ПИЛОТИРУЕМЫЙ КОРАБЛЬ "СОЮЗ ТМА": ПРОДОЛЖЕНИЕ ЛЕГЕНДЫ
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
ПИЛОТИРУЕМЫЙ КОРАБЛЬ «СОЮЗ ТМА»:
ПРОДОЛЖЕНИЕ ЛЕГЕНДЫ
В.В. Цветков, Е.А. Булатов, А.Ф. Стрекалов, В.А. Давы-
дов, Н.Г. Паничкин, А.Н. Котов.
При создании корабля «Союз ТМА» разработаны
ПЕРВЫЙ
и внедрены уникальные инновационные решения:
ВИЦЕ-ПРЕЗИДЕНТ
– конструктивные доработки его спускаемого ап-
ОАО «РКК «ЭНЕРГИЯ»,
парата (СА) позволили обеспечить размещение
ПЕРВЫЙ ЗАМЕСТИТЕЛЬ
космонавтов с расширенным диапазоном антро-
ГЕНЕРАЛЬНОГО
пометрических параметров (масса от 50 до 95 кг
КОНСТРУКТОРА и рост от 150 до 190 см), а также улучшить управ-
Николай Иванович ление кораблем в ручном режиме;
Зеленщиков – внедрение двухмашинного контура управления
с разделением функций управления на орби-
Создание пилотируемого космического корабля тальном участке (средствами центральной вы-
«Союз ТМА» стало крупной вехой в международном со- числительной машины «Аргон-16») и на спуске
трудничестве России и США и их космических агентств (с использованием специального вычислителя
(Роскосмос и НАСА) в области обеспечения эксплуата- КС020-М) позволило существенно расширить вы-
ции Международной космической станции (МКС). числительные ресурсы, обеспечить требуемую
Поскольку только российские корабли типа точность посадки СА в условиях широкого раз-
«Союз ТМ» технически были способны осуществлять броса значений массы космонавтов, контроли-
функцию корабля-спасателя на МКС, внедрение на ровать выполнение наиболее ответственных ди-
кораблях «Союз ТМА» (ставших модернизацией сво- намических операций и усовершенствовать
их предшественников) конструктивных и техноло- баллистико-навигационное обеспечение;
гических решений, обеспечивающих возможность – установка нового пульта космонавтов, разрабо-
настройки и регулировки в зависимости от роста танного на компьютерной основе, расширило
и массы экипажа, позволило осуществлять полеты ас- возможности экипажа в осуществлении управле-
тронавтам НАСА, антропометрические параметры ко- ния кораблем;
торых не соответствовали ограничениям для кораб- – совершенствование комплекса средств призем-
лей предыдущих серий. ления позволило: повысить точность приземле-
Распоряжением Правительства Российской Фе- ния спускаемого аппарата за счет учета влияния
дерации от 27 февраля 2013 года №254-р коллекти- ветрового сноса при парашютировании, снизить
ву сотрудников ОАО «РКК «Энергия» и других орга- остаточную скорость при приземлении за счет
низаций отрасли присуждена премия Правительства разработки двухсекционных двигателей мягкой
Российской Федерации в области науки и техники. посадки, уменьшить нагрузки на экипаж за счет
Лауреатами премии за создание пилотируемого кос- внедрения в конструкцию кресел настраиваемых
мического корабля «Союз ТМА» для обеспечения четырехпозиционных амортизаторов.
