Филин Вячеслав Михайлович «Путь к "Энергии"»

 
 


Навигация:
Теплоизоляция баков с жидким водородом
Транспортировка крупногабаритных грузов на самолёте 3М конструкции В.М. Мясищева
Арматура
Определение амплитудно-частотных характеристик ракеты на полноразмерном макете
Вывоз ракеты-носителя «Энергия» на транспортно-установочном агрегате
Стартово-стыковочный блок (блок «Я»)
Работы на изделии 4М - полноразмерном макете «Энергии», предназначенным для отработки процессов подготовки бака горючего к заправке и заправки блока второй ступени жидкими, охлажденными ниже температуры кипения при атмосферном давлении кислородом и водородом
Комплексные испытания ракеты
Изучение причин потери управляющего давления (все клапаны на ракете управлялись пневмосистемой)
Изучение причин потери управляющего давления в ходе первого испытания «Энергии» (все клапаны на ракете управляются пневмосистемой)
Второе испытание «Энергии»
Предложение переделать стендовую ракету 6С в летную 6СЛ
Сокращение программы испытаний
Проблема с разводкой кабельных жгутов
АПП — аварийное прекращение пуска

Теплоизоляция баков с жидким водородом

Особое внимание, как у нас в ГКБ, так и в Волжском филиале, и на заводе «Прогресс», уделялось теплоизоляции баков и трубопроводов. Какой ее состав, как наносить? Все это было новым. В.И. Рыжикову пришлось попотеть не один месяц в цехах завода. Это была одна из самых серьезных проблем. Ее суть заключается в том, что температура жидкого водорода — 253°С, на 60° ниже температуры жидкого воздуха. Это значит, что если в бак заливается жидкий водород, то по стенкам его снаружи будет стекать жидкий воздух, который через некоторое время превратится в лед. А что будет твориться внутри сосуда? К налитому в бак жидкому водороду пойдут мощные тепловые потоки. Это все равно, что плотно закрытую кастрюлю с водой обернуть разогретой спиралью. Начнется кипение, поднимется давление, и сосуд разорвет. А теперь представим наш водородный бак из вафельных тонкостенных обечаек. Его диаметр около 8 м (это на 2 м больше диаметра тоннеля в метро), а еще длина около 40 м. В такой бак можно залить столько жидкости, что на каждого жителя Москвы хватит по стакану. Заполненый жидким водородом, бак представляет огромную опасность. Если он взорвется, то это будет эквивалентно взрыву 300 т тринитротолуола — пять железнодорожных вагонов!
Безусловно, первое, что здесь просится, — это изолировать бак от внешней среды, да так, чтобы теплопритоки были минимальными. Однако большая толщина, а следовательно, и масса теплоизоляции сокращает выводимый полезный груз на орбиту. Значит, материал теплоизоляции должен быть таким, чтобы обеспечить ее высокую эффективность при небольших толщинах. Теплоизоляция должна хорошо приклеиваться к баку, быть эластичной, т. е. вместе с металлом бака растягиваться и сжиматься, ведь при заправке от температурных перепадов водородный бак изменяет свои размеры по длине почти на 0,5 м. Необходимо также, чтобы нанесенная теплоизоляция выдерживала несколько циклов заправки и слива водорода из бака. Существующих материалов для изоляции подобрать не удалось. Вот и поставили перед химиками задачу — создать нужный материал. Он существовал у американцев — на Шаттле аналогичная картина. Но система создавалась у нас в стране, и, как всегда в ракетной технике, основное условие — в разрабатываемой системе должны применяться только отечественные материалы. А это приводило к тому, что надо не только изобрести состав теплоизоляционного материала с нужными свойствами, но и организовать его промышленное производство. Состав был найден, довольно легкий, в меру эластичный, технологичный. Он получил название «Рипор». Достаточно было нанести на поверхность бака слой в 30 мм, как достигались необходимые условия хранения. Но как его нанести на поверхность бака? Создан ряд специальных экспериментальных установок, от отдельного образца до моделирующего бака, на которых проведены сотни экспериментов по нанесению теплоизоляции. Даны также рекомендации по ремонту и дефектации изоляции. А как наносить такую изоляцию на реальный громадный бак? Ведь толщина ее должна составлять всего 30 мм, а допуск в 1 мм, заложенный нашими проектантами, был достаточно жестким. Вначале попытались клеить теплоизоляцию в виде отдельных матов, но получалось неровно, коряво и со щелями между плит.
Пришлось на заводе «Прогресс» создать специальный станок. В него устанавливали полностью собранный бак и вращали. Вдоль бака двигалась каретка, напылявшая теплоизоляцию, следом двигалась вторая — с резцом, который протачивал это 8-метровое «бревно» длиной 40 м до заданных размеров. Так смогли выполнить нужные требования. Сложнее было с нанесением теплоизоляции на трубопроводы. Механизировать этот процесс не удалось, поэтому пришлось создавать специальные бригады, которые вручную наносили изоляцию, срезая лишнее обыкновенными большими ножами. Баки готовы, каркасы склепаны, нужно все это доставить на Байконур.

