Whether it is necessary to spend огневые preflight tests?

This question was one of the main thing by development of a rocket of "Energia". It{he} was in a number{line} of problems of a choice of dimension and quantity{amount} of engines of this rocket, problems of reliability, safety and, at last, prestige of founders of this complex{difficult} transport system. Sad experience of a birth of "lunar" booster rocket Н-1 by lips of participants of this unique epopee gave the unequivocal answer: " It is necessary. If before flight bench tests of first step Н-1 its{her} destiny would be for certain other were spent. " Actually, the analogue of preflight tests is a procedure of check of working motors of the plane on various modes under in advance stipulated program on a runway before start and flight of the plane. A classical reason in favour of preflight tests for flying devices.
Following these reasons, in the project of space-rocket system have been stipulated preflight огневые technological tests of each block of the first step - blocks And, the central block - and the opportunity of realization of preflight tests of a rocket as a whole with start on flight a cyclogram of all eight engines of a package was provided. In technical projects on development of the module of the block And, on block TS requirements to their design and structure which should allow carrying out such огневых tests of blocks have been brought. Following a principle, that blocks after carrying out of these tests should not be exposed переборке, to disassembly, completion and reequipment, orientation has been accepted to adhere to technology of preparation and carrying out огневых tests of blocks in their regular design. However there were problems of safety of carrying out of so responsible{crucial} tests which with the certain probability could end with an emergency outcome and even, at worst, with explosion and destructions of stands. Attempts of development of is necessary-possible measures of protection of a design of the block and its{his} units have begun. The problem{task} of overlapping of the minimal intervention in a design and the maximal safety was rather complex{difficult}.
In the beginning of development it was supposed огневые preflight tests of the block And to spend at the stand in НИИХимМаше, in Zagorsk where were spent отработочные огневые bench tests. However after carrying out of the first огневого start-up of the first missile stage "Zenith" when the step as a result of failure{accident} of the engine has burned down at the stand " as a candle " the huge sizes, management{manual} КБ "Southern" and the Zagorsk institute had doubts in correctness of the made decision. The matter is that it is close to the stand the city which the stand during creation yet was not adjoined. Now the stand became the center of possible{probable} unforeseen situations, considering, that the quantity{amount} огневых tests at the stand will increase, when the chain of commodity blocks of A.Plyus to it{this} will go is as at the disposal of there was only one stand the chain was built in continuous works on realization огневых start-up with frequency 1 start-up in 2-3 months. Four blocks And which were required all for one rocket, were completed within the whole year. The chain was extended and dictated possible{probable} rates of start-up of "Energia" - by simple calculations was defined{determined}, that in a year one start-up of this rocket could be carried out only.
For block TS of a problem in this plan were clearer. Here it was not simple such stand - it{he} should be built.
Designing the stand has begun. Engineering designing of the stand as building construction conducted ГИПроМаш, the chief engineer of the project B.N.Cherkasov, development as technical, target construction conducted ЦКБОМ, main designer V.P.Barmin.
Structure of the stand комплексировалась. The stand should allow to spend огневые tests of blocks And and Ц as separately, and in groups. But the main thing was that it{he} should enable to spend огневые bench tests of a rocket as a whole. Last requirement compelled{forced} to create an enormous power{force} design which should keep a rocket with the engines having in the sum draft 3600 т. Operation time of engines on modes which duration should be even equal to time of flight of the first step, exceeded thermodynamic loadings which would have on газоотражательную system at simple start of the same rocket. That is why this stand has such powerful односкатный a tray.
The problem{task} универсализации the stand was solved practically by itself: if the stand maintained huge loadings of all kinds at огневых tests loadings from стартующей rockets were essentially below. So the stand became also start. From now on it{he} referred to as a universal complex "stand-start" (in our professional abbreviation - УКСС). For cleanliness of a statement it is necessary to note, that opportunities of start and УКСС allowed дооснащение other rockets specific to flights, systems and means.