транспортирования и спасения международных эки- Проведен большой объем автономных, комп-
пажей в рамках межгосударственных соглашений при лексных и межведомственных испытаний: цикл коп-
эксплуатации Международной космической станции ровых сбросов подтвердил прочность доработанной
стали: Н.И. Зеленщиков, М.П. Кашицын, Р.М. Самитов, конструкции СА, а самолетные испытания – надеж-
142
1 2
КОРАБЛЬ В МОНТАЖНО-ИСПЫТАТЕЛЬНОМ КОРПУСЕ ПРИМЕРКА ЭКИПАЖА В КРЕСЛЕ «КАЗБЕК-УМ»
ность функционирования бортовых систем и средств РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ
приземления. ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ
На этапе эксплуатации МКС для обеспечения фун-
кции спасения ее экипажа в составе шести человек Целью внедрения инновационных решений при
потребовалось вдвое увеличить изготовление и запуск создании корабля «Союз ТМА» было расширение его
пилотируемых кораблей. Для этого была решена крупно- функциональных возможностей, обеспечение комфор-
масштабная задача переоснащения, разработки и внедре- тности работы экипажа.
ния технологий автоматизированного производства, ис- В разработанной серии кораблей «Союз ТМА» ре-
пытаний и контроля. ализован комплекс доработок конструкции и бортовых
Результатом выполненных работ явилось созда- систем, позволивший принципиально улучшить их фун-
ние новых технологий, производств, участков и рабо- кционирование.
чих мест, соответствующих мировому уровню. Среди Основные особенности новых кресел космонавтов
них технологии: («Казбек-УМ»), установленных на кораблях «Союз ТМА»:
– вакуумно-автоклавного формования в азотной – упрочнен каркас кресла и увеличен продольный
среде теплозащитных покрытий и производства размер чаши его ложемента на 50 мм, что позволи-
теплозащитных покрытий на базе автоматизиро- ло расширить допустимые для полетов на корабле
ванного автоклавного комплекса; антропометрические параметры космонавтов;
– изготовления корпусов стыковочных агрегатов на – разработан новый регулируемый амортизатор,
базе многоцелевого обрабатывающего центра; имеющий четыре диапазона нагружения, что поз-
– производства деталей точной электромеханики; воляет снизить ударные воздействия на космонав-
– автоматизированной гибки труб при изготовле- тов при нештатной посадке и не устанавливать ба-
нии трубопроводов по математическим моделям; лансировочные грузы на кресла для амортизации
– контроля деталей и узлов методом томографии на посадочных ударов;
базе автоматизированного томографа. – установлены датчики измерения трех компонен-
В процессе создания кораблей разработана новая тов ударных инерционных ускорений для обес-
автоматизированная испытательная система, которая печения возможности анализа ударных нагрузок
построена на основе универсальных модулей. Она зна- при посадке;
чительно расширила возможности диагностики борто- – подножка кресла выполнена поворотной для улуч-
вых систем в процессе наземных испытаний, позволила шения условий его монтажа и демонтажа в изделии;
оценивать быстроменяющиеся параметры в реальном – с боковых кресел сняты кронштейны крепления
масштабе времени, исключила ошибки, связанные с че- ручек управления движением и ориентацией ко-
ловеческим фактором. рабля, они установлены на корпусе СА с возмож-
Запуск первого корабля серии «Союз ТМА» состо- ностью регулируемого выдвижения в рабочее по-
ялся 30 октября 2002 года, а 4 мая 2003 года его СА ус- ложение.
пешно приземлился. Правильность и надежность назем- Для снижения уpовня удаpныx пеpегpузок, дейc-
ной отработки и подготовки корабля на техническом твующиx на экипаж пpи пpиземлении, был разработан
и стартовом комплексах были подтверждены осущест- и внедрен на корабле новый двигатель мягкой поcадки
влением пилотируемого полета (без проведения бес- (ДМП-М) c cекциониpованным заpядом и доpаботана
пилотных запусков). Корабли по сей день успешно вы- автоматика cиcтемы пpиземления. В ДМП-М заряд твер-
полняют транспортные операции по доставке на МКС дого топлива размещается в двух секциях – центральной
и возвращению на Землю экипажей. и периферийной. Секции разделены силовой цилиндри-
143
П И ЛО Т И Р У Е М Ы Й КОРА Б Л Ь « СОЮЗ Т М А»: П Р ОДОЛ Ж Е Н И Е Л Е Г Е Н Д Ы
3 4
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ МАКЕТ ПУЛЬТА КОСМОНАВТОВ ТЕСТИРОВАНИЕ НОВОГО ПУЛЬТА КОСМОНАВТОВ
ческой перегородкой и запускаются автономно. В зави- ничений) замене экипажа корабля, когда последний на-
симости от массы СА при спуске на основной парашют- ходится на станции, а замену осуществляет шаттл.
