По материалам Бюллетеня иностранной научно-технической информации (БИНТИ) ТАСС за 1981 год Инфо.

Главная страница > Даты

Информация по МТКК из БИНТИ

По материалам Бюллетеня иностранной научно-технической информации (БИНТИ) ТАСС за 1981 год

Информация о подготовке и первом полете МТКК «Колумбия»

На первом этапе испытаний предполагается осуществить демонстрационный предстартовый отсчет времени с заправкой топливного бака и пробным 20-секундным включением маршевой двигательной установки. Затем будет проведена заключительная проверка готовности к полету для отработки летных и посадочных операций.

Программа подготовки к первому полету МТКК «Спейс шаттл» предусматривает проведение 11-дневной серии испытаний для проверки в условиях, максимально приближенных к реальным, взаимодействия всех элементов системы, включая наземное оборудование, МТКК и вычислительные программы для ЭВМ. Будут также еще раз отработаны все этапы полета, включая предстартовый отсчет времени и запуск, взлет и операции на орбите, возвращение и посадка при нормальных и аварийных условиях. В испытаниях примут участие космический центр им. Кеннеди, космический центр им. Джонсона в Хьюстоне, центр летных исследований им. Драйдена на авиабазе Эдварде (штат Калифорния), центр космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле (штат Алабама) и ракетный полигон Уайт-Сэндс (штат Нью-Мексико).

Основными задачами первого этапа испытаний являются:

Первый этап испытаний является детальной репетицией реального запуска, и целью его является выявление неисправностей и слабых мест в космическом корабле и наземных системах. Во время заправки топливом экипажа в кабине орбитальной ступени не будет, и управление системами будет осуществляться дистанционно. Испытание завершится проверкой работы ЖРД на уровнях тяги 94 и 100 проц. от номинальной. Сопла ЖРД будут отклоняться в кардановых подвесах как в реальном полете.

Проверка систем заправки МТКК топливом. Топливный бак и системы рбитальной ступени подвергнутся таким же тепловым нагрузкам, как при реальном запуске. Во время испытания будет работать система управления маршевой двигательной установки, поддерживающая давление в отсеках топливного бака и в камерах сгорания ЖРД.

Испытания всех элементов космической транспортной системы в условиях реального предстартового отсчета времени.

Оценка способности электронного оборудования и бортовых ЭВМ контролировать и управлять взаимодействием топливного бака с маршевыми ЖРД в условиях вибраций и акустических нагрузок при включении и работе ЖРД.

Проверка способности вспомогательных, энергетических установок гидравлических систем и системы управления полетом орбитальной ступени дросселировать тягу и отклонять сопла маршевых ЖРД.

Проверка совместимости бортового радиотехнического оборудования с радиочастотами, используемыми наземными системами обеспечения полета.

Проверка совместной работы наземной системы управления запуском и бортовых ЭВМ по управлению предстартовыми операциями.

Сравнение результатов ранее проведенных динамических и виброакустических испытаний с данными, соответствующими условиям реального запуска.

Оценка эффекта изгибных колебаний при включении маршевых ЖРД. При включении маршевых ЖРД возникает момент сил, стремящийся изогнуть верхние части МТКК в сторону топливного бака. Через некоторое время за счет реакции узлов крепления происходит движение в обратном направлении. Эти колебания происходят примерно в течение 5 с. и после их прекращения должны включаться РДТТ первой ступени. Во время испытания намечается проверять правильность фазирования моментов включения ЖРД и РДТТ первой ступени.

Таблица 1 Предстартовый отсчет времени для пробного включения маршевых ЖРД Время Операции Т - 53 ч Начало предварительной фазы предстартового отсчета. Т - 11 ч Подключение вентиляционного наконечника для отвода паров кислорода. Отвод поворотной башни обслуживания. Т - 9 ч 30 мин Отвод на неподвижной башне обслуживания поворотной площадки, ведущей к межбаковой секции топливного бака. Т - 5 ч 30 мин Подготовка стартовой площадки к началу основной фазы предстартового отсчета. Т - 5 ч Начало основной фазы предстартового отсчета. Захолажнвание магистралей подачи криогенных топливных компонентов. Т - 4 ч 30 мин Начало заправки топливного бака жидким кислородом. Т - 2 ч 4 мин Часовая остановка. Завершение заправки. Начало испытаний герметичности топливного бака. В штатном запуске после этой остановки экипаж начнет занимать места и кабине орбитальной ступени. Т - 1 ч 50 мин Оценка состояния ледяной корки на топливном баке. Т - 20 мин 20-минутная остановка. Т - 9 мин 10-минутная остановке Т - 9 мин Принятие решения о запуске, переход на автоматическое выполнение последовательности предстартовых операций. Т - 7 мин Отвод площадки для доступа экипажа в орбитальную ступень. Т- 5 мин Включение вспомогательных энергетических установок орбитальной ступени. Т - 3 мин 45 с Проверка работы аэродинамических поверхностей орбитальной ступени. Т - 3 мин 30 с Переход орбитальной ступени на автономное электропитание. Т - 3 мин 10 с Проверка работы системы отклонения сопел ЖРД в кардановом подвесе. Т - 2 мин 55 с Окончательный наддув кислородной секции топливного бака. Т - 2 мин 50 с Отвод наконечника для сброса паров кислорода. Т - 1 мин 57 с Окончательный наддув водородной секции топливного бака. Т - 25 с Активация гидравлических систем стартовых РДТТ. Т - 18 с Проверка положения сопел стартовых РДТТ. Т - 11 с Начало работы водяной системы гашения шума. Т - 3,8 с Начало включения маршевых ЖРД. Т + 0,24 с Выход ЖРД на 90-проц. уровень тяги. Т + 2,88 с Имитация отрыва штепсельного разъема топливного бака и включения РДТТ первой ступени. Т + 3 с Имитация взлета. Т + 18,2 - 20 с Выдача команд на выключение маршевых ЖРД. Т + 22 с Выключение гидравлических систем РДТТ первой ступени. Т + 22,7 - 25,9 с Закрытие клапанов в магистралях подачи в ЖРД топливных компонентов.

Первый этап испытаний продлится с учетом запланированных остановок шесть суток. Предварительная фаза предстартового отсчета времени начнется в момент Т-53 ч, когда будет подано электропитание на РДТТ первой ступени, орбитальную ступень и наземное обеспечивающее оборудование. В ходе предстартового отсчета времени будут сделаны следующие остановки: одна продолжительностью 12 ч в момент Т - 24 ч, две продолжительностью по 6 Ч ч моменты Т -15 ч 30 мин и Т - 5 ч 30 мин и дополнительные остановки после момента Т-5 ч. Программа предстартового отсчета времени приведена в таблице 1.

После пробного включения ЖРД все криогенные компоненты топлива сливаются, и на этом первый этап 11-дневной серии испытаний завершается. Седьмой день резервируется для проведения операций на стартовом столе.

Команды на включение ЖРД подаются не одновременно, а с интервалом 120 мс. К моменту Т - 0 тяга ЖРД будет доводиться до 100 проц., через некоторое время снижается до 94 проц., а к концу испытания вновь повышается до 100 проц. Качание сопел производится как на максимальной, так и пониженной тяге. Пробное включение ЖРД будет считаться успешным даже, если они не проработают расчетное время и автоматически выключатся.

Имитации возвращений и посадок в различных местах будут происходит по одной и той же схеме. Для имитации орбитальной ступени намечено использовать самолет «Нортроп Т-38».

На восьмой день начнутся четыре скоординированных испытания, включая имитацию аварийного возвращения к месту старта в центре Кеннеди, имитацию посадки после одного витка на полигоне Уайт-Сэндс. 54-часовую имитацию на полетном тренажере в центре им. Джонсона полета на этапе от включения РДТТ первой ступени до штатной посадки в конце полета, имитацию посадки в центре им. Драйдена.

После посадки самолета-имитатора наземные службы действуют так же, как и в реальном полете. Прежде всего, они проверяют герметичность систем, в которых находятся самовоспламеняющиеся топливные компоненты, и затем подключают системы охлаждения, находящиеся на специальных автомобилях. До тех пор, пока экипаж не покинет орбитальную ступень, все команды управления поступают из центра им.Джонсона.

Самолет-имитатор будет выводиться в исходное положение относительно взлетно-посадочной полосы на высоте 12,2 км в то же время, в какое там должна появиться орбитальная ступень. После этого к самолету-имитатору присоединятся еще два самолета «Т-38». Один из них подойдет к самолету-имитатору со стороны правого крыла, затем облетит его снизу с целью визуального осмотра и после этого займет положение около левого крыла, откуда пилот самолета может в реальном полете передавать космонавтам МТКК данные о скорости и высоте, чтобы сравнивать их с показаниями приборов орбитальной ступени. Второй самолет «Т-38» служит для телевизионной съемки заключительных операций возвращения и посадки орбитальной ступени.

На следующем этапе в каждом из возможных мест посадки отрабатывается случай катапультирования экипажа и разрушения орбитальной ступени. Для спасения космонавтов будут использованы вертолеты, которые должны доставить . экипаж в ближайшее медицинское учреждение.

После завершения имитации нормальной посадки начнется отработка операций для случая, когда после посадки экипажу потребуется оказать срочную помощь (например, при наличии дыма в кабине). Операции заканчиваются эвакуацией экипажа на расстояние 60 м от орбитальной ступени.

Готовясь к проведению заключительных испытаний МТКК, НАСА одновременно разрабатывает процедуры восстановления теплозащиты на его топливном баке. Ремонтные операции не будут проводиться до пробного включения маршевых ЖРД, так как это испытание имеет очень важное значение, а процедуры ремонта еще окончательно не разработаны. Чтобы отслоившаяся на площади окало 8 кв. м теплоизоляция не отлетела во время пробного включения и не повредила теплозащитные плитки орбитальной ступени, топливный бак в этом месте закрыт нейлоновой сеткой площадью 4,5 м х 9,2 м.

Параллельно с тренировками персонала в местах посадки космонавты МТКК будут в седьмой и последний раз отрабатывать на тренажере в центре им. Джонсона всю 54-часовую программу первого полета. В ходе этой заключительной тренировки НАСА предполагает в надлежащие моменты осуществить репетиции аварийных посадок на резервных пунктах, какими являются авиабаза Хикам на Гавайских островах, авиабаза Кадена на Окинаве и база ВМС США в Испании.

При заключительном испытании 19 января 1981 года связки маршевых ЖРД В сопле одного из ЖРД произошел микровзрыв водорода, накопившегося перед включением ЖРД. Воспламенители для сжигания избытка водорода, в том числе и на стартовом комплексе, установлены только под двумя ЖРД в расчете на то, что водород в третьем ЖРД будет воспламеняться от двух других, но, как выяснилось, этого не происходит, и на стартовом комплексе придется установить третий воспламенитель. Перечисленные дополнительные работы могут задержать первый запуск МТКК на несколько недель. БИНТИ №12 (1997), 25 марта 1981 г. Сообщение НАСА для печати № 81 - 19, 29 января 1981 г. «Aviation Week and Space Technology» (США), том 114, № 6, 9 февраля 1981 г., стр. 24 и 73.

Специалисты центра им. Кеннеди будут отрабатывать технологию восстановления теплозащиты на макете маршевой двигательной установки. Одновременно разрабатываются модификации для поворотной башни обслуживания, чтобы использовать ее для доступа к местам ремонта. После завершения ремонта потребуется проведение дополнительного испытания по заправке топливного бака жидким водородом, которое раньше не намечалось. Кроме того, чтобы обеспечить безопасность при проведении ремонтных работ, придется на время ремонта слить из орбитальной ступени самовоспламеняющиеся топливные компоненты, а затем вновь произвести заправку.

Двигатель № Время прожога 21,82 с, давление в камере 211,4 кг/см2, тяга 213.674 кг, удельный импульс 454,46 с. номинал топливного насоса высокого давления 34.300 об/мин, номинал топливного насоса низкого давления 15.000 об/мин.

