«Энергия» - «Буран»

     - оценка предстартовых и рабочих характеристик маршевой двигательной установки при дросселировании двигателей и качании;

     - исследование переходных процессов при выходе двигателей на номинальный режим;

     - исследование эффектов, связанных с запуском двигателей и авариями в системах блока;

     - предварительная оценка низкочастотных продольных колебаний в топливных магистралях;

     - отработка методов заправки топлива и оценка точности заправки;

     - определение величины выбросов топлива при отсечке связки двигателей;

     - оценка работоспособности и определение характеристик теплоизоляции блока;

     - определение вибрационных и акустических характеристик и их влияния на конструкцию.

     Следует подчеркнуть, что при стендовых испытаниях динамические показатели систем полностью не имитируются, так как частотные характеристики экспериментального блока и штатной конструкции различны. Достаточно полно исследовалась только гидродинамика топливных отсеков.

     Проблема уменьшения гидравлических остатков в баках. Величина полезного груза, выводимого на орбиту ракетой, зависит и от количества не вырабатываемых остатков топлива в баках и системах двигательной установки. Они включают в свой состав остатки паров компонентов топлива в подушках баков на конец работы двигателей и гидравлические остатки топлива в баках и топливных магистралях. Масса остатков паров зависит в основном от давления в баках и температуры газа наддува.

     Наличие гидравлических остатков топлива объясняется тем, что при расходе последних порций жидкости из бака происходит образование воронки над сливньм каналом, и газ из подушки бака прорывается в топливную магистраль до полной выработки топлива из бака. После прорыва газа в заборное устройство топливной магистрали компонент насыщается газом и не может быть захвачен насосами двигателей. Проблема снижения гидравлических остатков топлива приобретает особое значение в том случае, когда используются компоненты, обладающие высокой плотностью - такие, как жидкий кислород. В основной топливной магистрали окислителя в топливном отсеке содержится приблизительно 5 т жидкого кислорода на момент прорыва газа в заборное устройство. Перед разработчиками была поставлена задача обеспечить максимальную выработку этого топлива. Величина гидравлических остатков топлива зависит от формы днища, конструкции заборного устройства, геометрии топливной магистрали, скорости течения жидкости, перегрузки. Было принято решение провести экспериментальное исследование с использованием масштабных моделей баков и основных магистралей подачи компонентов.

     Результаты анализа вариантов компоновок показали, что для баков окислителя заборное устройство должно располагаться в нижней точке бака на продольной оси ракеты. Для бака горючего оптимальным явился сифонный заборник, смонтированный внутри бака над нижним днищем параллельно продольной оси. Для бака жидкого кислорода наиболее эффективными явились профилированные заборники. Кавитация предотвращалась за счет обеспечения такого профиля скоростей в потоке, при котором во всех точках заборника статическое давление превышало давление насыщенных паров.

     Вариант сифонного заборника в баке водорода был принят по конструктивным соображениям. Результаты испытаний показали, что оптимальной конструкцией сифонного устройства для забора жидкого водорода является вариант с профилированным входом, расположенным на высоте 114 мм от днища бака. Согласно модельным экспериментам, из бака не может быть выработано более 1,683 м3 или 119 кг жидкого водорода и 0,107 м3 или 48,8 кг, жидкого кислорода.

     Основные характеристики топливной системы. Масса сухой конструкции бака жидкого водорода - 14,365 т, бака жидкого кислорода - 5,741 т, межбакового отсека -6,26 т. Рабочий запас топлива блока 703,643 т, в том числе жидкого кислорода 602,775, жидкого водорода 100,868 т. Объем бака жидкого кислорода 552 м3, объем бака жидкого водорода 1523 м3.

     Проектом предусматривалось изготовление в полном объеме центрального блока на головном заводе "Прогресс" в городе Куйбышеве. Однако из-за неготовности авиационных транспортных средств и оснащенных производственных цехов изготовление первых сборок производилось на этом заводе частично отдельными конструктивными сборочными единицами.

     Производственная база. К 1982 г. на Куйбышевском заводе "Прогресс" был выполнен большой объем работ по изготовлению и монтажу технологической оснастки для изготовления центрального блока "Энергии". Строился корпус 56. Общие затраты на расширение завода "Прогресс" составили полмиллиарда рублей.

     Для цилиндрических секций и днищ баков были применены самые крупные заготовки листового материала, подвергаемые необходимой механической обработке. Применение крупных заготовок обеспечивает снижение числа сварных швов. Всего на баках выполняется около одного километра сварных швов. На заводе было смонтировано 34 технологических стапеля и стенда.