ной системе (ОСП) или в зависимости от вида отказа Если раньше различия в массе космонавтов в со-
ОСП автоматика системы приземления выдает команды ставе одного экипажа, как правило, не выходили за пре-
на запуск необходимых секций. Возможность запуска делы 15 кг и частично компенсировались легкосъемны-
ДМП-М в различных режимах обеспечивает выдачу дви- ми грузами на креслах, то теперь они могут доходить до
гателями импульса, в большей степени соответствующе- 45 кг: минимальная масса космонавта составляет 50 кг,
го состоянию СА и параметрам его движения на момент максимальная – 95 кг. Различие же суммарной массы
посадки. На СА корабля «Союз ТМА» было установлено двух экипажей, основного и заменяющего (из трех че-
два ДМП-М c cекциониpованным заpядом. ловек каждый), может достигать 135 кг. Этот диапазон
В автоматике системы приземления для снижения допустим в рамках ограничений по массе СА при спус-
удаpныx пеpегpузок, дейcтвующиx на экипаж пpи пpи- ке в атмосфере и парашютировании. Что касается эта-
землении, внедрен вновь разработанный гамма-лучевой па посадки, он обеспечивается посадочными двигате-
высотомер (ГЛВ) «Кактус-1В», в котором реализованы лями и автоматикой.
настроечные значения, определяющие высоту запуска Однако большое различие по массе космонав-
ДМП для трех расчетных случаев посадки: спуск на ОСП, тов существенно влияет на центровку СА, что, в свою
спуск на запасной парашютной системе при выходе или очередь, негативно отражается на точности управления
невыходе основного блока ОСП из парашютного кон- и надежности спуска. Если в экипаже три человека, то
тейнера. Вместо двух независимых схем обработки при- положение центра масс относительно продольной оси
нимаемого сигнала (в приемнике и в корректоре) при- СА в плоскости балансировочного угла атаки может из-
менена одна схема обработки в корректоре, с которого меняться в пределах 20 мм при допустимых 6 мм по ус-
выдается команда на запуск ДМП. Это позволяет выда- ловиям управляемости при спуске.
вать данную команду с обязательным учетом фактичес- Принципиальная модернизация системы управле-
кой скорости снижения СА. ния спуском обеспечивает работу в расширенном диапа-
Внедрение модернизированных ДМП и модер- зоне центровочных характеристик СА с одновременным
низация ГЛВ позволили уменьшить вертикальные со- повышением точности посадки. С этой целью в систему
ставляющие скорости СА к моменту касания Земли до введены: новый блок акселерометров, модернизирован-
30%. За счет этого уменьшены ударные воздействия на ный спецвычислитель КС020-М и блок управления спус-
космонавтов. ком. Статистика полетов на кораблях «Союз ТМА» под-
Для обеспечения размещения космонавтов твердила ожидаемое улучшение точности в 2,5 раза.
с увеличенными антропометрическими характерис- Для отладки программного обеспечения системы
тиками разработан и на корабле «Союз ТМА» внедрен управления спуском в РКК «Энергия» был создан стенд –
новый пульт «Нептун-МЭ», созданный с использовани- наземный комплекс отладки компьютерных систем СА.
ем современной элементной базы. Применение сов- В системе исполнительных органов спуска приме-
ременных компьютерных средств, интегрированных нено модернизированное топливо – пероксид водорода
в пульт, позволило по-новому представлять навигаци- с новым составом стабилизатора для уменьшения скоро-
онные данные и увеличить число форматов отображе- сти разложения при длительном хранении в процессе экс-
ния информации. плуатации. Разделитель из лакоткани в баках заменен на
Анализ, проведенный при разработке корабля, разделитель из фторопласта. На баках установлена систе-
показал, что существует проблема компенсации разбро- ма термоэлектрического охлаждения для автоматическо-
сов массы СА, появляющихся при свободной (без огра- го поддержания их температуры в диапазоне от 0 до 6°С.