Транспортировка крупногабаритных грузов на самолёте 3М конструкции В.М. Мясищева

Проработали вариант транспортировки крупногабаритных грузов на базе самолета 3М конструкции В.М. Мясищева, который получил обозначение 3МТ. Почему именно этот самолет? Ведь он был сдан в эксплуатацию в 1953 г. как стратегический бомбардировщик. Не устарел ли он? Анализ показал, что на своем «горбу» он сможет перевести груз около 45 т. При этом летные качества снизятся на 40%, но останутся вполне приемлемыми, и если сравнивать с орбитальным кораблем, даже почти в три раза выше. Расположение груза над фюзеляжем требовало не только раздвинуть вертикальное оперение, но и удлинить сам фюзеляж. В рекордно короткие сроки самолет был доработан на заводе им. М.В. Хруничева и экспериментальном машиностроительном заводе. Многочисленные продувки в аэродинамических трубах подтвердили правильность выбранного пути. ЦАГИ проводит и его прочностные испытания. Подготовка закончена. Необходимы летные тренировки. А сколько было сомнений в применении этого самолета для перевозки крупногабаритных грузов! Самолет с фюзеляжем диаметром 3 м, транспортирующий водородный бак диаметром 8 м, выглядел муравьем, несущим большое яйцо.
Руководитель ЦАГИ Г.П. Свищев, посмотрев первые очертания, сказал, что такой самолет никогда не полетит. Он даже стыдил тех, кто предложил это, как порочащих имя генерального конструктора В.М. Мясищева. Не хотел слышать об этом способе транспортировки и министр авиационной промышленности П.В. Дементьев, обещая собственноручно «задушить» тех, кто придумал такой вариант. Наши сотрудники В.П. Бурдаков и В.Г. Алиев поехали вместе с Н.Ф. Кузнецовым к В.М. Мясищеву и попросили его рассмотреть возможность транспортировки ракетных блоков на его самолетах. Мясищев пообещал дать ответ через две недели. А через две недели был представлен экспресс-отчет, показывающий возможность транспортировки крупных блоков на самолете 3МТ

Для переправки на Байконур второй ступени предусматривалась сначала доставка водородного бака, затем кислородного вместе с каркасами межбакового отсека и хвостового. Иными словами, самолет ЗМТ за два полета доставлял на полигон центральный блок полностью. Уложить такие габаритные и тяжелые грузы на спину самолета — непростая задача. Вот и строятся в Жуковском (порт приписки самолета), в Куйбышеве и на Байконуре специальные подъемно-козловые установки (ПКУ), способные поднимать и укладывать на самолет грузы до 50 т. Первый груз представлял собой водородный бак с обтекателем и стекателем. Он специально был изготовлен для летной натурной отработки самолета и тренировки экипажа. Баржой по Волге, Оке и Москве-реке груз прибывает в организацию В.М. Мясищева, где и устанавливается на самолет. Издали кажется, что это одна большая бочка с привязанными к ней крыльями. Фюзеляж теряется под грузом огромных размеров. Первые рулежки. Как поведет себя машина?! Подходит день первого взлета. Разбег, темный шлейф от двигателей, и вся связка в воздухе. Это случилось 6 января 1982 г. Летчиков-испытателей встречают как настоящих героев. И действительно, случись что... — не хочется думать об этом. Прошли десятки полетов, и путь ракете на полигон открыт.

Арматура

Только специалист поймет, что за внешне изящными и простыми формами ракеты кроются сотни, нет, тысячи трубопроводов, приборов, агрегатов, что только в центральном блоке установлено более 450 различных клапанов 80 разновидностей. Прежде чем попасть в изделие, каждый вид арматуры проходил такие испытания, что, скажем, тем же нефтяникам казались фантастическими. Сначала конструкторские испытания, затем чистовые, испытания на надежность и, наконец, уже каждый клапан проходил контрольные испытания. И это во всем диапазоне параметров и условий их функционирования в составе ракеты. Не имел право отказать ни один клапан, ведь на нем «висела» жизнь ракеты. Но давайте еще раз вспомним условия испытаний. Только температура жидкого кислорода и жидкого водорода, а это -193 и -254°С, исключала применение в качестве уплотнений резину, синтетические материалы, а допускала только металл; условия работы были нелегкими: вибрации, перегрузки, высокие давления, минимальные времена срабатывания, и это при том, что размеры проходных сечений некоторых клапанов превышали 300 мм. Пришлось долго потрудиться нашим арматурщикам A.M. Щербакову, А.Н. Вольциферу, Ю.П. Ильину, В.Ф. Нефедову, В.В. Вольскому и другим, прежде чем были найдены оригинальные решения для каждого водородного клапана. Кислородное хозяйство разрабатывалось в Куйбышеве. Будущий главный конструктор филиала С.А. Петренко возглавлял этот отдел. Но все это где-то далеко, на западе. А мы в степи, и нам нужны были готовые клапаны, которые можно устанавливать на место в ракете, а не макеты и образцы для испытаний.
Отставание в изготовлении арматуры было самым большим из общего цикла. На заводе «Прогресс» по указанию министра С.А. Афанасьева создается специальный арматурный цех. Клапаны будут. Но когда? Кроме клапанов, нужны были трубы, которые соединяли эти сотни клапанов, двигатели и баки в единую систему — двигательную установку. Задача изделия 4М и состояла в том, чтобы научиться заправлять эту двигательную установку жидким кислородом и водородом общей массой более 700 т. Особую опасность представлял водород. Еще со школьной скамьи мы знаем о гремучем газе. Так что обращаться с ним следует чересчур аккуратно. Специальные исследования Государственного института прикладной химии показали, что достаточно около изделия иметь 4%-ную примесь водорода — взрыва не миновать, так как источник инициирования всегда найдется. Поэтому весь центральный блок разрабатывался из условия недопущения даже минимальной течи. На ракете все стыки трубопроводов, арматуры были сварными. Сварка производилась специальными сварочными автоматами. Причем сначала варился образец, а затем та же бригада отправлялась на ракету и сваривала, не меняя режимов, штатный стык. Затем рентген стыка, проверка герметичности участка сварки и его сдача.