НАСА провело предполетные испытания основных двигателей МТКК, во время которых тяга в те.чение 1 с изменялась со 100 проц. до 94 проц., а двигатели наклонялись вперед на 65 см при допустимом пределе 130 см. Среднее время прожога двигателей составило 18,4 с. Результаты испытаний оказались следующими:

Двигатель № Время прожога 23,97 с, давление в камере 211,6 кг/см2, тяга 214,171 кг, удельный импульс 454,13 с, номинал топливного насоса высокого давления 34.900 об/мин, номинал топливного насоса низкого давления 15.400 об/мин. БИНТИ №13 (1998), 1 апреля 1981 г. «Aviation Week and Space Technology» (США), том 114, № 9, 2 марта 1981 г., стр. 18.

Двигатель № Время прожога 23,87 с, давление в камере 211,3 кг/см2, тяга 213,296 кг, удельный импульс 454,48 с., номинал топливного насоса высокого давления 34.300 об/мин,, номинал топливного насоса низкого давления 15.100 об/мин.

12 апреля космонавтов Янга и Криппена разбудили в 10 ч. 30 мин. После завтрака космонавты облачились в высотные костюмы летчиков, поскольку в случае аварии на старте или на начальном участке полета для космонавтов корабля «Колумбия» предусмотрено катапультирование. Янг и Криппен были доставлены на стартовую позицию и в 13 ч. 25 мин. заняли места в кабине корабля.

12 апреля 1981 года в 16 ч. (здесь и далее время московское) с мыса Канаверал был запущен корабль многократного использования «Колумбия» по программе «Шаттл». Первая попытка запуска состоялась 10 апреля 1981 г., но из-за неисправности в бортовом вычислительном комплексе запуск был отложен на двое суток.

Водородно-кислородные двигатели корабля «Колумбия» прекратили работу через 8 мин. 32 с. после старта, как и предусматривалось программой. Произошло это на высоте 119 км в 1 367 км от места старта. Спустя 12 с. отделился топливный бак, который разрушился при входе в атмосферу. Остатки его упали в Индийский океан.

Старт корабля состоялся почти точно (с опозданием на 3,9 с). На 134-й секунде полета, на высоте примерно 50 км отделились твердотопливные ускорители корабля, которые на парашютах приводнились в 225 км от места старта и в 25-30 км от кораблей, высланных для доставки их на базу.

Частота пульса у Янга в первые моменты после старта составляла 85-90 ударов в минуту, а у Криппена, не имевшего опыта космических полетов, достигала 130 ударов в минуту. Криппен принял таблетку против укачивания. На 105-й минуте полета космонавты начали операции по открыванию створок крышки отсека полезной нагрузки корабля. После того как крышка была открыта, с помощью бортовой телевизионной камеры начался осмотр верхней (наветренной) поверхности корабля. При осмотре обнаружилось, что на гондолах с двигателями маневрирования отвалились примерно 15 теплозащитных плиток. Других повреждений теплозащиты на верхней поверхности корабля не произошло. Предполагают, что плитки теплозащиты на гондолах отвалились вследствие воздействия вибрации и турбулентных потоков на участке выведения. Космонавты отмечали сильную вибрацию в момент отделения твердотопливных ускорителей, а также в момент отделения топливного бака.

Через 10 мин. 30 с. после старта были включены бортовые двигатели маневрирования корабля «Колумбия», которые обеспечили необходимое приращение скорости для вывода корабля на начальную орбиту с высотой перигея 106 км и высотой апогея 243 км. Вес корабля на орбите - 98 т. На 44-й минуте полета были снова включены двигатели маневрирования, которые обеспечили перевод корабля на круговую орбиту высотой 273 км.

Наблюдались несущественные сбои и показаниях некоторых бортовых приборов.

Согласно заявлению руководителей полета, отсутствие некоторых плиток на гондолах не представляет опасности, поскольку они предназначены в основном для защиты корпуса гондол на участке выведения, а не на участке возвращения в атмосферу. При возвращении наибольший нагрев испытывает нижняя поверхность корабля. Хотя руководители полета и специалисты высказывают уверенность, что на нижней поверхности корабля теплозащита не повреждена, решено попытаться осмотреть нижнюю поверхность корабля с помощью наземных телескопов с очень высоким разрешением, находящихся во Флориде и на Гавайях (эти телескопы, принадлежащие ВВС, являются засекреченным средством наблюдений за спутниками). Кроме того, ведется постоянный контроль температуры поверхности корабля с помощью бортовых датчиков.

13 апреля Янг и Криппен провели испытания двигателей ориентации корабля и несколько телевизионных передач с борта.

Закрывание створок крышки отсека полезной нагрузки прошло успешно, и вскоре руководители программы дали космонавтам разрешение на продолжение полета в течение всего запланированного времени (54 ч. 28 мин.). Первоначально предусматривалось, что это разрешение будет выдано лишь на значительно более позднем этапе полета, после осуществления еще нескольких операций.

Было обнаружено повреждение 11 плиток на правой гондоле двигателей маневрирования и 5 плиток на левой гондоле. При этом одна или две плитки отвалились полностью, а остальные частично. Отвалившиеся плитки, которые находятся на некритических участках, не подвергались испытаниям на отрыв, а плитки на критической нижней поверхности корабля подвергались жестким испытаниям. На начальном участке выведения удалось сфотографировать примерно 75 проц. нижней части поверхности корабля, и эти снимки показывают целостность теплозащиты.

На некоторое время температура в кабине упала до 15° С. Командами с Земли удалось отрегулировать температуру. Падение температуры можно считать хорошим признаком, ибо оно означает, что бортовые приборы выделяют меньше тепла, чем предполагалось, и что нет опасности их перегрева.

На корабле вышло из строя важное записывающее устройство, которое должно регистрировать нагрев корабля на участке возвращения. Космонавты попытались его исправить, но подобраться к прибору не смогли.