Remoteness of this stand from the монтажно-test case has been chosen at the rate of possible{probable} failure{accident} at which there could be an explosion. Explosion should not affect{influence} technical constructions of this area.
The unique design appeared. Even those who in due time brought down all that there was no such stand in days of Н-1, have started to doubt of its{his} expediency, more truly, in inevitability of expenses for its{his} creation. It is necessary to give due V.P.Glushko as to the general designer who had to sustain the most severe disputes with a management{manual} of the Ministry and builders, insisting on its{his} introduction in build not later the beginnings of flights of tests of a rocket. There was a tendency first of all to convert starts Н-1 under "Energia", to begin the first start-up, then to regular operation it{him} to put into operation. Глушко has defended the position by means of D.F.Ustinova. The stand was under construction enormous efforts of builders of many ministries led by the Ministry of the general{common} mechanical engineering.
The stand allowed to spend all kinds of the planned works. Communication{connection} of the rocket established{installed} on start, with the stand was carried out through transitive the block - Y.Etot's block the block carried out many functions and allowed, not changing, not finishing the starting starting device of the stand, or in another way a table to complete a package in any combinations of blocks within the limits of запроектированных.
To the most prepare for carrying out огневых tests of blocks And became by results of study a variant of installation on the stand-start simultaneously four blocks And in structure of a technological rocket with technological blocks TS and I.
In this variant for assembly, transportation, installation on the stand and carrying out of tests the regular equipment used for a flight of a variant of a rocket could be applied. The program of carrying out огневых technological tests was accepted similar тридцатисекундному to start.
On the stand-start acknowledgement{confirmation} (by means of special systems) normal functioning of impellent installation during preparation of steps for start-up is stipulated at monitoring procedure of parameters of process of preparation, temperatures, a mode of start, термостатирования components, modes захолаживания engines, modes зарядки cylinders, pressurization of tanks. Thus during preparation for start-up and start of engines up to a command{team} "Main" the automatic control of operation of units of pneumatichydraulic system over the termination{discontinuance} of preparation in case of detection of refusal is made. During start of engines of blocks And the automatic control of working capacity of engines over system of emergency protection of engines with an opportunity of their emergency deenergizing is made also.
It was the way of carrying out fastest, economic and provided on that time огневых technological tests of blocks of A.Odnako its{his} feature-refuelling and start simultaneously all four blocks And - essentially increased in comparison with огневыми tests of the single block And probability of an emergency outcome, and the size of emergency consequences that has forced to approach{suit} more cautiously to acceptance of such variant of carrying out of tests of blocks of A.Na it{him} it was possible to go after a stage of developmental working off of a rocket when there will be a greater{big} statistics on start-up of rockets and the steps, confirming high enough level of reliability and survivability of blocks And.
In another way the organizations огневых tests of blocks And were a variant when the tested regular block And is established{installed} at the stand in structure of ⌠полупакета ■, representing assembly from two blocks And, one of which is technological, another - put on trial in regular execution{performance}, the technological block I and a special power{force} frame. The design of a power{force} frame simulates the top power{force} belt{zone} of a rocket of "Energia" and provides joining assembly with the regular транспортно-lifting equipment. The variant when both of the block And, entering in "полупакет", - regular, and both are exposed огневым to technological tests is possible{probable}. Test of four regular blocks And in pairs can be in the same way lead.
Огневые tests of block TS can be spent under the scheme{plan} of bench tests of an experimental rocket 5С.
Construction of the stand came to the end. It{him} циклопические outlines forced to come back again to necessity and inevitability of carrying out of preflight tests at this unique stand. In spite of the fact that the stand paid off on possible{probable} failures{accidents} and the prospective degree of its{his} destruction thus was known, overcame anxiety, as such stand - one to all Soviet Union. In their America was three. If we shall undermine, we shall stop for a long time.