144
5 6
НАКАТКА ГОЛОВНОГО ОБТЕКАТЕЛЯ УСТАНОВКА РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ «СОЮЗ-ФГ» С КОСМИЧЕСКИМ
КОРАБЛЕМ «СОЮЗ ТМА» НА СТАРТОВУЮ ПЛОЩАДКУ
Новая система автономной регистрации и запо- торов кресел (четыре режима), что привело к сни-
минания информации на корабле имеет меньшую мас- жению ударных нагрузок в момент посадки СА;
су и габариты, а также обеспечивает запись речевой – внедрен модернизированный пульт космонавтов
информации. «Нептун-МЭ» с новым программным обеспечени-
В телевизионную систему введены две малогаба- ем, что позволило увеличить объем информации,
ритные телекамеры. предоставляемой экипажу, повысить надежность
В системе терморегулирования заменен холодиль- пульта за счет аппаратного дублирования вывода
но-сушильный агрегат (ХСА) в СА и бытовом отсеке. Но- информации.
вый уменьшен по габаритам для обеспечения возмож-
ности разместить удлиненное кресло. Установлен новый
распределительный кран, с помощью которого теплоно- ЭТАПНОСТЬ РАБОТ
ситель дискретно перераспределяется между секциями
ХСА, обеспечивая тепло- и влагосъем в максимальном ре- ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАЗРАБОТКИ
жиме. Одноканальные сигнализаторы давления замене- И АВТОНОМНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
ны на трехканальные. Введены каналы автоматического Работы в PКК «Энеpгия» им. С.П. Королёва были
управления работой жидкостного и воздушного электро- начаты в середине 1996 года. График создания модифи-
нагревателей при полете в составе станции. цированного корабля стал основой организации работ
В системе обеспечения жизнедеятельности измене- головного конструкторского бюро корпорации, ее за-
но место установки нового баллона с кислородом для раз- вода экспериментального машиностроения и смежных
мещения увеличенного по габаритам кресла. Доработана предприятий, главным обpазом НПП «Звезда», НИИАО,
автоматика для обеспечения полного сброса кислорода МКБ «Иcкpа», ЦНИИ PТК, а также головных организа-
в атмосферу перед приземлением. Доработан пневмощи- ций Федерального космического агентства – ЦНИИмаш
ток подачи кислорода комплекса средств спасения при и НПО «Техномаш».
разгерметизации, что было вызвано увеличеннием габа- Разработка конструкторской документации нача-
ритов кресел и необходимостью исключения соударения лась уже в ноябре 1996 года, что диктовалось очень сжа-
коленей «боковых» космонавтов с агрегатами щитка при тыми сроками реализации программы.
взведении кресел перед посадкой. При изготовлении по- Одновременно с этим был изготовлен макет СА
летных теплозащитных гидрокостюмов и скафандров ис- и пpоведено его тщательное объемное макетиpование,
пользованы новые материалы и технологии. позволившее уточнить отдельные pешения по компо-
Для размещения кресла увеличенного размера новке, доpаботкам конcтpукции и обоpудования. По ре-
уменьшены масса и габариты, а также изменено разме- зультатам выпущен отчет, напpавленный в Pоскосмос
щение моноблока модернизированной системы голосо- и НАCА. Объемное макетирование компоновки СА поз-
вой связи «Рассвет-М». волило подтвердить основные технические решения по
Таким образом, на кораблях «Союз ТМА» были доработке аппарата.
расширены функциональные возможности: В декабре 1997 года была завершена сборка дина-
– обеспечен полет космонавтов/астронавтов с рас мического макета СА.