На 17-м и 21-м витках производилась съемка теплозащиты на нижней поверхности корабля при помощи телескопа ВВС США, установленного на Гавайских островах. При съемке на 17-м витке вследствие неправильных целеуказаний необходимой информации получить не удалось. На 21-м витке съемке мешала облачность, и поэтому полученную информацию о том, что теплозащита на нижней поверхности корабля не повреждена, не считают достаточно достоверной. Велась съемка и с помощью телескопа, установленного во Флориде, но ей также мешала облачность. В печати указывается, что с помощью этих телескопов можно «разглядеть теннисный мяч с расстояния 30.000 км». Полученные снимки обрабатывались на вычислительных машинах, чтобы устранить искажения, вызванные влиянием атмосферы.

14 апреля период отдыха космонавтов начался в 5 ч., а через несколько часов космонавтов разбудил звуковой сигнал: в одной из трех газотурбинных силовых установок упала температура. Эти установки обеспечивают работу гидравлических систем, управляющих аэродинамическими поверхностями и шасси. Космонавты попробовали отрегулировать температуру установки и продолжали сон. Встали они в 12 ч. 17 мин. (раньше запланированного времени) и предприняли новую попытку отрегулировать температуру газотурбинной установки, но это им не удалось.

Твердотопливные ускорители корабля, опустившиеся на парашютах в Атлантический океан, буксируются специальными спасательными судами на стартовый комплекс. При падении эти ускорители получили лишь незначительные повреждения.

Перед включением двигателей маневрирования на торможение космонавты с помощью двигателей ориентации развернули корабль, чтобы обеспечить выставку двигателей маневрирования. Эти двигатели были включены над Индийским океаном в 21 ч. 22 мин. и проработали 2 мин. 27 с, как и предусматривалось программой. Корабль в это время совершал 36-й виток по круговой орбите высотой 277 км.

После отдыха космонавты провели телевизионный сеанс, а затем закрыли створки крышки отсека полезной нагрузки и надели скафандры.

Навстречу кораблю вылетели четыре реактивных самолета, которые конвоировали его до посадки. На одном самолете была установлена телевизионная камера для съемки корабля (корабль появился на экранах телевизоров в 22 ч. 10 мин.). В 22 ч. 12 мин. на высоте 12 км Янг взял управление на себя. Совершив левый разворот над авиабазой Эдварде, он вывел корабль па посадочную полосу. Эта полоса, проложенная по дну высохшего озера, имеет длину 8 км и 3-километровую концевую полосу безопасности. Последние секунды перед посадкой вертикальная скорость корабля составляла лишь 0,3 м/с, н посадка оказалась более мягкой, чем у реактивных лайнеров.

В атмосферу он вошел над Тихим океаном. В 21 ч. 51 мин, когда корабль находился на высоте 121 км над Австралией вследствие образования вокруг, корабля облака ионизированных газов связь с ним прекратилась. Температура нагрева носка фюзеляжа и передних кромок крыла достигала примерно 1500°С. Связь с космонавтами восстановилась в 22 ч. 06 мин. Корабль пересек западное побережье США на высоте 40 км при скорости 2400 км/ч. Несколько позже, когда корабль прошел через звуковой барьер, возник звуковой удар, который ощущался на земле «как небольшое землетрясение».

На авиабазе Эдварде в готовности находилась команда из 160 человек для обслуживания корабля. Дежурство этой команды началось еще во время неудачной попытки запуска корабля 10 апреля, поскольку и случае каких-либо неисправностей корабль мог возвратиться на Землю до завершения 54,5 часовой программы полета. Первыми к кораблю подошли техники в защитных костюмах и кислородных масках для анализа воздуха вокруг корабля на возможное, содержание токсичных газов. Затем подошли автомашины с прицепами, на которых находилось оборудование для охлаждения бортовых систем корабля и их дезактивации. Позже подошли ещё две автомашины с оборудованием для откачки остатков топлива. В 23 ч. 10 мин. было объявлено, что воздух вокруг корабля не содержит токсичных газов в опасной концентрации, и техники, обслуживающие корабль, сняли кислородные маски. К люку корабля был подан трап. В 23 ч. 24 мин. командир корабля Янг спустился по трапу, после краткого осмотра корабля возвратился в кабину и в 23 ч. 29 мин, вышел вместе с Криппеном.

Корабль совершил посадку в 22 ч. 21 мни., и продолжительность его полета составила 54 ч. 20 мин. 52 с.

Предварительный осмотр возвратившегося корабля пока зал, что никаких существенных повреждений не произошло. Наземная обработка корабля перед его отправкой в ангар несколько затянулась, т. к. в воздухе вокруг корабля был обнаружен фреон. Считают, что это следствие не течи, а стравливания фреона, который используется в качестве хладагента в системе терморегулирования корабля. После нахождения в ангаре на авиабазе Эдварде в течение 7 - 12 суток корабль доставят на мыс Канаверал на фюзеляже специально оборудованного самолета

После непродолжительного медицинского осмотра и 01 ч. 15 мин. 15 апреля космонавты вылетели в центр имени Джонсона в Хьюстоне, где они в течение 8 - 9 дней будут отчитываться о полете.

Второй испытательный полет корабль «Колумбия» должен совершить в сентябре 1981 года. БИНТИ №16 (2001), 22 апреля 1981 г. Нью-Йорк (ТАСС)

Твердотопливные ускорители корабля «Колумбия» 14 апреля были доставлены на мыс Канаверал. Они оказались в очень хорошем состоянии и после восстановительною ремонта и снаряжения топливом будут использоваться для шестого полета корабля «Колумбия» в декабре 1982 года.

Корабль взлетел в расчетное время несмотря на то, что за 90 с отказала одна из радиолокационных станций слежения космического центра им. Кеннеди.

12 апреля состоялся первый полет корабля «Колумбия», который после пребывания в космосе в течение двух суток совершил посадку как самолет на авиабазе Эдварде (штат Калифорния).

Основные двигатели корабля и твердотопливные ускорители работали лучше, чем ожидалось, и сообщили кораблю дополнительную тягу, которая компенсировала потерю энергии из-за более крутого начального участка траектории. Отделение РДТТ не вызвало опасных изменений положения МТКК, причиной которого могло бы быть асимметричное отклонение тяги ускорителей. В момент отключения основного двигателя через 8 мин. 34 с. после старта инерциальная скорость корабля составляла 7.824 м/с и была только на 0,6 м/с выше расчетной. Скорость набора высоты оказалась расчетной - 67 м/с.

На начальной фазе полета при тяге двигателей около 3,4 млн. кг профиль набора высоты МТКК был примерно на 5 проц. круче, чем планировалось. Это могло отрицательно сказаться на аварийном спасении корабля, так как привело к расходованию топлива, которое было бы необходимо в случае выполнения кораблем спасательного маневра и возвращения к месту старта.

Система орбитального маневрирования (СОМ), в состав которой входят два двигателя фирмы «Аэроджет», функционировала нормально. По расчетам, первое включение этой системы должно было произойти после отделения внешнего топливного бака для обеспечения вектора скорости 50,3 м/с и вывода корабля на орбиту с параметрами 240 х X105 км. Фактически вектор скорости составил 50,2 м/с, а параметры орбиты 244 х 105 км. Второй раз система включалась в полете на 44 мин, в результате чего были достигнуты точные параметры круговой орбиты на высоте 240 км.

МТКК летел по траектории снижения с высоты 135 до 116 км для обеспечения надежного отделения топливного бака, а затем перешел в режим набора высоты. Указанное значение скорости набора высоты было достигнуто точно в момент отключения основного двигателя.

Отделение внешнего топливного бака произошло нормально. Этот бак разрушился над Индийским океаном на высоте, выше расчетной на 30 км, а его обломки упали на расстоянии 3 885 км от космодрома им. Кеннеди.

Помимо слишком крутой траектории подъема, на этапе взлета отмечена неисправность - короткое замыкание в цепи устройства контроля сигналов сразу после первого включения СОМ. При возвращении корабля на землю этот участок цепи был блокирован астронавтами.

Ракетные ускорители, которые отделились от корабля через 2 мин. 12 с. после старта при скорости корабля 4,5 М, были найдены на расстоянии 243 км от пусковой площадки в хорошем состоянии. Все шесть парашютов раскрылись после отделения ускорителей на высоте 22,2 км, и оба ускорителя приводнились в Атлантическом океане в 25-29 км от спасательных судов. Спасены четыре из шести парашютов. Сигналы гидролокатора одного пропавшего парашюта были услышаны, но найти его не удалось.

Сразу после отделения топливного бака астронавт Янг вручную перевел корабль в положение для включения СОМ. Корабль тогда находился в перевернутом положении, а его носовая часть была поднята на 15° над горизонтом. С приближением момента включения двигателей системы на табло экипажа начался отсчет времени. Через 10 мин. 32 с. после старта оба двигателя включились на 1 мин. 27 с. и вывели корабль на орбиту с параметрами 244 х 105 км. Отсечка основных двигателей была произведена на орбите с параметрами 150 х 24 км, чтобы обеспечить суборбитальную траекторию полета внешнего топливного бака. Аналогичным образом производилось повторное включение двигателей СОМ для вывода корабля на круговую 240-км орбиту.

Во время полета «Колумбии» была обнаружена потеря небольших частей покрытия из теплозащитных плиток на каждом из хвостовых обтекателей двигателей СОМ. Это стало известно примерно через 2 ч после старта и раскрытия створок и радиаторов отсека полезной нагрузки корабля в результате телевизионного осмотра. Крупнейшая из потерянных плиток имела размеры 20 х 20 см. Были повреждены по крайней мере 15 плиток на верхней поверхности гондол двигателей СОМ, девять на правой и шесть на левой гондолах. Потеря этих плиток, под которыми был еще слой теплозащитного покрытия толщиной 5 см, не была критически опасной для возвращения корабля на землю.

Хвостовые сопла двигателей ускорителей слегка помялись от удара о воду. Оба ускорителя были отбуксированы судами на станцию ВВС на мысе Канаверал для дальнейшего осмотра. Они могут быть использованы при шестом полете корабля.

После старта и двух предварительных включений СОМ, в результате которых корабль, вышел на орбиту, через 6 ч. 20 мин. 45 с. был включен правый двигатель системы, корабль получил импульс скорости 7,8 м/с и перешел на орбиту с параметрами 274 х 244 км. Через 7 ч. 5 мин. 31 с. было произведено четвертое включение системы, на этот раз левого двигателя, который сообщил кораблю импульс 9,1 м/с и перевел его на почти круговую орбиту с параметрами 276 х 273 км. Расход топлива двигателями ориентации был на 3 проц. меньше расчетного и на 5 проц. ниже предельно допустимого для полета. Расход топлива правым двигателем СОМ оказался на 1 проц. выше расчетного.

Другие дефекты, выявленные на борту корабля, относились к ненормальной работе некоторых датчиков, расходомеров и клапанов систем, практически не оказали влияния на функционирование систем в целом и устранялись экипажем вручную, либо путем корректировки рабочих операций. СОМ и реактивные двигатели системы ориентации в полете функционировали нормально.

При гравитационном маневре наблюдались колебания по крену в диапазоне ±20°.

Экипаж корабля через 22 ч. 30 мин. после старта провел гравитационный маневр с целью получения данных об аэродинамическом сопротивлении корабля в режиме дрейфа с опущенным носом и возможной экономии топлива в таком положении. Во время этого маневра, длившегося 3 ч. 15 мин. верхняя и нижняя части фюзеляжа корабля поочередно оказывались на освещенной солнцем и теневой сторонах для получения данных о тепловых нагрузках.

Возвращение корабля «Колумбия» прошло по глиссаде длиной 8 140 км, на которой была погашена орбитальная скорость 25М. Командир корабля Янг взял на себя ручное управление при скорости 5М на высоте 35 600 м для выполнения двух разворотов перед переходом на автоматический полет до высоты 10 700 м. С этой высоты экипаж совершил вручную заход и посадку корабля, причем термозащитная система из плиток многократного использования обеспечила экранировку алюминиевой обшивки орбитальной ступени от нагревания до температуры 1375° - 1650° С при входе в плотные слои атмосферы.

Большие четырехсекционные створки отсека полезной нагрузки и прикрепленные к ним радиаторы приводились в действие в полете дважды и были открыты в общей сложности в течение 47 ч. Радиаторы должны раскрываться в начале полета, поскольку испарительная водяная система теплоотвода обеспечивает нормальное функционирование систем корабля только при пяти-шести оборотах вокруг Земли. Радиаторы и система водяного охлаждения поддерживали температуру на 3 - 4,5° С ниже расчетной.

Корабль «Колумбия» вошел в зону посадки над авиабазой Эдварде со скоростью 1,ЗМ на высоте 16,5 км. Янг удерживал его на траектории с креном 35° и перегрузкой l,3g и завершил финальный участок левого разворота со скоростью 540 км/ч. Вертикальный стабилизатор был введен в действие как воздушный тормоз. Снижение на 20-градусную глиссаду было сделано с высоты 4 570 - 4 880 м, причем Янг обеспечивал выдерживание требуемой воздушной скорости 520 км/ч до завершающего предпосадочного маневра на высоте 535 м. Затем воздушная скорость была снижена до 346 км/ч в момент касания полосы на аэродроме в 900 м от ее начала. Посадка корабля произошла через 54 ч. 20 мин. после его старта. Скорость снижения при касании полосы составила 0,3 м/с, пробег - около 2 700 м.

Корабль вышел из зоны радиомолчания со скоростью 10,ЗМ на высоте 57,3 км. Перед этим в период радиомолчания корабль совершил автоматические маневры: правый разворот на 80° при скорости 24М и высоте 88,4 км, второй разворот при скорости 18М и высоте 67 км и полный разворот на скорости 9 М. Последний ручной доворот вправо был выполнен на скорости 2,8М и высоте 25,9 км.

Ключевые операции экипаж начал выполнять за 6 ч. до включения тормозных двигателей путем задействования пяти бортовых ЭВМ общего назначения, четыре из которых устанавливались в режим обеспечения схода с орбиты, а пятая была резервной.

Почти весь полет на участке возвращения на землю в течение 31 мин. проходил со сверхзвуковой скоростью. Наиболее важными фазами полета были 14 мин, торможения корабля со скорости 25М до скорости 20М и снижения высоты со 122 до70 км, когда его нагрев был наибольшим, а также примерно 2 мин. торможения со скорости 5М до скорости 2М и снижения высоты с 35 до 25 км, когда особое значение приобретало управление кораблем.

Аэродинамические рули корабля оказались столь эффективными, что, по мнению специалистов, в будущем их можно начинать использовать при динамическом давлении 244 кг/кв. м, или на скорости 19М и высоте 65 км. БИНТИ №20 (2005), 20 мая 1981 г. «Aviation Week and Space Technology» (США), том 114, № 16, 20 апреля 1981 г., стр. 18.

При возвращении с орбиты запас топлива для двигателей системы ориентации составил 1 600 кг, или на 590 кг больше расчетного, что объясняется эффективной работой системы на орбите. Фактический же расход топлива при спуске составил 427 кг против 317 кг расчетных.

НАСА подтвердило, что установленная в отсеке полезной нагрузки контрольно-записывающая аппаратура «DF1» работала, как намечалось, и обеспечила получение большого количества полезной информации о характеристиках орбитальной ступени при высоких напряжениях, тепловых и аэродинамических нагрузках. Ленточное записывающее устройство аппаратуры «DF1» давало в полете сбои, и для управления им пришлось использовать вместо двухпозиционного переключателя выключатель подачи электропитания. В один из моментов специалисты НАСА, не уверенные в работе устройства, попросили Криппена попытаться добраться до него, однако эта попытка заняла слишком много времени и была прекращена.

Предварительный послеполетный осмотр корабля «Колумбия» в центре Драйдена показал, что она имеет очень мало повреждений. Янг и Криппен на пресс-конференции назвали этот корабль «крупнейшей летающей машиной». Во время полета им удалось выполнить все 135 основных задач.

В момент выключения маршевых ЖРД ощущались вибрации, а двигатели системы маневрирования, работали с меньшим шумом, чем ожидалось. Экипаж отметил также, что пробные включения двигателей системы управления прошли успешно. Единственное неудобство состояло в том, что температура воздуха в кабине экипажа в один из моментов упала до 17° С.

Температура защищенной плитками металлической обшивки «Колумбия» была при возвращении почти на 50° С ниже, чем ожидалось. Не была потеряна ни одна из теплозащитных плиток на нижней поверхности ступени, однако на гондолах двигателей системы маневрирования на орбите часть плиток отвалилась.

Аэродинамическая гладкость орбитальной ступени «Колумбия» МТКК «Спейс шаттл» при возвращении оказалась в пять раз лучше расчетной. Благодаря этому тепловые нагрузки были более низкими, и теплозащитные плитки, которые на взлете подверглись воздействию осколков с топливного бака, не имели более существенных повреждений. Специалисты не ожидали, что топливный бак даст такой град осколков, какой имел место при первом запуске 12 апреля 1981 года.

В отсеке полезной нагрузки была установлена также аппаратура для измерения аэродинамических коэффициентов орбитальной ступени. Все необходимые данные удалось получить. Попытка измерить при спуске в атмосфере температуру на нижней поверхности ступени, видимо, также дала результаты. БИНТИ №26 (2011), 1 июля 1981 г. «Flight International» (Англия), том 119, № 3756, 2 мая 1981 г., стр. 1263.

Аэродинамическая гладкость. Средняя величина шероховатости поверхности в расчетах принималась равной 3,8 мм, а фактически она составляла 0,76 мм, и поэтому уменьшились турбулентность потока и нагрев.