The analysis of results of mathematical modelling has allowed to reveal key parameters defining{determining} expediency of carrying out огневых of technological tests of steps and a package. Has been drawn a conclusion, that leader in definition of optimum strategy of flights of tests of a booster rocket of "Energia" " with carrying out or without carrying out огневых tests - is the certain attitude{relation} of costs of a booster rocket, a payload and bench or starting constructions. Thus undertook in a basis, that full revealing of possible{probable} emergencies at carrying out огневых tests it is unattainable, and a system effectiveness of emergency protection which anticipates a catastrophic outcome, not absolute{hundred-percent}. A starting position was that a level of reliability of rockets-carriers{-bearers} not below settlement, established{installed} for this stage. Achievement of the necessary level of reliability gave the certain hope and confidence on the basis of which it would be possible to build the further tactical program.
Actually, planes, even having passed{having taken place} preflight "газовку" engines, unfortunately, suffer{bear} failures{accidents}, the rockets which are passing{are taking place} preflight check огневыми by start-up, will start not without remarks...
There was a question on search of optimum volume огневых tests, about a technique. The some people at the next dispute with customers who led by the commander insisted on огневой to check, talked scandal: " Can be make in the beginning trial flight, to make sure finally of a positive outcome of regular flight? " It seemed absurd, but later the given idea will develop and will make real forms of the decision.
By results of the institutes of rocket branch of researches lead earlier by a number{line} and analyses efficiency огневых tests of rocket steps and packages as a whole as method of accident precaution of rockets-carriers{-bearers} in flight has been shown. Was considered, that in case of carrying out preflight огневых tests of rocket blocks could be revealed from 40-45 up to 60-80 % of the defects led failures{accidents} in flight. The disorder in estimations is connected with distinction in classification of refusals and volume of the statistical sample, accepted by different authors. In case of carrying out контрольно-technological огневых tests of the engines revealing from 20-30 up to 32-40 % of defects, огневые tests of rocket blocks could reveal in addition to tests of engines up to 23-42 % of the defects leading failure{accident} in flight.
The special attention to the decision of a question of expediency of carrying out of tests of rocket blocks and a package огневым start of engines is connected by that one of the basic failures in flights of booster rocket Н-1 was, under the statement of some large experts, that the first step did not pass{take place} preliminary preflight preparation at the stand with start of mid-flight engines.
Affirmed, that efficiency of such tests proves to be true also experience of works in the USA. So, all missile stages "Saturn-5" passed{took place} preflight огневые tests, thus defects which failures{accidents} in flight could lead have been twice revealed. At step S--1c-511 the leak of the pipeline on 96-th second, led a fire, and at step S--2c-505 - a deviation{rejection} from settlement power setting has been revealed. After elimination of defects these steps have been successfully used in structure of "Saturn-5" at starts of the ships "Apollo-10" and "Apollo-16".
Under the program " the Space the Shuttle " also are spent огневые tests of each new sample of an orbital step by duration up to 20 with. Thus each test has allowed to reveal defects, many of which were critical for safety of flight of this reusable transport system.
According to primary design documents the purpose огневых technological tests is, finally, the general{common} technical control of correctness of performance of technological operations of manufacturing and assembly of elements, units, units and systems of the rocket block with their complex check on functioning and interrelation.
Before carrying out огневого tests the block of a step of a booster rocket should be completed by regular engines, pneumatichydraulic system, a control system - in general, all onboard systems - and to pass{take place} all set of independent and complex tests. The scheme{plan} of fastening of the block in the stand should simulate completely whenever possible conditions нагружения designs of the block at start of a rocket and on an initial site of flight, and the bench simulator of a complex of external loadings should provide demanded degrees of freedom of the block at its{his} small displacement concerning the center of weights and necessary rigidity by transfer of external efforts and the moments.
During search of unequivocal decisions results of 3722 start-up of rockets-carriers{-bearers} and ballistic missiles for the period with 1957 on 1987 With the purpose of reception of the statistical authentic, homogeneous information have been analysed, results of start-up were considered{examined} with reference to conditions of functioning of rockets. Alongside with it{this} took into consideration continuity of a design and manufacture, methods of experimental working off and tests. The refusals caused by specificity of fighting use of rockets, and also defects, not characteristic for a today's level of space-rocket technics{technical equipment} are excluded from consideration.
