«Энергия» - «Буран»

     Испытания проводились на модели М 1:72. Первая серия испытаний проводилась для штатных траекторий. Результаты испытаний показали, что при малом боковом смещении ракеты относительно стартового сооружения (0,25 м на высоте 3-4 м) воздействия на ракету от отраженных струй практически отсутствуют.

     Вторая серия испытаний проводилась для нештатных траекторий, где боковые смещения существенно больше, чем для штатных. На высотах 3-4 м боковые смещения для некоторых реализаций траекторий составляют 0,8 м. В этих случаях имеет место воздействие отраженных струй на донную часть блока А. Величины этих воздействий находятся в допустимых пределах и не превышают 0,37 атм.

     Кроме того, были проведены методические исследования, в которых определены условия, где могут иметь место недопустимые воздействия на днище. Уровни давлений в этих случаях достигают величин 0,7-0,8 атм. В общей сложности было проведено более 500 экспериментов.

     Таким образом, в результате исследований были установлены уровни давления, действующие на ракету от отраженных струй в зависимости от положения ракеты в процессе отхода, и определены зоны положения ракеты, где реализуются недопустимые величины давлений.

     Результаты первого пуска ракеты ⌠Энергия■ показали, что силовое воздействие на днище от отраженных струй отсутствует, так как траектория отхода ракеты от стартового сооружения близка к штатной.

     Для отделения параблоков А от блока Ц с установленным на нем полезным грузом было использовано на внешней стороне параблоков 22 твердотопливных двигателя - по 11 на каждом. При этом 7 устанавливались в верхнем и 4 - в нижнем отсеках. Двигатели работали на смесевом топливе.

     В процессе отвода параблоков с работающими двигателями элементы конструкции блока Ц и полезного груза подвергаются силовому, тепловому и эрозионному воздействиям продуктов сгорания. Струи продуктов сгорания, истекающие из сопла, взаимодействуют между собой и образуют сложную пространственную структуру ударных волн. Физическая картина течения струй существенно усложняется за счет внешнего спутного потока, взаимодействия со струями двигателей увода противолежащих параблоков, поверхностью блока Ц и полезного груза. Сложность газодинамической картины течения в областях взаимодействия газовых потоков двигателей увода между собой и с поверхностью ракеты, а также с внешним набегающим потоком не позволяла с достаточной точностью определить расчетным путем величины давлений на элементы конструкции ракеты.

     Был предложен метод определения динамического силового воздействия струй продуктов сгорания на поверхность произвольной формы при пространственном перемещении параблоков. Этот метод позволил определить пространственное перемещение плоскостей взаимодействия струй, размеры примыкающих к ним интерференционных ударных волн и уровни давлений в этих зонах.

     На основе разработанного метода был составлен алгоритм и программа машинного расчета газодинамического воздействия струй двигателей на центральный блок и полезный груз в процессе их перемещения в поле взаимодействующих струй. Программа была использована при выборе компоновки двигателей с целью минимизации силового, теплового и эрозионного воздействия на элементы конструкции ракеты в процессе отделения параблоков. Наряду с расчетными исследованиями был проведен большой цикл экспериментальных исследований с целью подтверждения силового воздействия струй и определения эрозионного воздействия конденсированной фазы оксида алюминия на теплозащиту ракеты, полезного груза или орбитального корабля.

     При решении вопросов уменьшения или исключения разрушающего воздействия на теплозащитное покрытие полезного груза и блока Ц был разработан ряд способов и устройств, защищенных авторскими свидетельствами.

     Способы и устройства, устраняющие или уменьшающие газодинамическое и эрозионное воздействие, сводились к отклонению конденсированной фазы от защищаемой поверхности за счет воздействия на струи дополнительным потоком газа соседнего двигателя, изменением контура выходной части сопел, использования для стенок сопел сублимационных и не смачиваемых материалов, а также специальных ловушек для жидкого конденсата, текущего по внутренней поверхности сопел.

     Решенная проблема газодинамического воздействия струй двигателей увода параблоков, работающих на смесевом топливе, при продольном отделении параблоков в целом не имеет аналогов в отечественном ракетостроении.

     Основными целями наземной экспериментальной отработки процесса и средств разделения блоков А, Ц и составных частей ракеты являлись:

     - проверка правильности проектно-конструкторских решений, реализованных в виде узлов связи и систем разделения;

     - исследование процессов разделения этих составных частей ракеты при различных циклограммах функционирования элементов системы и средств разделения для обеспечения безударного разделения.

     Основные задачи наземной экспериментальной отработки: