«Энергия» - «Буран»

     Принятые в заправочных системах схемы переохлаждения больших количеств компонентов топлива за счет теплообмена между собой различных криогенных продуктов отличаются минимальным энергопотреблением, что позволило решить поставленную задачу без создания на полигоне дополнительных крупных холодильных центров и мощных систем энергоснабжения стенда и старта. При создании криогенных систем была также решена проблема организации на полигоне рабочих мест (стендов) для сборки крупногабаритных сферических емкостей объемом 1430 м3 и их доставки к месту монтажа. Для сварки емкостей потребовалось создание рабочего места, защищенного от внешней среды и имеющего внутри стабильную положительную температуру. Эта задача была решена путем временного использования одного из пролетов монтажно-испытательного корпуса ракеты-носителя, а также создания рабочих мест, закрытых надувными палатками большого объема, на самих стенд-старте и старте, когда монтажно-испытательный корпус пришлось освободить в связи с монтажом в нем оборудования для сборки ракеты-носителя.

Система дожигания выбросов непрореагировавшего водорода

     Запуск и останов двигателей ракет-носителей, использующих в качестве одного из компонентов топлива жидкий водород, какими являются двигатели второй ступени ракеты-носителя "Энергия", маршевые двигатели "Спейс Шаттла", сопровождаются выбросами непрореагировавшего водорода из их сопел до начала и по окончании высокотемпературного процесса в камерах сгорания.

     При смешивании этих выбросов с окружающим воздухом образуются взрывоопасные водородно-воздушные смеси. Их накопление в объеме пусковой установки и последующее инициирование от струй запускающихся двигателей или от случайного источника воспламенения может привести к их взрывному сгоранию с недопустимым ударно-волновым воздействием на конструкцию ракеты, что и было, в частности, зарегистрировано при запуске двигателей "Спейс Шаттла". Для исключения воздействий необходимо принятие специальных мер по нейтрализации выбросов, исключающих образование, недопустимое накопление и взрывное сгорание смесей водорода с окружающим воздухом. Нейтрализация выбросов водорода могла быть осуществлена путем смешивания их с инертными газами с целью флегматизации, ингибирования или балластировки выбросов или путем их своевременного поджигания на выходе из сопел двигателей, что исключает накопление смеси с последующим догоранием в окружающей среде.

     Запуск и останов двигателей ракеты "Энергия" при пуске и огневых стендовых испытаниях может сопровождаться выбросами непрореагировавшего водорода в количествах до тысячи кубических метров с последующим образованием взрывоопасных смесей. Конструктивное загромождение пусковых устройств старта способствует переходу дефлаграционного сгорания смол (сгорание без взрыва) в детонационное, при котором ударно-волновые воздействия существенно усиливаются.

     Анализ показал, что такие известные методы, как флегматизация, ингибирование и балластировка выбросов водорода инертными газами являются неприемлемыми вследствие больших потребных расходов инертных газов и необходимости надежного перемешивания их с выбросами водорода, обеспечить которые с учетом особенностей функционирования, характеристик и конструкции ракеты и старта не представляется возможным.

     В этих условиях и с учетом имеющегося отечественного опыта признан целесообразным и принят метод принудительного воспламенения выбросов на выходе из сопел двигателей с последующим догоранием в объеме пускового устройства.

     Организация надежного воспламенения и невзрывоопасного догорания больших количеств водорода является сложной научно-технической задачей. Решение ее в специфических условиях схемно-конструктивного исполнения ракеты и старта с учетом малой величины допустимого ударно-волнового воздействия на ракету осложняется рядом факторов:

     - наличием в пусковом устройстве старта инертных газов от продувок отсеков и агрегатов;

     - подачей в пусковое устройство воды с расходом до 35 т/с в истекающие из сопел двигателей продукты сгорания, осуществляемой в непосредственной близости от сопел и зажигательных устройств системы дожигания;

     - сложной газодинамической установкой в пусковом устройстве;

     - высокими скоростями и неустойчивым характером истечения водорода из сопел двигателей, происходящего на режиме глубокого перерасширения.

     Кроме указанных факторов, осложняющих создание факелов, организацию воспламенения и догорания выбросов водорода и способствующих переходу дефлаграционного сгорания в турбулентное и детонационное с соответствующим повышением интенсивности ударно-волновых воздействий на ракету, при разработке и создании системы дожигания необходимо было учитывать конструктивно-технические особенности.