«Энергия» - «Буран»

     Эти системы достаточно подробно показаны в разделах по двигателям РД-170 и РД-0120.

     Особое значение в обеспечении достаточного уровня надежности связки двигателей имеет система включения резерва. В сущности на начало разработки ракеты "Энергия" достаточного опыта у создателей двигателей не было. Эта система с начала разработки получила наименование системы аварийной защиты.

     Система аварийной защиты - это совокупность мероприятий, предусматриваемых в конструкции двигателя, и средств контроля, обеспечивающих живучесть двигателя, предупреждающих аварийно опасное развитие отказов двигателя. Под живучестью двигателя понимается его невосприимчивость к неисправностям и отказам отдельных элементов и агрегатов, либо изменение режима или отказ двигателя без аварийно-опасных последствий для смежных систем ракеты.

     Выбран показатель, характеризующий живучесть двигателя с учетом системы аварийной защиты, - вероятность безотказной работы жидкостного ракетного двигателя. Разработана методика оценки этого показателя.

     Надежность системы аварийной защиты должна быть не ниже надежности двигателя. При этом следует иметь в виду, что понятие достоверности обнаружения развивающихся отказов или, другими словами, ложного срабатывания системы входит в оценку качества системы под понятием "надежность системы".

     Анализ отказов жидкостных ракетных двигателей показывает, что часть из них (до 50 % вызываемая скрытыми дефектами изготовления, усталостью, ползучестью и охрупчиванием материала, не обнаруживается существующими методами контроля на стадии их скрытого развития, а завершающая стадия подобного отказа, от момента, когда он появляется, и до разрушения двигателя, длится всего десятые и даже сотые доли секунды. Это обстоятельство не позволяет с помощью средств наземной диагностики надежно прогнозировать развитие подобных видов отказов и выбраковывать перед полетом потенциально опасные двигатели. Очевидно, что подобная задача может быть решена лишь с помощью систем контроля двигателей, работающих в реальном масштабе времени, - бортовых систем. Поэтому целесообразно использовать обе системы: систему для диагностики технического состояния двигателей и выбраковки потенциально ненадежных экземпляров по результатам анализа данных, полученных как при работе, так и при всех видах межполетных испытаний, и бортовую систему аварийной защиты для своевременного выключения двигателей, скрытые дефекты которых не были выявлены системой наземной диагностики. В этом случае даже при умеренной эффективности обеих систем (порядка 0,9) вероятность отказов двигателей при полетах может быть снижена на два порядка.

     При разработке и использовании этих систем необходимо учитывать, что они не взаимозаменяемы и предъявляют различные требования к особенностям конструкции ракет-носителей. Наземная диагностика не предъявляет каких-либо специфических требований к конструкции носителей и обеспечивает существенное увеличение надежности двигательных установок без заметных потерь полезной нагрузки. Но, с другой стороны, наземная диагностика не гарантирует выявления почти половины возможных скрытых дефектов изготовления двигателей.

     Бортовая система аварийной защиты, работающая в реальном масштабе времени, теоретически может парировать любые виды отказов двигателей, обеспечивая их своевременное выключение, без взрывов и внешних разрушений. В этом случае, при постоянно включенных резервные двигателях носителя, вероятность отказа двигательной установки-связки может (при заданной надежности единичных двигателей и прочих равных условиях) уменьшиться на один-два порядка, в зависимости от числа резервных двигателей.

     В целях выполнения требований по обеспечению высокой надежности функционирования ракеты-носителя (до 0,99) и безопасности (до 0,995) при выведении орбитального корабля в составе ракеты-носителя предусмотрено горячее резервирование маршевых двигателей первой и второй ступеней. Существует область параметров, в которой надежность связки двигателей не ниже надежности единичного двигателя при наличии оптимального уровня резервирования и достаточно надежной системы включения резерва. Влияние степени резервирования имеет характер насыщения, которое после определенного значения практически не дает существенного увеличения. Степень резервирования, а следовательно, определенная избыточность по тяге, имеет конструктивно-компоновочные ограничения в реальной схеме ракеты. Не представляет больших конструктивных сложностей организация компоновки с резервированием в моноблочных схемах ракет-носителей, и достаточно многодельная компоновка получается в пакетной структуре. Дело в том, что пакетная структура требует обеспечения возможности перелива компонентов из блока в блок при возникновении ситуации с выключением аварийного или предаварийного двигателя и расходом оставшегося компонента в форсированном режиме через остальные двигатели.