Любой клапан имеет подвижные элементы, а значит, через них может просачиваться компонент топлива при перекладке клапана. Чтобы избежать и этих случайных подтеков, арматуру поместили в пневмощиты. Эти пневмощиты продувались инертным газом, который исключал накопление водорода в них из-за случайных утечек. Да и трубопровод попадал на изделие не сразу. Сначала снималась конфигурация, затем гнули макет, по нему отрабатывали технологию, а следом делали сразу три штатных образца. Один уходил на испытания, где его доводили до разрушения, другой — на борт, третий — как образец на следующую машину. Трубопроводы так подгоняли к стыку, что даже лезвие безопасной бритвы не могло пройти. Никакого натяга или подгиба на месте! Так что можно представить, каких трудов стоило изготовить каждый трубопровод. Но все это можно сделать, если есть из чего. А тогда, в октябре 1982 г., только баки да каркасные отсеки (так мы называли межбаковый отсек и хвостовой) лежали в стапелях. Да и стапели еще не были готовы для окончательной сборки блоков.

Определение амплитудно-частотных характеристик ракеты на полноразмерном макете

Покатилось изделие по рельсам, наделало шума и вернулось в МИК. Комплектующие с завода «Прогресс» поступали просто отвратительно. Уже весна вступила в свои права, а мы топчемся на месте. Трубы, арматура, пневмощиты все еще проходили отработку и доводку в метрополии. Хуже нет, чем ждать и догонять, — гласит поговорка. Перед конструкторами был поставлен вопрос, что можно еще на полноразмерном макете проверить или исследовать? Придумали. Можно снять частотные характеристики. По планам было предусмотрено полноразмерное изделие и постройка на полигоне полноразмерного стенда динамических испытаний. Но строительство стенда динамических испытаний (СДИ) затянулось, так что даже начала не видно. Тут и пришла мысль определять амплитудно-частотные характеристики ракеты на полноразмерном макете. Что это такое? А вот что.
Представим себе сделанное из резины изделие, к одной из частей которого прикладывается и резко снимается нагрузка. Материал за счет упругости передает ее, как по волнам, во все части изделия. А усилие поступает, скажем, от двигателей, тоже импульсивно. Это только внешне кажутся стабильными процессы горения и движения. А на самом деле все дрожит, вибрирует, и все это передается силовой конструкции. А она тоже вибрирует, и не дай Бог резонанс! Это катастрофа. Вот почему и самолетчики, и ракетчики так тщательно изучают эти колебания и стараются разнести собственные частоты с действующими на конструкцию.
Наши американские коллеги при создании своей системы также изучали амплитудные характеристики, но на мощных стендах. Вот и пришла идея провести на УКСС подобные испытания. Вместо одного из центральных двигателей поставили силонагружающий узел, а «носик» бака окислителя схватили тросом и натянули. Резкий сброс нагрузки позволил датчикам зафиксировать колебания. Обработка результатов не представлялась сложным делом. Характеристики определялись быстро. Нужно было провести пять испытаний. В первом квартале, наконец-то, первый образец экспериментальной ракеты готов к вывозу. Нужно было только выпустить решение о вывозе.

Вывоз ракеты-носителя «Энергия» на транспортно-установочном агрегате

Медленно открываются 50-метровые по высоте ворота МИКа. Свежий утренний воздух врывается в зал. Все выходят на улицу и наблюдают, как мотовозы подцепляют к транспортно-установочному агрегату. Протяжный гудок. И махина установщика с ракетой как-то нехотя двинулась вперед. Солнце только поднялось над горизонтом и еще не успело своими лучами затмить рожденные им же краски неба. Мотовозы выкатили на переднюю площадку, перестроились в хвост, и вот все готово к началу движения. На передний лафет поднимаются сопровождающие. Медленно, как бы боясь растрясти изделие в пути, процессия двинулась в свой 15-километровый путь. Воспользовавшись временем передвижения процессии, мы поехали завтракать, после чего сразу же отправились на УКСС встречать изделие. Приехали за полчаса до установщика. У испытателей чувствовалась нервозность. Им по формуляру передали ракету. Тысячи строителей уселись на склонах газоотводящего лотка, на переходных фермах, на диверторах и завороженно смотрели на новое изделие — ракету, ради которой они трудились денно и нощно, трудились в пыли, не досыпая, работая из последних сил. Практически строители только что убрали монтажные краны. И сразу же установка ракеты. Как им хотелось посмотреть на эту ракету! Ведь потом, на дембеле, они будут с гордостью говорить, что частичка и их труда была лептой в эту национальную программу. Нервозность ожидания и приемки ракеты прошла, началась спокойная работа расчетов по подъему и установке ракеты на пусковое устройство УКСС. Практически целый час идет подъем.
Ракета поднята до вертикального положения, осталось только установить ее на СПУ (стартовое пусковое устройство). Первая установка! Совпадут ли места крепления, зайдут ли байонеты в блок «Я»? Осталось 20 мм. Нашему терпению приходит конец. Вместе с Ю.А. Жуковым, командиром космодрома, взбираемся на СПУ. Ползем вдоль стыка, высматривая зазоры. Как гром среди ясного неба звучит команда: «Стоп!» Меня и В.В. Лазарева просят подойти к третьей плоскости. Еще немного и было бы соударение ракеты с выступом на СПУ. Приподняли ракету, убрали мешающий выступ, и процесс установки пошел своим чередом.

Проходит еще полчаса и звучит команда: «Есть касание». Стыковочные узлы ракеты и УКСС на плоскости около 20 м состыковались с точностью до миллиметра. Еще в самом разгаре строительно-монтажные работы практически на всех системах УКСС, включая и криогенный комплекс, а ракета стоит величаво на нулевой отметке (так называется место, откуда она стартует).

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, ко второму — огневые стендовые испытания, а к третьему — летные испытания.

Стартово-стыковочный блок (блок «Я»)

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 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

Работы на изделии 4М - полноразмерном макете «Энергии», предназначенным для отработки процессов подготовки бака горючего к заправке и заправки блока второй ступени жидкими, охлажденными ниже температуры кипения при атмосферном давлении кислородом и водородом

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.

Надули бак водородом. Дали выдержку. Начали сбрасывать. На весь зал затрещала система газоанализа. Водород в межбаковом и хвостовом отсеке. Этого еще не хватало. Подозвали наших СПВПешников. Они объяснили, что система может реагировать на гелий, который может оказаться в отсеках при срабатывании клапанов. Постепенно все затихло. Опять в баке азот. Анализ показал, что водород полностью вытеснен.

Через месяц — вторая заправка. Уже накачали полный бак, а это порядка 600 т кислорода. Изделие справилось с такими нагрузками. Прошло десять дней, идет отработка штатных режимов по всему комплексу. Впервые опробовано термостатирование бака. Суть этой операции заключается в том, что в «теплый» кислород в верхней части бака подается с заправочных средств «холодный», и тем самым температура кислорода в баке усредняется и понижается. Прошли кислородную заправку, но страх перед водородом не отпускал нас ни на минуту. С кислородом был набран опыт и на других ракетах. А водород? В отечественной практике такого не было. И все таки придумали, как заправить 25% жидкого водорода.
18 июня 1985 г. 25 т жидкого водорода попали в бак горючего. Напряжение было ужасным. Думаю про себя: а ведь такое придется проходить перед каждым пуском! После первой водородной заправки решили дать небольшой отдых своим нервам. Да и «законы» управления по полной заправке водородом запаздывали. Еще раз отработали полную заправку кислородом с учетом возможных нештатных ситуаций. Окончилось все благополучно. Только в начале августа рискнули пойти на полную заправку водородом. Опять подготовка бака, опять ушли в ночь. Но приобретенный, хотя и небольшой, опыт работы с изделием давал о себе знать. Все прошло гладко. В сентябре прошли и штатную заправку одновременно кислородом и водородом.
Нужно отдать должное нашим химикам. После каждого слива они буквально исследовали каждый сантиметр поверхности теплоизоляции баков и в сомнительных участках проводили ремонт. Оказалось, что теплоизоляция хорошо себя вела, когда бак заполнялся и был полным. А во время слива были случаи отслоения. Поэтому и ползали химики во главе с А.Н. Доморацким по баку, как альпинисты. Оставалось последнее — проверить систему дожигания выбросов непрореагирующего водорода. Как известно, топливная пара кислород — водород несамовоспламеняющаяся. И до момента поджига часть водорода выбрасывается из сопел двигателя. Опасность известная. Вот потому и поставили на борт ракеты специальную систему, которая поджигала эти небольшие количества водорода. Огненные языки пламени буквально создавали по ракете прослойку, на которую и попадал водород.

Огневые испытания

К огневому испытанию готовились тщательно и основательно. Двигатели уже наработали свой ресурс на стендах в Нижней Салде. Конструкция и заложенные решения проверены. Можно поставлять их на сборку в ракету. Для этого по заранее заложенной методике каждый двигатель, прежде чем попасть на изделие, отправлялся на стенд. Требование было — один ресурс двигатель должен пройти на стенде, один — при огневых испытаниях с изделием, а еще один ресурс — остаточный — был резервным. Много труда вложили воронежцы, чтобы достичь таких уровней ресурсов. Думаю, не одну бессонную ночь провел их главный конструктор B.C. Paчук. Только одна проблема создания турбины отняла столько нервов и энергии, что выдержать это можно было только тем, кто верил в успех. Обороты турбины были такими, что металл не выдерживал и разлетался от центробежных сил. Поиски были упорными. Нашли способ изготовления злосчастных турбин: выручила порошковая металлургия.