ширенными антропометрическими характеристика- В феврале 1998 года завершились вибропрочнос-
ми: массой от 50 до 95 кг и ростом от 150 до 190 см; тные испытания на динамическом макете СА для под-
– улучшена точность посадки СА; тверждения прочности конструкции под воздействием
– уменьшена на 30% скорость приземления СА нагрузок, соответствующих транспортировке и выведе-
и введена возможность перенастройки амортиза- нию на орбиту.
145
П И ЛО Т И Р У Е М Ы Й КОРА Б Л Ь « СОЮЗ Т М А»: П Р ОДОЛ Ж Е Н И Е Л Е Г Е Н Д Ы
7 8
СТЫКОВКА КОРАБЛЯ «СОЮЗ ТМА» С МЕЖДУНАРОДНОЙ СПУСКАЕМЫЙ АППАРАТ КОРАБЛЯ «СОЮЗ ТМА»
КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИЕЙ НА МЕСТЕ ПОСАДКИ
После динамических испытаний в середине мар- казом переход на запасную парашютную систему. Для
та 1998 года на макете СА проводились контрольные этого основной купол ОСП был зарифован (стянут
примерки размещения внутри него экипажей с предель- шнуром по кромке купола). Автоматика системы при-
ными антропометрическими данными. Проверялись земления зафиксировала повышенную скорость, от-
размещение космонавтов, операции взведения кресел делила купол ОСП и ввела в действие запасную пара-
и наддува скафандров, досягаемость органов ручного уп- шютную систему.
равления, имитировалась работа с ними. Сброс №3 состоялся 1 сентября 1999 года. Спуск
Эти примерки стали заключительным этапом проводился на основной парашютной системе в ус-
конструкторско-технологического макетирования. В ре- ловиях, соответствующих тем, которые складываются
зультате был сделан вывод о приемлемости конструкции при аварии ракеты-носителя на начальной части учас-
СА с точки зрения размещения и создания нормальных тка выведения корабля на орбиту, с вводом ОСП на вы-
условий для работы космонавтов. соте около 5 км.
Автономная отработка агрегатов и систем кораб- Завершающий сброс проводился 1 декабря
ля была закончена в конце 1999 года. 1999 года. Тогда имитировался отказ отцепки тормоз-
ного парашюта в ОСП, в результате чего исключается
ввод в воздушный поток основного парашюта. Авто-
КОПРОВЫЕ И САМОЛЕТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
матика распознала ситуацию и ввела в работу запас-
В 1998–1999 годах были проведены копровые ную парашютную систему. Сброс макета СА был благо-
испытания, план которых предусматривал выполне- получно проведен, все системы работали нормально,
ние трех сбросов СА для отработки ударной прочности без замечаний.
и восьми сбросов для проверки условий посадки с точ- Соответственно результатам самолетные испы-
ки зрения физиологической переносимости экипажем. тания были оценены как успешные. Проведение на-
Проведение этих испытаний осуществлялось на экспе- земных и летных испытаний СА в таком объеме с по-
риментальной базе 26-го ЦНИИ Минобороны России. ложительными результатами позволило без этапа
В конце 1999 года копровые испытания на макетах СА беспилотных запусков перейти к пилотируемым поле-
были завершены и в целом прошли успешно. там корабля в составе МКС.
Следующим этапом экспериментальной отра-
ботки было проведение самолетных испытаний, когда
в процессе сбросов макета СА проверяется функциони- КОМПЛЕКСНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
рование и взаимодействие всех его систем от ввода па- Корабль «Союз ТМА», первый из новой серии ко-
рашютов до посадки. раблей с расширенным диапазоном антропометричес-
24 декабря 1998 года самолет-носитель Ил-76МД ких параметров, был собран и передан на контрольно-
с макетом СА на борту стартовал с аэродрома Раменс- испытательную станцию 14 августа 2001 года.