The analysis of the statistical set received thus has shown, that the physical structure of defects (the parity{ratio} between industrial-technological means and constructive) is kept, and the quantity{amount} of the defects falling the individual block, does not undergo essential changes in time.
On units and systems of rockets refusals are distributed{allocated} thus: a design - 31, engines - 41, a control system - 28, all values in percentage. For the reasons of refusals: design - 34, industrial-technological - 56, operational - 4, not established{installed} reasons - 6 %. According to branch institutes, огневые technological tests of rocket blocks without carrying out of контрольно-technological tests of pneumatichydraulic system could reveal 66 % of defects. Огневые tests of blocks with preliminary carrying out of tests of engines and systems would reveal 27 % of defects. Контрольно-technological tests of engines would find out 39 % of malfunctions, and independent and complex tests would reveal only 6 % of defects. A plenty of refusals there suffices occurs{happens} on a joint of systems.
The analysis of refusals with the purpose of an estimation of efficiency огневых tests of blocks And on the defects revealed at огневых bench tests of experimental blocks And and a flight{flights} to tests of the module of the block And in structure of a rocket "Zenith" has simultaneously been lead. Basically all the revealed defects had design character.
But opportunities огневых technological tests on revealing and parrying of these defects are limited. It is connected that with insufficient reliability of means of measurements, basically gauges, with shortage of time on duration control technological огневых tests sufficient design stocks on a resource and fatigue durability with incompleteness of experimental working off of units and including the engine with the electric scheme{plan}, with abnormality real адресовки commands{teams} with the imperfect settlement model generated on not enough full experimental data and statistics with refusals which cannot be found out огневыми by tests simply are not stipulated, for example, несброс head обтекателя.
However there is an example which is resulted{brought} by customers when technological tests of a step could prevent failure{accident} of a booster rocket the "Zenith", accompanied explosion of engine RD-170. As is known, as a result of explosion start of a rocket which till now is not restored has been destroyed. If spent огневые technological tests would destroy the stand. Differences in results, unfortunately, are not present. One was hope for system of protection of the engine. But the main thing nevertheless - in reliability.
The conclusion arose: to reach{achieve} the necessary level of reliability and safety, it is necessary to conduct, first of all, full enough ground experimental working off of any created rocket design, including with the purpose of working off of manufacturing techniques. The fulfilled and authentic technique of the objective control of the rockets delivered on start is necessary.
By then a number{line} of the following actions directed on perfection of the prestarting control of rocket blocks as a whole has been introduced:
- огневые контрольно-technological tests of each engine without the subsequent переборки and replacements of the basic units and units;
- The control of start and work of the engine as system of emergency protection;
- System of emergency deenergizing separate engine RD-0120 or РД-170 on a signal of system of emergency protection up to a command{team} "Main", i.e. for 0,4-0,5 with before start of a rocket. It is stipulated отсечка the emergency engine.
The powerful decision was introduction of cold technological tests of pneumatichydraulic system of blocks And and Ц, providing the control, first, absence in highways of a contamination and correctness of arrangement account snuffled also washers, it is the most complicated technique based{founded; established} on law of an overflowing of gases on a path from various cavities, with gauging deviations{rejections} from these laws; secondly, functioning of the electro-pneumoequipment and units of automatics, correctness адресовки highways and electric circuits; thirdly, accuracy of adjustment{option} of regulation of units and signalling devices; fourthly, tightness of separate pneumatichydraulic systems and power supply systems and management of pneumo-hydraulics as a whole. The essence of "cold" technological tests is reduced to reproduction of flight without start of engines, but with operation of all elements, except for pyrotechnic, in a cyclogram of flight. The charge of fuel is simulated by gas. The rocket as though flies.