Комплексные испытания ракеты

Рано утром 22 февраля начались подготовительные операции. Предполагалось, что испытания пройдут днем. Поэтому работу начали в 6 часов утра. Провели азотную подготовку, т. е. заменили воздушную атмосферу водородного бака на азот, затем вытеснили азот и в бак подали газообразный водород, и наконец пошла заправка. Мы все задраены в бункере управления, это примерно 7 км от ракеты. Визуальные наблюдения только по телевизору, кстати, они мало что говорят о состоянии изделия. Основную массу информации получаем от системы измерений. Зал управления находился на втором этаже бункера, первый же этаж был занят, в основном, обеспечивающими системами. Командный зал располагался как бы на третьем этаже, а напротив него — зал управления технологическими системами (управление наземкой). Но вся информация приходила к «первому» в командный зал. Именно он знал, что происходит на комплексе в любой момент времени. Сюда шли доклады со всех автономных пультов и зала управления наземкой.
«Первым» был А.А. Макаров. Рядом — Б.И. Губанов и В.М. Караштин, заместитель Генерального, руководитель испытаний. За ними расположились «большие» начальники: министр, командующий космическими силами генерал А.А. Максимов, их заместители и руководители головных предприятий. Мы с главным конструктором водородного двигателя B.C. Рачуком тоже сидели во втором ряду и напряженно всматривались в телевизионные табло, где высвечивались параметры двигателя. Заправка подходила к концу. Напряжение росло с каждой минутой. Пошла циклограмма запуска. Не догадались в то время установить микрофоны на «нуле», поэтому на экране телевизора мы видели только картинку без звукового сопровождения. Все интуитивно вслушивались и ждали грохота двигателей. Но вот, наконец, и долгожданное белое облачко появилось под ракетой. Есть запуск двигателей! Что-то промелькнуло яркое и... На большом экране высветилось АПП — аварийное прекращение пуска. От момента запуска до этой команды прошло 52 секунды. Тишина стоит гробовая. Что случилось?! И что делать дальше? Времени на раздумье очень мало. Можно ли повторить операцию?
Основное правило испытателей гласит: «Не двигайся дальше, пока не поймешь, что произошло с изделием». Первый анализ показал, что через 2,58 секунды после команды «пуск» повысилась температура в газогенераторе одного из четырех двигателей. Это означало, что что-то произошло с подачей топлива. Как выяснилось чуть позже, произошел останов бустерного насоса горючего этого двигателя. Дефект полностью подтвердили, когда разобрали этот насос. Оказалось, что при сварке выхлопного коллектора к корпусу насоса «прихватили» заодно пяту ротора. По первому анализу вывод был один: нужно сливать топливо. Главный доложил министру. — Принимайте решение, — ответил министр.
Я взглянул на Макарова и понял, что еще что-то произошло. Он шептался с В.Г. Хаспековым, подключился Б.И. Губанов, позвали С.А. Петренко. Подошел. От услышанного стало нехорошо. Потеряли управляющее давление! Все клапаны на ракете открывались в основном высоким давлением от пневмосистемы. А этого давления и не было. Ракета стоит неуправляемая, и залитые 600 т жидкого кислорода и 100 т жидкого водорода превратились в огромную бомбу. Нужно было срочно принимать решение. Первое, что просилось, — это переключить на земле основной контур на резервный. Другого выхода никто не мог предложить. Для этого нужно было ехать к заправленному изделию — к этой бомбе. Подключился министр.
Нужны были знающие добровольцы. Первым в этой группе оказался работник НИИхиммаш В.Н. Кузнецов, ответственный за безопасность работ. С ним Вагиф Исаев и еще четверо. Как-то мы и не поняли, когда из ближайшего окружения растворились военные, в том числе и командир эксплуатирующей части. Автомобиль со смельчаками поехал к нулевой отметке. Наблюдаем за ним по телеэкрану. Связь есть. Вот они попали в сооружение и вручную перекрывают клапан. Вздох облегчения прошел по залу. Теперь нужно, чтобы они быстрей вернулись. Время летит с бешеной скоростью. Компоненты в баках «пухнут». Давление поднимается до максимального расчетного. Пока смельчаки ездили к ракете, наши двигателисты В.Г. Хаспеков, Г.Я. Александров, В.Б. Лыфарь судорожно искали другие пути выхода из ситуации. В голове у Валеры Лыфаря была вся пневмогидросхема блока. Он мог, как говорят, с закрытыми глазами, среди ночи ответить на любой вопрос по схеме. Знал характеристики каждого клапана, пневмощита, трубопровода, фильтра, редуктора и т.д. Это очень помогло им троим найти еще один обводный путь.
Давление вышло за пределы допустимого. Остался только запас по прочности. Оперативное техническое руководство — прямо за столом «первого». Главный принимает доклад В.Г. Хаспекова. И вот звучит голос «первого»: — Всем занять свои места. Продолжаем работу. От этих слов отлегло на душе. Четкие команды нового технологического плана, утвержденного Главным, следовали одна за другой. Давление стало падать, пошел слив компонентов. Процесс этот длился несколько часов. Затем выпаривание.

Изучение причин потери управляющего давления в ходе первого испытания «Энергии» (все клапаны на ракете управляются пневмосистемой)

Потеря управляющего давления, как выяснилось позже, произошла из-за разрушения трубопровода Ц7331-90. Запомнил этот девяностый трубопровод на всю жизнь. Теперь осталось выяснить причины, почему это произошло. Образцы сломанного стыка отправили на исследование в ЦНИИМВ (теперь это НПО «Композит»). Руководил этой организацией С.П. Половников, а на полигоне доверенным лицом был его заместитель Ю.Г. Бушуев. На следующий день министр собрал совещание и попросил доложить план дальнейших действий. Как не хотелось снимать ракету и возвращать ее в МИК! Главный, проанализировав сложившуюся ситуацию, сказал, что можно все исправить без съема изделия с пусковой установки. Двигателисты подтвердили, что могут заменить детали бустерного насоса на «нуле» и это будет даже удобней. Попросили только сделать необходимые стремянки и палатку от ветра.

