Днес, 15 ноември, се навършват 22 години от първия и единствен полет на нашия транспортен космически кораб за многократна употреба „Буран“. А също и вторият и последен полет на свръх тежката ракета-носител Energia.
Редовните читатели знаят, че това събитие не може да подмине вниманието ми, тъй като участвах в работата по "Буран", работещ в московското експериментално конструкторско бюро "Марс". Въпреки че не е най -авангардната. Имаше банкет в хотел „Украйна“, където отбелязахме това събитие, наистина страхотно за нас. И имаше планове за следващия полет, също безпилотен, но много по -дълъг и имаше работа по тези планове.
И тогава имаше мрачно безвремие, а след това, през 1993 г., програмата беше затворена …
Все още не съм писал за самия Буран, въпреки че главата за него е следващата в моята недовършена поредица за историята на проектите на пилотирани кораби за многократна употреба. Той обаче пише за историята на създаването му, а също и за ракетата "Енергия". И сега няма да пиша за "Буран" като такъв, защото това не трябва да е публикация в блог, а истинска статия, а може би повече от една. Но ще се опитам да покажа зоната на отговорност на нашия отдел.
Направихме това, което осигури СССР, вероятно единственият ясен приоритет за всички пред американската совалка. Ние, нашият отдел, направихме алгоритмичен и софтуерен комплекс за автоматично кацане "Буран". Доколкото знам, американците имат такъв режим, но никога не са били използвани. Техните совалки винаги са кацали от пилоти.
Сега, както разбирам, задачата за кацане без участието на екипажа е решена - все пак кацат дронове, включително големи. Но според мен пътническите самолети все още не кацат „автоматично“. И тогава, със сигурност знам, добре оборудваните летища биха могли да изведат добре оборудвани самолети на височина 15 метра. Следва екипажът. Задачата се утежняваше от факта, че аеродинамичното качество на "Буран" на дозвук беше около половината от качеството на тогавашните пътнически самолети - 4, 5 срещу 8-10. Тоест корабът е бил "два пъти по -близо до желязото" от нормален пометен пътнически самолет. Което не е изненадващо, когато сравните тяхната форма.
Автоматичното кацане на 100-тонен цистер е много трудно нещо. Не направихме никакъв хардуер, само софтуер за режима на кацане - от момента на достигане (по време на спускане) на височина от 4 км до спиране на пистата. Ще се опитам да ви разкажа накратко как е направен този алгоритъм.
Първо, теоретикът пише алгоритъма на език от високо ниво и го тества спрямо тестови случаи. Този алгоритъм, който е написан от един човек, е "отговорен" за една сравнително малка операция. След това се комбинира в подсистема и се плъзга до стойката за моделиране. В щанда "около" работещия, вграден алгоритъм има модели-модел на динамиката на апарата, модели на изпълнителни органи, сензорни системи и пр. Те също са написани на език на високо ниво. По този начин алгоритмичната подсистема се тества в "математически полет".
След това подсистемите се събират и проверяват отново. След това алгоритмите се „превеждат“от език на високо ниво на езика на бордовото превозно средство (BCVM). За да ги проверите, вече в ипостаса на бордовата програма, има друга стойка за моделиране, която включва бордови компютър. А около нея е едно и също нещо - математически модели. Разбира се, те са модифицирани в сравнение с моделите в чисто математически стенд. Моделът се „върти“в мейнфрейм с общо предназначение. Не забравяйте, че това бяха 80-те години на миналия век, персоналните компютри тепърва започваха и бяха с много ниска мощност. Беше времето за мейнфрейм, имахме чифт от два EC-1061. А за комуникация на бордово превозно средство с математически модел в универсален компютър е необходимо специално оборудване; то е необходимо и като част от стойка за различни задачи.
Нарекохме тази стойка полуестествена-в края на краищата в нея освен цялата математика имаше и истински бордови компютър. Той реализира режима на работа на вградените програми, много близо до режима в реално време. Обяснението отнема много време, но за бордовия компютър то не се различаваше от „реалното“реално време.
Някой ден ще се събера и ще напиша как работи режимът на полуестествено моделиране - за този и други случаи. Междувременно просто искам да обясня състава на нашия отдел - екипът, който направи всичко това. Той имаше сложен отдел, който се занимаваше със сензорните и изпълнителните системи, участващи в нашите програми. Имаше алгоритмичен отдел - те всъщност написаха вградени алгоритми и ги разработиха на математически стенд. Нашият отдел се занимаваше с а) превод на програми на бордови компютърен език, б) създаване на специално оборудване за полуестествена стойка (тук работих) и в) програми за това оборудване.
Нашият отдел дори имаше наши собствени дизайнери, които да изготвят документация за производството на нашите блокове. Освен това имаше отдел, който отговаряше за експлоатацията на гореспоменатата двойка EC-1061.
Изходният продукт на отдела и следователно на цялото дизайнерско бюро в рамките на темата „буря“беше програма на магнитна лента (1980 -те!), Която беше взета за по -нататъшна разработка.
По -нататък - това е щандът на предприятието -разработчик на системата за контрол. В края на краищата е ясно, че системата за управление на самолет не е само бордов компютър. Тази система е направена от много по -голямо предприятие от нас. Те бяха разработчиците и „собствениците“на бордовия компютър, напълниха го с разнообразни програми, които изпълняват целия набор от задачи за управление на кораба от подготовка преди изстрелване до изключване на системи след кацане. И за нас нашият алгоритъм за кацане, в този бордов компютър, беше разпределена само част от компютърното време, паралелно (по-точно, бих казал, квазипаралелно) други софтуерни системи работеха. В края на краищата, ако изчислим траекторията на кацане, това не означава, че вече не е необходимо да стабилизираме апарата, да включваме и изключваме всякакъв вид оборудване, да поддържаме топлинни условия, да генерираме телеметрия и така нататък и така нататък и така нататък…
Нека обаче се върнем към разработването на режима на кацане. След като работи в стандартен резервен бордов компютър като част от целия набор от програми, този комплект е транспортиран до щанда на предприятието-разработчик на космическия кораб Buran. И имаше щанд, наречен щанд в пълен размер, в който участваше цял кораб. Когато се изпълняваха програми, той размахваше елевони, тананикаше дискове и всичко това. А сигналите идваха от истински акселерометри и жироскопи.
Тогава видях достатъчно от всичко това на ускорителя Breeze-M, но засега ролята ми беше доста скромна. Не пътувах извън моето дизайнерско бюро …
И така, минахме покрай щанда в пълен размер. Мислите ли, че това е всичко? Не.
Следващата беше летящата лаборатория. Това е Ту-154, чиято система за управление е конфигурирана така, че самолетът реагира на контролните действия, генерирани от бордовия компютър, сякаш не е Ту-154, а Буран. Разбира се, възможно е бързо "връщане" в нормален режим. "Бурански" беше включен само по време на експеримента.
Кулминацията на изпитанията бяха 24 полета на Буран, направени специално за този етап. Той се наричаше BTS-002, имаше 4 двигателя от същия Ту-154 и можеше да излети от самата писта. Той седна в процеса на тестване, разбира се, с изключени двигатели, - в края на краищата "в състояние" космическият кораб седи в режим на планиране, на него няма атмосферни двигатели.
Сложността на тази работа или по-скоро нашият софтуерно-алгоритмичен комплекс може да се илюстрира със следното. В един от полетите на BTS-002. полетя „по програмата“, докато основният колесник не докосна лентата. Тогава пилотът пое контрола и спусна носача. След това програмата се включи отново и спря устройството напълно.
Между другото, това е доста разбираемо. Докато апаратът е във въздуха, той няма ограничения за въртене около трите оси. И се върти, както се очаква, около центъра на масата. Тук той докосна лентата с колелата на основните подпори. Какво се случва? Ротацията на ролки вече е невъзможна. Въртенето на височината вече не е около центъра на масата, а около оста, преминаваща през точките на контакт на колелата, и все още е свободна. А въртенето по хода сега се определя по сложен начин от съотношението на въртящия момент от кормилото и силата на триене на колелата върху лентата.
Ето такъв труден режим, толкова коренно различен от двата полета и бягане по ивицата „на три точки“. Защото когато предното колело също падне на лентата, тогава - като на шега: никой не се върти никъде …
… Ще добавя, че проблемите, разбираеми и неразбираеми, от всички етапи на тестване ни бяха донесени, анализирани, елиминирани и отново преминаха по цялата линия, от математическия щанд до BTS в Жуковски.
Добре. Всеки знае, че кацането беше безупречно: грешка във времето от 1 секунда - след тричасов полет! - отклонение от оста на ивицата 1, 5 m, в обхват - няколко десетки метра. Нашите момчета, тези, които бяха в KDP - това е сервизна сграда близо до ивицата - казаха, че чувствата са - думи не могат да бъдат изразени. И все пак те знаеха какво е това, колко неща работят точно там, какви милиони взаимосвързани събития са се случили в правилната връзка, за да се случи това кацане.
И аз също ще кажа: „Буран“го няма, но преживяването не е изчезнало. Тази работа е разраснала прекрасен екип от първокласни специалисти, предимно млади. Зарядът от него беше такъв, че екипът не се разпадна на земята в трудни години и това даде възможност точно по това време да се създаде система за управление на горния етап „Бриз-М“. Това вече не беше софтуерна система, вече имаше наш собствен бордов компютър и блоковете, които управляваха всички бордови машини - двигатели, приставки, свързани системи на други разработчици и т.н. И ние направихме наземния комплекс за проверка и предварително стартиране на горната част сцена.
Разбира се, „Breeze“е направен от KB за всички. Но много важна роля, предимно при създаването на софтуерния комплекс, изиграха хората от Буран - хора, които изградиха и усъвършенстваха в хода на епоса Буран самата технология за извършване на много работа с участието на стотици специалисти от десетки различни профили. И сега проектното бюро, което се доказа, има много работа …
