при старте «Энергии» в начальный период - в момент отрыва от стола - должны сработать порядка сотни быстроразъемных соединений: электрических, гидравлических, пневматических.
Случись что, кто отвечает? Этот вопрос остро стоял при разработке всех систем, особенно при выполнении быстропроходимых динамических операций. Ну никак не хотели участвовать в процессе отделения носителя от стола «барминцы». Руководитель КБ общего машиностроения В.П. Бармин и слышать об этом не хотел, ссылаясь на многолетний опыт работы.
Пришлось ракетчикам вводить в систему этот треклятый блок «Я». С нижней стороны он был полностью готов для автоматической стыковки с наземными системами, а с верхней стороны на нем стояли разрывные колодки, которые и отпускали изделие в полет.
Оставшись на старте, этот блок естественно подвергался воздействию огненных струй стартующей ракеты, а это значит, что на блок действовало значительное давление и высокая (тысячи градусов) температура. Металл не выдерживал. Нужно было его защищать теплоизоляцией.
Пришлось и ее создавать вновь. Не один цикл испытаний прошли теплоизоляционные плиты ЖСП. И они окутали блок «Я» своим панцирем, не пропуская внутрь раскаленные ракетные струи.
Любой летательный аппарат должен иметь минимальный вес, т. е. его стараются спроектировать так, чтобы выбранные материалы и конструктивные формы давали максимальную весовую отдачу. А потом начинает болеть голова: а выдержит ли все это, не развалится ли?
Для разработчиков самыми страшными вопросами были герметичность и прочность. Рассчитать на прочность бак геометрически правильной формы несложно, а расчет каркасных отсеков уже давно освоен. А вот когда на баке появляются всевозможные фланцы или отверстия в подкрепленных оболочках, наши прочнисты чувствуют себя неуютно. Уже с самого начала проектирования они закладывают определенный объем прочностных испытаний.
Не исключением была и наша ракета. Объем отработки на прочностные характеристики был заложен таким, что нужно было сделать чуть ли не два комплекта корпусов. А производственные мощности? Они только разворачивались на заводах. Опять пришлось вводить этапность и в первую очередь проверять все, что связано с холодными заправочными работами.
Материал баков выбирали долго и сложно. По телевидению часто показывают, как на сильном морозе разлетаются железнодорожные рельсы. А здесь мороз на порядок посильнее. Значит, материал должен обладать и достаточной прочностью, и эластичностью. Созданный вновь алюминиевый сплав 1201 удовлетворил все требования, а к тому же он обладал удивительным свойством: при низких водородных температурах он самоупрочнялся. Его прочностные характеристики улучшались более чем на 5%. А значит, можно было выиграть 5% по сухой массе.
Все это так, но нужно было экспериментальное подтверждение. Вот и проектируется десяток полноразмерных сборок, создаются и стенды для их испытаний, кипит работа многих институтов и КБ.
Материал материалом, а как его, этот материал, превратить в нужные формы, как получить полную герметичность емкостей? Да еще проще вопрос: как соединить отдельные оболочки и превратить их в емкость? Ведь соединить их нужно так, чтобы в районе соединения была и герметичность, и прочность. Лучшим способом была сварка. Но существующие до сих пор методы сварки не годились. Пришлось обратиться в Киевский институт сварки им. Б. Патона. Так родилась электронно-лучевая сварка, позволившая соединять сорокамиллиметровые листы алюминиевых сплавов надежно, с требуемой герметичностью. Но все это необходимо испытать. Вот и создаются десятки технологических экспериментальных установок, на которых отрабатываются режимы сварки, технология изготовления вафельных оболочек, штамповка с отбортовкой, химическое фрезерование оболочек, доведение «до кондиции» люков, технология применения баллистических переходников, проверка гермоплат и т.д., и т.д.
Испытания полноразмерного изделия на статическую и криогенную прочность сначала проводятся на имитаторах, а затем - на самих баках. На прочность проверяются и расходные магистрали.
Все это свойственно для любой ракеты, но у нас-то водород! Да еще масштабность! А если он все-таки прольется?! Или начнет потихоньку травить в корпусные отсеки? Этот вопрос не давал покоя конструкторам.
Призрак H1 витал в воздухе. Вот и придумали наши битые проектанты не один способ, как предотвратить неприятности. Во-первых, на изделие поставили специальную систему газового контроля, которая постоянно определяла содержание газовой среды, и в первую очередь - наличие водорода. Во-вторых, к этой системе добавили пожарные извещатели, которые реагировали на температуру и свет в отсеках, в том числе и на локальные их изменения. И в-третьих, на изделии установили специальные баллоны с инертным газом (азот), которые вскрывались, если обнаруживалась взрывоопасная среда.
Все эти системы должны функционировать по определенной системе и логике, и само собой тщательной отработки требовали как отдельный датчик, так и система в целом, да еще и взаимодействие всех систем.
В г. Приморске были построены уникальные стенды. Одержимые, именно одержимые, и исключительно порядочные люди во главе с С.А. Афанасьевым под идеологическим руководством представителя ГИПХа Г.С. Потехина создали экспериментальные установки, разработали сотни методик и провели не одну сотню испытаний. Именно они дали путевку в жизнь этой СПВП (система пожаровзрывопредупреждения).
Криогенные компоненты, несмотря на их высокую эффективность, доставляют достаточно хлопот тем, кто их использует. Ведь попадая на «теплый» металл, они вскипают, а газовые пузыри могут принести достаточно неприятностей. Поэтому строятся специальные установки, на которых изучается поведение криогенных жидкостей. Не один десяток проливок проходят натурные конструкции. Нет ли застойных зон? Равномерно ли идет слив? Все ли вылилось из емкости? Когда образуется воронка в баке? и т.д., и т.д. Основные испытания провели в НИИхиммаш в Загорске. И вот вроде все отработано. Можно вывозить ракету на УКСС и приступать к заправочным операциям на натурном изделии.
ПЕРВАЯ ЗАПРАВКА
14 марта 1985 г. изделие - наша ракета - двинулась на УКСС на первый этап испытаний. Праздник для ракетчика. А в этот день он у нас был двойной. День рождения Главного.
Приехали. Ракета устанавливается на пусковое устройство. Происходит повторная проверка автоматической стыковки изделия и стартовых устройств. Сочленяются все электрические, гидравлические и пневматические разъемы.
Не обошлось без замечаний. Много хлопот доставляли электрические разъемные соединения «Бутан». Все привыкли, что если разъем, то нужно воткнуть вилку в розетку и закрепить, а здесь все происходит без участия человека, причем одновременно стыкуются до 200 цепей, и если хотя бы один из штырьков погнется, то беды не миновать. Придется заменять весь агрегат «Бутан». И в этот раз нам не повезло. Пришлось менять. Но вот все позади, и можно приступать к основным работам.
