«Энергия» - «Буран»

    Водородный бак. Корпус - сварная цилиндрическая оболочка с эллипсоидными днищами. Четыре цилиндрические секции (обечайки), каждая из которых состоит из восьми панелей с продольными подкрепляющими элементами. Панели выполнены из плит путем мехобработки. Продольный набор подкрепляется шпангоутами. Прочность бака при работе определяется величиной внутреннего давления, продольный набор обеспечивает работоспособность конструкции при наземных операциях без наддува. Расчетный случай при определении толщины оболочки - давление внутри бака при приемочных (пневматических) испытаниях и нормальной температуре (200С). Давление при контрольных опрессовках выбирается так, чтобы напряжение в каждом сварном шве на 5% превышало эксплуатационное (в полете). Это условие обеспечивает четырехкратный ресурс с учетом криогенного упрочнения.

Программа прочностных испытаний. Основная цель программы испытаний кислородного бака - подтверждение конструктивной целостности при критических расчетных нагрузках. Испытывалась сборка: кислородный бак + межбаковый отсек + имитатор водородного бака + нагрузочное кольцо. Предусматривались четыре основные режима: опрессовка (испытание внутренним давлением); нагружение силой, возникающей на начальном участке максимального ускорения при работе первой ступени для проверки цилиндрической обечайки и нижней секции оживального днища; нагружение силами, действующими при отрыве ракеты от стартовой платформы для проверки цилиндрической обечайки и нижней секции оживального днища на устойчивость от сдвига; проверка на устойчивость верхней секции оживального днища при действии на нее одновременно усилий сдвига и сжимающих усилий на момент окончания заправки. Все испытания проводились при нормальной температуре с учетом уменьшения нагрузок на эффект захолаживания.

    При испытаниях межбакового отсека испытывалась сборка: верхнее кольцо + имитатор кислородного бака + межбаковый отсек + имитатор водородного бака + нижнее кольцо. Испытания проводились на семи режимах нагружения с моделированием температурных режимов межбакового отсека на стыках с имитаторами емкостей.

    Водородный бак испытывался в составе сборки: верхнее кольцо + имитатор кислородного бака + конструктивно подобный "межбак" + водородный бак + нижнее опорное кольцо. Испытания проводились на трех режимах нагружения по двум программам: при температуре 200С и приведенных нагрузках, при температуре жидкого водорода и расчетных нагрузках.

    Для комплексных наземных испытаний были изготовлены три опытных образца топливного отсека штатного исполнения.

    При прочностных испытаниях использовались опытные конструкции, представляющие собой различные комбинации из имитаторов баков жидкого кислорода, водорода, двух межбаковых отсеков и полных баков кислорода и водорода. В дополнение к статическим испытаниям проводилось определение динамических и частотных характеристик, используемых в аналитической модели "бак - жидкость".

    Вибрационные и частотные испытания проводились на динамическом стенде Центра Маршалла, который позволил определить собственные частоты, формы колебаний и характеристики демпфирования.

Испытания полностью собранного пакета. Первый этап динамических испытаний проводился на макете, выполненном в масштабе 1:4 и собранном из составляющих его элементов топливного отсека, ускорителей и корабля. Модельные испытания, проходившие полтора года - до начала 1978 г. - подтвердили правильность аналитических моделей.

    В начале 1978 г. в огромном сооружении, созданном ранее для динамических испытаний ракеты "Сатурн-5", в Центре Маршалла начались вертикальные динамические испытания полностью собранного пакета на вибрационном стенде. Испытания проводились с целью оценки реальных динамических характеристик конструкции и их влияния на систему управления полетом "Спейс Шаттла". По результатам этих испытаний были проверены параметры всей сборки и математические модели, использованные для прогнозирования реакций системы управления полетом на реальные нагрузки, возникающие во время старта и полета на участке выведения. При испытаниях использовались различные композиции входящих элементов многоразовой системы. Первый вариант состоял из орбитального корабля и подвижного топливного отсека. Бак кислорода заполнялся до нескольких уровней водой для имитации расхода окислителя с момента отделения твердотопливных ускорителей до выключения маршевой двигательной установки. Второй вариант представлял собой полностью собранный пакет, в том числе и с двумя твердотопливными ускорителями, снаряженными инертным зарядом. Имитировались полетные условия в момент отрыва многоразового комплекса от стартовой платформы. Третий вариант отличался от второго неполной заправкой твердотопливных двигателей, соответствующей моменту времени перед началом отделения ускорителей от подвесного топливного отсека.