The maximum of operations on preparation of a rocket for start-up has moved for a while before start of engines. After a command{team} on start of engines in structure of block TS units of regulation of pressurization of tanks and клапанная the system providing pressurization of tanks of oxygen on байпасной of a line and plums of oxygen from a strut of circulation work only. The units which are carrying out these operations, задублированы. Inclusion and the control of system of steering drives over block TS is made too before start of engines RD-0120.
Filters are entered into highways of a feed{meal} on an input{entrance} in engines and requirements to the control of cleanliness of internal cavities of tanks and pneumatichydraulic system of rocket blocks are toughened.
Reservation of lines of submission of operating pressure from a ground complex is stipulated. Operating pressure for lines of oxygen and hydrogen раздельны.
Efficiency of design measures is checked up at cold technological tests of pneumatichydraulic system of block TS of experimental rockets 4М, 5С and 6СЛ. Thus at the final stage 11 defects which could lead to occurrence of a supernumerary situation during the further works have been revealed and eliminated{erased; removed}. Besides by means of the fulfilled technique on the basis of experimental data under hydraulic characteristics began possible{probable} to assess conditions of highways of systems of a rocket 5С and including to make the operative decision on a deviation{rejection} of these characteristics of highways термостатирования.
The basic units of automatics of pneumatichydraulic system of rocket blocks participate in work only at a stage of preparation of engines to start. From the beginning of start automatics of adjustment of pressurization and pressure in tanks works and puts into operation the pneumovalve of onboard pressurization.
After operation of contact of rise of a rocket it will be involved nine names of automatics of block TS. Performance of commands{teams} by these units is duplicated and provided with the control over the beginning of start of engines. Thus refusal of any of nine units does not lead to failure{accident} of a rocket.
Noted design features of the prestarting control were considered in an estimation of efficiency огневых technological tests of blocks and a package as a whole.
As the additional measures directed on maintenance of accident-free rocket firing, in циклограмму start of the engine of block TS displacement for a while is incorporated, which is chosen checking passage of all processes to impellent installation with an output{exit} on 80 % of a nominal mode before submission of a command{team} "Main" for engines of the block And.
Разновременность start of engines RD-170 and РД-0120 allows prior to the beginning of movement - flight of a rocket - to supervise an output{exit} of engines RD-0120 and all basic systems of block TS practically on a nominal mode, to pass{take place} all the transitive and dynamic processes accompanying start of engines RD-0120, to reveal possible{probable} defects and in due time to switch off impellent installation.
As to check of a control system carrying out огневых technological tests does not raise{increase} reliability of an onboard control system, and opportunities of these tests as operations of the control are limited. The control of a condition and quality of a control system is a special, independent direction in maintenance of reliability of a rocket.
The design documentation of block TS at all design stages was exposed to examination on adaptability to manufacture. Working off and development of technological processes were made according to a comprehensive plan of experimental working off on rockets 1T, 4М, 5С and 6СЛ. For manufacturing block TS have been developed 57 directive technological processes which covered a quality monitoring of tightness, clearing and degreasing of internal surfaces of tanks, capacities and the pipelines, again developed kinds of welding of type electron beam, импульсно-arc, мехобработку a wafer background обечайки a tank of fuel, manufacturing of details from composite and heat-shielding materials, drawing теплоизоляции and a heat-shielding covering. The technology has been fulfilled.
The comparative analysis of refusals of rockets of the previous development and modern condition of manufacturing techniques and the control introduced on a modular part of the block And measures of constructive character enable to consider{count}, that the level of reliability of modular parts after their control is sufficient.

The basic constructive measures. On all highways of the block in account channels before dosing out jets filters are established{installed}. Duplication of the basic electrovalves of the engine, preliminary and basic pressurization of tanks is entered. Резервированы systems of pressurization as a whole. On a case разгерметизации pneumatic systems of engine RD-170 deduction of units of automatics in an operating conditions is made by pressure of components. With a view of safety in flight the purge of a tail compartment is made by nitrogen.