Сложнее было дело со злосчастным девяностым трубопроводом. С.А. Петренко сообщил в Куйбышев о случившемся и попросил сымитировать такую поломку на аналогичном трубопроводе. Ведь в выводах комиссии было записано, что разрушение трубопровода по линии «КО» произошло в околошовной зоне сварного шва из-за некачественной сварки, сверхнормативного нагружения при монтаже, повреждения при эксплуатации. Самарцы провели около сотни испытаний аналога: варили вручную, с натягом, ломали, давили. Так и не смогли сымитировать дефект. Следовал один вывод — дефект присущ только тому трубопроводу, который был на ракете, т. е. единичный. И здесь главное слово было за материаловедами. По их докладу, в материал трубопроводов, а материал был разработан специально для «Энергии», попала медь, присутствие которой в металле приводило к тому, что это место становилось хрупким и теряло прочность. По своим характеристикам примерно в два раза новый материал превосходил существующие, но был очень чувствителен к содержанию меди. Послали специальную комиссию в Первоуральск, откуда поступали трубопроводы. На валках нашли следы меди. На изделии провели все доработки.

Второе испытание «Энергии»

Все «номера» доложили о готовности систем к огневому запуску двигателей центрального блока ракеты. Опять легкий белый дымок вырывается из-под ракеты. Через установленные динамики мы слышим нарастающий шум, сначала очень слабый, и вот он перешел в устойчивый гул. Все двигатели вышли на режим. Теперь им нужно отработать полную программу, а это — форсирование и дросселирование тяги, качание двигателей, как бы имитация управления ракетой, и все необходимо выполнить за 390 с. В зале управления стоит тишина. Только слышны потрескивания пультов, передающих информацию на дисплеи. Прошло 100 секунд. Наступает некоторое расслабление. Может, прорвемся. Уж больно много затрачено энергии и труда при подготовке этих испытаний. Не бывает так, чтобы это все пропало даром.
200 секунд откачались двигатели, а это значит, что агрегаты гидропитания обеспечили работу рулевых машин, тягающих взад-вперед двигатели. Эти машины развивали усилие около 30 т. А где взять их в полете? Вот для этого и поставили специальную турбину. Приводил ее в движение отобранный от двигателя водород под высоким давлением. Турбина через редуктор крутила балашихинский насос, который и создавал необходимое рабочее давление в гидроконтуре. Оставалось только правильно, быстро и четко перераспределять его в рабочих цилиндрах. Всплыли сразу все неприятности по отработке и привода, и этих распределительных механизмов.
Приводы разрабатывались старейшей авиационной моторостроительной фирмой, которой руководил A.M. Люлька. Эта фирма — наш старый соисполнитель. Именно там создавали водородный двигатель для головного блока 40 тс тяги) ракеты H1. С этой фирмой нас связывали хорошие товарищеские отношения. И мы были очень рады, когда они взялись за этот привод. Требования к нему заранее были заданы очень жесткими. Особо не допускалась течь из редуктора. Эти требования никак не удавалось выполнить при вертикальном положении. А я напомню, что центральный блок вмещал 600 т жидкого кислорода. Совместимость масла и кислорода всем известна — это взрыв. Рассуждали так: было бы масло, а кислород найдется. Свои требования мы не снимали.

Теперь прошли уже 250 секунд, и равномерный гул двигателей в динамиках постепенно успокаивал всех в командном зале. Никаких сбоев электропитания на борту. Четко работали четыре турбогенераторных источника тока. Ведь именно они обеспечивают электропитанием центральный блок в полете. Раньше на ракетах устанавливались химические источники тока, называемые аккумуляторами. Но потребности в электроэнергии на такой большой ракете требовали такого количества батарей, что было проще поставить генератор. Что и было сделано. Как и привод гидропитания, он работал от двигателя. Водородом вращалась турбина и приводила в движение ротор генератора. Разработчиками этих уникальных ТГСЭС были наши тезки из Воронежа — НПО «Энергия», правда, принадлежала эта организация другому министерству. Смелость и простота принятых решений сделали этот агрегат надежным. За что большая благодарность главному конструктору Б.П. Попову, его директору В.Д. Сергееву и особенно испытателю М.В. Комарову, который один отвечал за ТГСЭС на полигоне.
300 секунд. Как быстро крутятся в голове мысли: а как себя ведет эта система или этот агрегат? Но постоянные числа на табло говорят о том, что все идет по плану. 390 секунд. Мертвая тишина, конец работе. И вот взрыв аплодисментов. Все встали. На лицах — удовлетворение происшедшим. Какой толчок в работе дают хорошие результаты! — На следующей машине мы полетим, — шепнул мне Главный. Но мне не верилось. Ведь нужно пройти не 393 с огневых испытаний, а 3700 с, как требовала комплексная программа экспериментальной отработки. Без ее изменения о полете и мечтать не приходилось. На специальном заседании МВКС 5 мая 1986 г. приняли уточнение. К началу летных испытаний провести три огневых испытания с суммарной наработкой 423 с. При этом предполагалось, что третье огневое испытание будет проведено на ракете 6С. Появилась уверенность, что центральный блок подготовлен к летным испытанием. Эта уверенность, была внутренней, ничем не обоснованной. До полета было ох как далеко.