кое. Полет проходил в соответствии с принятым пла- Отработочный цикл испытаний на комплексном
ном. Самолет вышел в зону испытаний, осуществил испытательном стенде первого корабля «Союз ТМА» был
контрольный проход над точкой сброса, развернулся, завершен в 2001 году. В обеспечение подготовки лет-
лег на курс и сбросил макет СА. Системы макета в поле- ных испытаний корабля, отработки бортовой и эксплу-
те работали без замечаний. атационной документации и тренировки экипажей был
Второй сброс СА состоялся 8 апреля 1999 го- выполнен основной объем работ по вводу в строй мо-
да. В этом сбросе имитировался отказ основной па- делирующего стенда в РКК «Энергия» им. С.П. Королёва
рашютной системы и проверялся последующий за от- и тренажера в РГНИИЦПК им. Ю.А. Гагарина.
146
ПОДГОТОВКА КОРАБЛЯ НА ТЕХНИЧЕСКОМ мандир корабля (Россия), Кеннет Бауэрсокс, исполняв-
И СТАРТОВОМ КОМПЛЕКСАХ ший на корабле обязанности бортинженера, и Дональд
Корабль был отправлен на технический комплекс Петтит (оба астронавты НАСА).
космодрома Байконур в ночь с 9 на 10 августа 2002 года. Комплекс средств приземления, включая ОСП
В РКК «Энергия» им. С.П. Королёва 7 октября и ДМП, работал нормально. Сама посадка была действи-
2002 года состоялось заседание совета главных конс- тельно «мягкой»: осевые ударные перегрузки были более
трукторов, который рассмотрел состояние дел в работе чем в 2 раза ниже среднестатистических значений для
над кораблем. Совет, приняв к сведению результаты ис- СА корабля «Союз ТМ». Это связано с совершенствовани-
пытаний корабля, одобрил предложенный корпорацией ем средств посадки на корабле «Союз ТМА». Экипаж пос-
план работ по подготовке его к запуску. ле посадки самостоятельно вышел из СА.
На заседаниях технического руководства и госу- Полет корабля «Союз ТМА» был первым испыта-
дарственной комиссии 27 октября были заслушаны до- тельным полетом корабля новой серии и впервые в оте-
клады всех специалистов и служб о готовности к полету, чественной практике осуществлен в пилотируемом ре-
было принято решение о переходе к работам на старто- жиме без предварительной проверки доработанных
вой позиции. систем в беспилотном пуске. Тщательная наземная экс-
периментальная отработка, включая самолетные и коп-
ровые испытания СА, позволила совместить летные ис-
ЛЕТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
пытания корабля с выполнением задач регулярного
Старт корабля с экипажем в составе командира Сер- полета на МКС, что сэкономило значительные средс-
гея Викторовича Залётина, бортинженера-1 Франка Де тва. Результаты испытаний первого корабля имели осо-
Винне и бортинженера-2 Юрия Валентиновича Лончако- бо важное значение, так как подтвердили готовность ко-
ва состоялся 30 октября 2002 года в 6:11 по московскому раблей к дальнейшей эксплуатации в составе МКС.
времени, а 1 ноября была осуществлена успешная стыков- В 2002 году был создан самый совершенный на се-
ка корабля к стыковочному отсеку (модуль «Пирс») МКС. годняшний день транспортный пилотируемый корабль
Системы корабля в автономном полете и при сты- «Союз ТМА». Этому способствовал ценный опыт разра-
ковке функционировали нормально. ботки и эксплуатации техники для пилотируемых по-
Спуск корабля с орбиты был осуществлен 4 мая летов, накопленный РКК «Энергия» им. С.П. Королёва бо-
2003 года. Экипаж: Николай Михайлович Бударин – ко- лее чем за 40-летний период деятельности.
СТАТЬЯ ПОДГОТОВЛЕНА ПРИ УЧАСТИИ:
Е.А. Булатова, М.П. Кашицына, Р.М. Самитова,
А.Ф. Стрекалова, В.В. Цветкова, В.А. Давыдова,
Н.Г. Паничкина, А.Н. Котова
Вы также можете почитать
