«Энергия» - «Буран»

     Отсечка маршевых двигателей производится при достижении заданной орбитальной скорости по команде системы управления ракетой. При этом в баках остается некоторое количество топлива. Но в принципе отключение двигателей может быть произведено по выработке одного из компонентов топлива. С этой целью в нижней части бака горючего установлены пять точечных датчиков уровня и еще пять, регистрирующих появление газовой фазы в жидкости на входе в каждый двигатель.

     Система демпфирования продольных колебаний. Одной из серьезных была проблема гашения продольных колебаний. Собственная частота колебаний давления в магистрали окислителя, равная приблизительно 2,4 Гц, может совпадать с собственной частотой колебаний конструкции ракеты и ступени, первая и вторая моды которых лежат в диапазоне 2-2,4 Гц. В связи с малой плотностью горючего, колебания давления в магистрали подачи жидкого водорода не вызывают осложнений, поэтому проблема продольных колебаний касается в основном кислородного тракта.

     Колебания давления в топливной магистрали окислителя могут индуцироваться как на участке магистрали от бака до бустерного насоса, так и на участке между бустерным и основным турбонасосным агрегатом. Расчет колебаний конструкции усложняется многоблочной структурой ракеты, что приводит к возникновению и взаимодействию продольных и поперечных колебаний.

     При проектировании были рассмотрены два основных метода демпфирования колебаний давления в топливной магистрали окислителя - пассивный и активный.

     Пассивный метод предусматривает установку на топливной магистрали вблизи двигателя аккумулятора с газовой подушкой. При введении в топливную магистраль такого аккумулятора, то есть фактически - дополнительной податливости и инерционности, меняется частота и амплитуда колебаний жидкости в трубопроводе. Применение газовых аккумуляторов для подавления продольных колебаний в жидкости в длинных топливных магистралях - хорошо известный и применяемый метод.

     Выбор конструкции демпфера и места его установки осуществлялся совместно рядом институтов. Головными институтами были: НИИ тепловых процессов, Институт прикладной механики Академии наук Украины. Были выбраны оптимальные варианты.

     Результаты расчетов показали, что установка демпфирующих устройств на выходе из бустерного насоса приводит к усилению колебаний давления в магистрали окислителя. Для эффективного демпфирования колебаний жидкости в магистрали окислителя объем аккумулятора составил 60 л. Аккумулятор установлен на нижней части магистральной трубы подачи кислорода в районе нижнего днища водородного бака перед распределительным коллектором. Были установлены, кроме того, дополнительные демпферы перед турбонасосным агрегатом каждого двигателя.

     Благодаря установке пассивных демпферов собственная частота первой моды колебаний жидкости в топливной магистрали окислителя уменьшилась с 2,4 до 1,8 Гц. Тем самым гарантируется несовпадение собственных частот колебаний конструкции и топлива в магистралях.

     Первоначально, перед запуском двигательной установки, подушка демпфирующего аккумулятора заполняется газообразным гелием. Затем в полете она непрерывно наддувается парообразным кислородом, который отбирается от теплообменника, установленного на двигателе. Избыточный газ из подушки демпфера сбрасывается в основную топливную магистраль окислителя. Особое внимание при использовании пассивного демпфирующего аккумулятора было обращено на предотвращение прорыва газа из подушки демпфирующего устройства на вход в турбонасос.

     В качестве запасного варианта для демпфирования колебаний жидкости в магистрали окислителя маршевой двигательной установки рассматривалось использование активного демпфирующего устройства. Оно предусматривает измерение колебаний давления, расхода, на их основе выработку закона на включение электрогидравлического устройства поршневого типа для создания импульсов давления в топливной магистрали с заданной амплитудой и фазой. Но, в общем, демпфер такого типа, хотя и мало чувствителен к ошибкам сигналов обратной связи, достаточно сложен и менее надежен.

     Пневмогидравлическая схема двигательной установки предусматривает систему заправки кислородом и водородом, подачу компонентов двигателям, разделительные пневмо- и гидравлические устройства, захолаживание двигателей, дренаж баков, наддув - предпусковой и полетный, слив оставшихся компонентов после окончания работы двигателей с последующей продувкой магистралей, систему газлифта.

     Экспериментальная отработка двигательной установки в составе центральных блоков, предусмотренных для огневых стендовых испытаний, производилась на универсальном стенд-старте, сооруженном в Байконуре.

     Программа испытаний включала отработку заправки баков криогенными компонентами топлива, огневые испытания блока с качанием двигателей и дросселирование по тяге.

     Основные задачи огневых стендовых испытаний:

     - проверка работоспособности маршевых двигателей в составе блока с баковыми системами, реальными топливными магистралями и другими системами;