Предложение переделать стендовую ракету 6С в летную 6СЛ

Планом отработки было предусмотрено две стендовые ракеты. Значит, после изделия 5С стендовые огневые испытания должна пройти следующая ракета 6С. Вспомните, какая огневая наработка была у американцев: не 400 с, а примерно на порядок больше. Изменить комплексную программу экспериментальной отработки, в которой заложено столько же секунд огневых наземных испытаний, что и у американцев, было делом чрезвычайно трудным. Вот и пошел наш Главный на хитрость.
В ноябре 1984 г. мы приехали в Куйбышев, в наш филиал. Это было еще при Б.Г. Пензине. — Ты сможешь сделать стендовую машину в летном варианте? — спросил его Главный. — Как это? — А так. Надо сделать так, чтобы в последний момент перевести ее в летную машину. Но это должно быть между нами. — Это трудно. Есть бронезащита и ряд других конструктивных решений, которые обойти очень трудно. — Это твой вопрос. — Хорошо. Нужно подумать. Мне нужны исходные данные. — Это дадим. С этого разговора все и началось. Судорожно наш Волжский филиал перерабатывал комплект документации на новое изделие.
Б.И. Губанов обратился к В.П. Глушко с предложением переделать стендовую ракету 6С в летную 6СЛ. — Такое даже спьяну трудно придумать, — ответил Валентин Петрович. Идею создания ракеты 6СЛ, так стали ее именовать, поддержал министр. Он хорошо себе представлял, что циклы изготовления центрального блока были очень длительными. Поэтому решение о 6СЛ приближало начало летных испытаний практически на целый год. Олег Дмитриевич вызвал Главного и стал «раскачивать» эту идею. — Нужно убедить в этом Глушко. — Это я беру на себя. Через неделю Главного пригласил В.П. и начал осторожно подводить к тому, что нужно ускорить летные испытания и, может быть, даже пустить 6СЛ.

Сокращение программы испытаний

Со спорами о необходимости динамического стенда прошли годы. И конечно же к первому пуску, а тем более к изделию 6СЛ стенд не успевал. Долго длилось совещание у Генерального. Искали выход. Наши нагрузчики вместе с коллегами из ЦАГИ его нашли. Они разбили комплексные испытания на отдельные, частные. Теоретически доказали, что ряд таких частных испытаний заменят испытания на стенде. В.П. Глушко дал согласие на этот эксперимент, но для одного пуска. Он считал, что стенд все равно потребуется для изучения характеристик во всем диапазоне нагрузок. Строительство стенда он не остановил. Стали собирать специальный полноразмерный макет ракеты, получивший название 4МКС. Он позволял проводить заправку и динамические испытания ракеты. Так 13 августа 1986 г. макет оказался на УКСС. Всего за двенадцать дней была отработана заправка пакета. А это и около 100 т водорода в центральный блок, и более 1000 т жидкого кислорода в центральный и боковые блоки, и керосин в боковые блоки. И всего за 12 дней. Хорошо сработали макаровские ребята и наши системщики. Не подкачали и военные 6-го управления. Их технические системы работали без сбоев. После заправок прямо на УКСС провели динамические испытания, определяя частотные характеристики пакета. Затем изделие вернулось в МИК, где испытания были продолжены.
Но самым трудным оказался вопрос о проведении огневых технологических испытаний (ОТИ). В этом вопросе все понимали. В программе отработки такие испытания были предусмотрены. Суть их заключалась в следующем. Полностью собранная ракета устанавливалась на УКСС. Закреплялась на пусковом столе. Заправлялась. Затем запускались все двигатели и центрального, и боковых блоков, которые работали порядка 30 с и выключались. Таким образом проверялись комплексно все системы ракеты. Эти испытания должны были быть заключительными перед пуском. Основная их цель — устранение технологических ошибок при сборке ракеты. Это несмотря на все автономные и комплексные проверки. После огневых испытаний из ракеты сливались остатки топлива, и она дефектировалась. На нее устанавливался полезный груз и снова на старт, но уже в полет. Какую же бумажную войну пришлось выдержать нам с институтами, заказчиком и «верхами»! Идея отказа от ОТИ принадлежала Главному. Он даже у нас в КБ не сразу нашел союзников. Но постепенно идея овладевала разработчиками.

Проблема с разводкой кабельных жгутов

За изделие болели практически все, от инженера до Главного конструктора. Приведу один из многих примеров. В апреле, когда до первого экспериментального пуска «Энергии» оставалось чуть больше трех недель, в кабинет ведущего вошел В.В. Мащенко — руководитель бригады конструкторов от ГКБ НПО «Энергия». На лице тревога. Попросил спуститься с ним в пролет МИКа, где собирали боковые блоки ракеты. Подошли к одной из уже готовых носовых частей, предназначенных для комплектации изделия 1Л. Забрались внутрь по стремянке. Валерий отстегнул гермочехол, и перед нами оказались установленные на амортизаторах приборы системы управления, подключенные к бортовой кабельной сети. Бросилось в глаза, что жгуты проводов, подходящих к разъемам на приборах, как-то необычно натянуты. Ведь по существующим нормам при подсоединении кабелей к аппаратуре они должны иметь определенную слабину, чтобы при вибрации не произошло их разрушения (чаще всего — отрыв в местах распайки на штекере). В нашем случае амортизаторы позволяли приборам иметь перемещения до 20 мм в любом направлении, а кабели были смонтированы внатяг! При пуске авария станет неизбежной — было от чего волноваться. Блок первой ступени. Проверили разводку кабелей на других «носиках». То же самое! Это уже скандал! А как смонтированы кабели на уже подготовленной к пуску ракете? Что, если это не случайный дефект?
Сели в РАФ и помчались к стоящей на пусковой установке в ожидании старта ракете. Как помогают в таких ситуациях пропуска со штампами «вездеход»! Через несколько минут, захватив с собой дежурного офицера, мы уже стояли на площадке обслуживания около нужного нам люка. Еще через пять минут мы убедились в худшем: на боковых блоках и этого изделия тот же дефект. Вообще-то никакой катастрофы пока нет. Длины кабелей наверняка выдержаны правильно. Потребуется, скорее всего, лишь срезать киперную ленту, которой обматываются разветвляющиеся концы жгутов, и связать их по-новому, но уже с нужной слабиной. Но как такое могло произойти? Ведь и конструкторы в КБ, и монтажники на заводе — народ грамотный. Решили заодно посмотреть разводку кабельных жгутов в межбаковом отсеке центрального блока — это продукция другого завода и по документации другого КБ. Здесь все в полном порядке! Уже неплохо, осталось исправить дефект и найти объяснение его появлению.
Возвратились в МИК и взяли документацию на монтажи кабелей. В комплекте чертежей на центральный блок написано: «обеспечить слабину 70 миллиметров» — все ясно и понятно, а в документации нашего родного КБ на боковые блоки читаем: «слабина — по ГОСТ...»! Типичная ошибка «молодого и необученного» конструктора. Блеснул своим знанием стандартов, но не учел житейской мудрости: пиши проще — будет лучше! Следующий шаг — звонок самому уважаемому представителю сборочного цеха нашего завода Александру Левоновичу Геворкяну. Ему и его ребятам ведь придется ползать по изделию и исправлять ошибку. С ним договорились сразу: за восемь—десять часов все можно доработать. Вот теперь пришло время и Главному доложить о проделанном «научном исследовании» — пошли к нему подписывать подготовленное и согласованное техническое указание. Так случайно брошенный одним человеком взгляд на изделие (плюс его высочайшая профессиональная квалификация, плюс его чувство ответственности за дело), скорее всего, помог предотвратить многомиллиардный ущерб.

АПП — аварийное прекращение пуска

Закончилась заправка, перешли в процесс термостатирования — этот процесс заключается в том, что «теплый» криогенный компонент из хранилищ замещается «холодным». Тем самым новые порции «холодного» компонента не давали прогреваться компоненту в баке. Начали поступать доклады о готовности к пуску всех систем, участвующих в подготовке. Все. Готово! Нужно принимать решение. — Разрешаю нажать кнопку «Пуск», — Главный дал разрешение на дальнейший процесс. — Нажать кнопку «Пуск», — прозвучала команда командира боевого расчета генерала В.Е. Гудилина. — Есть нажать кнопку «Пуск», — ответил по «громкой» пятый. У многих сразу возникает ощущение, что после этого ракета взлетает. На самом деле до взлета комплекса «Энергия—Буран» оставалось еще целых 10 минут. Руководство всеми процессами перешло к наземному компьютеру. Остались самые сложные, самые напряженные операции, связанные с отделением наземных коммуникаций, закрытием клапанов на изделии циклограммой запуска двигателей (а их восемь на изделии), переходом на бортовое питание и т.д., и т.д. Вся циклограмма последней операции в 10 минут расписана до десятых долей секунды. И естественно, человек уже не в состоянии охватить, а тем более проанализировать и принять решение. Поэтому все расписывается заранее и закладывается в наземную и бортовую вычислительную машину. Закладываются и всевозможные аварийные ситуации. Пошел процесс запуска. Эти 10 минут заставляют каждого как-то собраться, куда-то уходит сонливость (нам опять везет — пуск идет ночью). Прошли 9 минут. Осталась минута и... Но что это?! На табло крупно: АПП — аварийное прекращение пуска.

АПП наступило за 53 секунды до контакта подъема по причине неполучения метки, что плата прицеливания отошла от изделия. Телевизионные камеры показывают, что ферма, на которой крепится плата, от изделия ушла. Как это может быть? Сразу вывод один: не сработал замок платы. Срочный сбор технического руководства у стола «первого». Продолжать, т. е. повторять циклограмму пуска, не представлялось возможным. Ведь сразу будет «сброс», так как в контур не поступят сигналы с платы. Нужно детально разбираться, а это значит нужно сливать изделие. Решение принято. — Подготовиться к сливу изделия, — звучит команда первого, — пуск откладывается на 10 дней.

Три дня голова занята этим поиском. Стою у собранного изделия № 2Л и смотрю на эту плату. Думаю, что же все-таки держало плату 40 секунд? Что? А что, если сдернуть плату с этого изделия и посмотреть на усилия этого сдергивания? Подхожу к главному технологу Г.Я. Сонису. — У тебя есть динамометр? — А какой? — Да вот хочу сдернуть плату на 2Л. — Сейчас проверю. Позвонил. — Есть. — Григорий Яковлевич, подцепи его на крюк крана и подними плату. Хочу посмотреть на усилия. Дело было вечером. Начальства не было. Все быстро организовали. Стали поднимать. Динамометр показывает усилие в 1 тс, а плата на месте. 2 тс — плата на месте. 3 тс — это уже на порядок больше, чем задано в ТЗ на механизм отвода, плата на месте. И только когда усилие достигло 3,5 тс, плата отошла. Тут причину определили сразу.
Пылезащитные резиновые уплотнители, стоявшие на трех блендах, и дали такую силу сопротивления. — Это и есть причина в нашем случае, — говорю директору филиала Н.С. Шуракову, — по-видимому, вы не смазали бленды. Отсюда такое сильное трение. Глаза его округлились. Ведь ему отвечать перед руководством, а это «пахло»... Пошел докладывать Главному, что нашел причину.