Детальный послеполетный осмотр «Колумбия» в комплексе обслуживания и проверки орбитальных ступеней показал следующее:

Проникновение потока газов. В результате проникновения газов произошло коробление правой створки посадочного шасси на участке длиной 30 см и шириной 7,5 см. Для обеспечения доступа к створке пришлось снять восемь теплозащитных плиток. Перед вторым полетом поврежденный участок будет отремонтирован.

Нагрев в щелях между плитками. На орбитальной ступени имеется 50 - 75 участков, где при возвращении на Землю обуглился или изменил цвет силиконовый клей, покрывающий сверху полоски прокладочного материала номекс, которые находятся под плитками и обеспечивают защиту алюминиевой обшивки орбитальной ступени в щелях между плитками. Наиболее заметно это наблюдается на левой створке посадочного шасси, где с помощью карманного фонарика можно увидеть обуглившуюся полосу длиной 15 см. Обугливание произошло в местах, в которых плитки имели выступающие вперед ступеньки, что способствовало проникновению горячего турбулентного потока. Ремонт этих участков не представляет трудностей и сведется к добавлению прокладочного материала между плитками. Полагают что плитки, под которыми находятся поврежденные прокладки, заменять не придется.

Поверхностные отложения. На поверхности орбитальной ступени видно большое количество полос от осадившихся продуктов разложения теплозащитной системы. Основная часть отложений представляет собой большие белые полосы из окислов кальция и титана, источником которых является белый вулканизирующийся при комнатной температуре силиконовый клен. Этот клен использовался во многих местах в качестве дополнительной теплоизоляции и для укрепления плиток. Другие, более тонкие отложения, как, например, большие радужные пятна на днище и элевонах, объяснить трудно. Эти пятна видны только под определенными углами и напоминают масляные пятна на воде.

Потеря плиток. При первичном осмотре выявлено отсутствие 13 плиток.

Изменение цвета на стыках. Граница раздела между имеющей белое покрытие войлочной теплоизоляцией номекс и белыми низкотемпературными плитками на боковой поверхности орбитальной ступени оказалась окрашенной в коричневый цвет там, где войлочная теплоизоляция скошена в сторону белых плиток. Характер изменения цвета соответствует тому, который наблюдается у номекса при нагревании до максимальной температуры 370° С, поэтому такая картина может говорить о том, что конструкторы точно определили места, где необходима более стойкая теплоизоляция из плиток. Имеются, однако, мнения, что причиной изменения цвета являются поверхностные отложения, а не высокая температура. Точная причина будет установлена после анализа взятых образцов.

Картина аэродинамических потоков. Отложения на поверхности позволяют проследить картину обтекания теплозащитных плиток и убедиться в том, что поток находился под наиболее желательным углом в 45° к щелям между плитками.

Усадка плиток на створке носового шасси. Усадка плиток на передней кромке левой створки носового шасси произошла вследствие неэффективности барьера для потока между фюзеляжем и створкой, хотя перед пуском в этом месте были проложены ткань, покрытая силиконовым клеем, и слой инконеля. Высокотемпературный поток проникал через границу раздела, повредил четыре плитки, которые теперь необходимо заменять. Поток не достигал, однако, уплотнений створки.

Подповерхностные пятна. Белые низкотемпературные плитки на боковой поверхности орбитальной ступени имеют признаки пятен и изменения цвета вследствие процессов, которые происходили, видимо, под поверхностью плиток. Это особенно видно на участке непосредственно за люком орбитальной ступени. Изменение цвета само по себе не создает проблемы, но, чтобы понять причину, были взяты образцы материала.

1 Носовой конус и передние кромки крыла, изготовленные из углерод-углеродного материала, выглядят как перед полетом. На некоторых участках передних кромок видны легкие отложения.

1 Расслоение конструкции на гондоле системы маневрирования на орбите. Расслоение сотовой графитоэпоксидной конструкции на площади 30X30 см в хвостовой части правой гондолы системы маневрирования на орбите и изменение цвета в том же месте на левой гондоле произошло в результате чрезмерного нагрева при возвращении на Землю или под воздействием струй двигателей на взлете. Температура поверхности возможно достигала 760° С, тогда как теплоизоляция из номекса рассчитана лишь на температуру 370° С. При следующих запусках в этом месте будут установлены 25 черных высокотемпературных плиток. Некоторые локальные тепловые повреждения имеются также на передней гондоле системы маневрирования.

Анализ 14 из 16 поврежденных участков показал, что на них имеются частицы двуокиси сурьмы, которая входила в состав латексной краски, использовавшейся на топливном баке. Это подтверждает, что большая часть повреждений при взлете вызвана оторвавшимися кусками нанесенной разбрызгиванием пеноообразной теплоизоляции топливного бака. Многие следы соударений под крылом и на днище орбитальной ступени образуют прямые линии так, как будто или один и тот же кусок прочертил след по всей длине ступени или же несколько кусков были захвачены в один и тот же аэродинамический поток.

При осмотре теплозащитной системы особое внимание обращается на участки, где происходил более значительный, чем ожидалось, нагрев полос из прокладочного материала в щелях между плитками. Большая часть ремонтно-восстановительных работ будет заключаться в заделке 300 выбоин и трещин, которые оставили на плитках осколки с топливного бака при взлете и камешки с посадочной полосы при посадке на дно высохшего озера. Разрез длиной 1,3 см и глубиной 1,3 см на покрышке левого наружного колеса посадочного шасси подтверждает желательность посадки на бетонную полосу. Однако повреждена только половина резиновых слоев, и опасности разрыва шины не было.

В первом полете плитка не получила существенных тепловых повреждений. Это указывает, что температура была не выше 1040°С (максимальная температура может достигать 1260°С, а температура 1040°С является пороговой). Если она выше, то при потере плиткой значительной части покрытия (как это имело место па створке носового шасси) утратится ее излучательная способность, и в результате повышения температуры плитка даст усадку.

Всего на орбитальной ступени после первого полета придется заменить около 100 плиток, в том числе 10 - 12, поврежденных при ударах. На правом створке носового шасси имеется след длиной 20,2 см, шириной 5,1 см и глубиной 2,5 см, оставленный, видимо, куском льда, который имеет большую плотность, чем теплоизоляция топливного бака. По оценкам такое повреждение мог нанести кусок льда размером 2,5 см, летящий со скоростью 120 м/с.

Поверхностные отложения на днище орбитальной ступени имеют различный характер. Две полосы происходят от металлических акустических датчиков, которые были установлены в передней и средней части днища заподлицо с теплозащитными плитками. Полоса отложений от заднего датчика простирается на 4,5 - 6 м, а от переднего на 6 - 9 м. Анализ проб этих отложений показывает, что они содержат железо, хром и никель.

Отмечены несколько небольших трещин на плитках вокруг лобового стекла кабины экипажа. Само лобовое стекло выглядит чище, чем ожидалось.

При возвращении закрылок ближе остальных элементов подходил к максимальным ожидаемым температурам, поскольку система управления полетом отклоняла его вниз несколько больше, чем предусматривалось ранее, создавая температуры в пределах 120°С от максимального ожидаемого значения 1400°С. В целом прокладки в щелях между плитками на закрылке работали лучше, чем ожидалось. Имелись значительные сомнения в возможности их повторного использования, однако анализ показывает, что существующие прокладки можно использовать после восстановления их излучательной способности путем нанесения силиконо-карбидного покрытия.

Наиболее значительны эффекты теплового воздействия на закрылке и элевонах. Когда орбитальная ступень снималась с самолета «Боинг-747», закрылок в свете прожекторов выглядел абсолютно белым, а при детальном осмотре на комплексе обслуживания и проверки стали видны полосы отложений и обугливание некоторых прокладок в щелях между плитками и клея RTV-577, который также наносился между некоторыми плитками в этой области с целью упрочнения межплиточных соединений. Кроме того, на закрылке имеется серая пленка, которая, как считают, образована отложениями от факелов маршевых двигателей и РДТТ первой ступени.

Еще одно свидетельство того, что элевоны нагревались меньше, чем ожидалось, было обнаружено у шарниров на внутреннем правом элевоне, где из-за ударов осколков разрушилось верхнее покрытие у большинства черных плиток. Плитки испытали лишь незначительную усадку, и это подтверждает предположение о том, что температура элевона не превышала 1035°С, хотя непосредственно примыкающий к нему закрылок нагревался до 1260° С.

При осмотре элевонов обнаружены значительные поверхностные отложения продуктов разложения клея RTV-577 из щелей между плитками и из области сопряжения элевонов с задней кромкой крыла. Внутренний элевон на левой стороне имеет радужное пятно и мазки от материала межплиточных прокладок. В месте, где внутренний элевон примыкает к фюзеляжу, препятствуя излучению тепла, температура предсказывалась на уровне 1590°С, а она, вероятно, не достигала и 1260°С. Благодаря более низкой температуре теплозащитные плитки в этом месте остались целыми, однако сильно разбух клей RTV-577 между плитками. Судя по температуре, можно сильнее отклонять элевоны, чтобы снизить тепловую нагрузку на закрылок и использовать в будущем для теплозащиты стыка между внутренним и наружным элевонами вместо абляционного материала теплозащитные плитки. На участке стыка элевонов предсказывались температуры порядка 1730°С, а фактически они были ниже на 315°С.

В ходе инспекционного осмотра орбитальной ступени отмечено также следующее:

За исключением участка вблизи правого посадочного шасси, где проникновение температуры порядка 205°С вызвало не только вспучивание, но и частичное изменение цвета грунтовки на алюминиевой обшивке, в целом обшивка орбитальной ступени оставалась примерно на 15 - 25°С холоднее, чем ожидалось.

Носовой конус нагревался при возвращении на Землю только до 1095° С, вместо 1425° - 1480°С, как ожидалось.

Днище ступени в районе переднего узла стыковки с топливным баком абсолютно чистое и не несет следов разделения топливного бака и ступени.

Маршевые ЖРД выглядят чистыми. Вокруг сопел имеются небольшие потемнения, возникшие в результате нагрева или под действием выхлопных струй. Теплоизоляция на соплах и подходящих к ним снаружи трубопроводах полностью сохранилась.

Верхние уплотнения створок отсека полезной нагрузки сохранили первоначальный вид. Теплоизоляция центрального шарнира створок, защищающая находящиеся под ней уплотнения, не имеет признаков изменения цвета.

Нижняя секция разрезного аэродинамического щитка на руле направления имеет с левой стороны па теплозащитной плитке выемку размером с мяч для игры в гольф. Эта выемка находится в месте, где располагается защелка, удерживающая вместе секций тормозного щитка во время запуска и при прохождении теплонапряженных участков траекторий при возвращении на Землю. Защелка отсутствует. Специалисты считают, что это повреждение произошло в ходе транспортировки орбитальной ступени на борту самолета «Боинг-747» в центре им. Кеннеди.

Передняя кромка вертикального стабилизатора окрашена в коричневый цвет отложениями из выхлопных струй маршевых ЖРД и РДТТ первой ступени, но белые плитки в этих местах не имеют тепловых повреждений. На некоторых плитках есть сколы вследствие акустических или аэродинамических нагрузок. У одной небольшой плитки свободно висит отколовшийся уголок размером 2,5 см, а тепловых повреждений нет.

Кончики крыла имеют следы от направленных вверх потоков из областей высокого давления к областям низкого давления над крылом. Следы оставлены продуктами разложения прокладочного материала и клея RTV-577.

На всех плитках видны маркировочные цифры. Надписи на орбитальной ступени и краски на изображении американского флага также не пострадали при возвращении, хотя большая часть указательных знаков на случай аварийного спасения, нанесенных на кабине экипажа под иллюминаторами, полностью выгорела.

Черные плитки и прокладки между нами на передней кромке вертикального стабилизатора не повреждены. БИНТИ №29 (2014), 22 июля 1981 г. «Aviation Week and Space Technology» (США), том 114, № 22, 1 июня 1981 г., стр. 4 Компьютерная обработка Paleopoulo

Октябрь 1970.

Главная страница > Даты