Cold technological tests of the block And are spent with submission of gases of a high pressure with operation of all electro-pneumoautomatics and check of functioning of trailer contacts and signalling devices of pressure. Thus the received characteristics are compared with reference. Directly during огневых technological tests are checked to straight lines or an indirect route of work of 64 elements of automatics, 16 elements are not checked. At cold technological tests are not checked only 4 is пироклапаны which are checked by an electric method of "flow". Carrying out of cold technological tests permits to check up accuracy of adjustment{option} of signalling devices of pressure and a reducer, correctness адресовки, conditions of highways and electric circuits.
In view of volume of checks at control tests of engines, cold technological tests of steps, joint independent and complex tests of systems of a rocket with systems of a starting complex and an onboard control system, checks at a stage of prestarting preparation down to " contact of rise " 10 systems, in incomplete - 10 more are in full checked. On systems of incomplete check: the system of steering drives in structure of a package is checked with качанием chambers, but with the technological scheme{plan} of management; the system of the basic pressurization is checked, but not on full working hours including at огневых tests, this lack is parried by duplication of the valve of pressurization and reservation of system as a whole; the measures does not influence working capacity of a rocket; The control system of the charge of fuel is duplicated and резервирована on elements, for example, in the gauge 6 floats are used, refusal can be at infringement of tightness or simultaneous завивания three floats; the system emergency plum is checked only at cryogenic temperature and pressure in a tank and will be tested at refuelling.
Reliability of a design of a modular part proves to be true recurrence of a resource at working off within the limits of the program of maintenance of reliability and system of the repeated control of each element. Defects of materials of the engine come to light at контрольно-technological tests of the engine.
Before operation of contact of rise at start on a rocket systems of blocks And, except for systems of the basic pressurization, management of the charge of fuel and steering drives are supervised almost all. During preparation in an automatic mode 11 times interrogation of a condition of systems with the control of execution{performance} of commands{teams} and an opportunity of the termination{discontinuance} of preparation are made over detection of a unsatisfactory condition.
For the period of manufacturing of a modular part of the block And the design documentation has been fulfilled and adaptability to manufacture of the incorporated design decisions is checked up. Are developed about 2600 technological processes, it is designed about 7000 units of equipment.
The level of unification of a modular part of the block And with a booster rocket "Zenith" which flights of test should advance under plans works on assembly of a rocket ⌠Энергия ■, makes 0,75. The design of tanks of a modular part of the block And provides application identical with the first missile stage "Zenith" of preparations of the basic and power{force} elements, frames, the bottoms, обечаек, шаробаллонов, pipelines, automatics. Continuity on technological processes - from above 80, on the equipment-100, on the special equipment - 90 %.
Контрольно-technological tests of engines RD-0120 and РД-170 have been complicated and included carrying out of two tests of each engine. The second test is entered for comparison of parameters and characteristics at two identical tests and establishments of the fact of their stability and achievement of accuracy of adjustment{option} of the engine by поднастройки by results of the first огневого tests and checks by the second start-up. On engines RD-170 after carrying out огневых tests cleaning of internal cavities of the engine from the rests of components of fuel is spent. The statistics of carrying out of control technological tests of engines testifies, that during them the significant amount of malfunctions of industrial-technological character, down to an emergency outcome comes to light. Огневые tests of engines, being an integral part of production, provide a due level of reliability and безаварийности.
Thus, контрольно-technological огневые tests of engines RD-0120 and РД-170, without переборки before delivery, cold technological tests of pneumatichydraulic system of blocks TS and And and control tests at the final stage of manufacturing of steps, control tests of a rocket as a whole on start, and also the control of processes of preparation of a rocket over start-up, the automatic control of operation of units of automatics and work of engines during preparation for start-up and at start of engines up to a command{team} "Main" by means of onboard system and other control systems of a complex allow to inspect in full enough volume correctness of functioning of impellent installations of blocks And and.
Potential opportunities огневых technological tests as operations of the control are reduced to definition of working capacity of a design at нагружении it{her} in bench conditions of functioning of a step and depend on a degree of their approach{approximation} to regular.
On the basis of the analysis of results огневых bench tests of experimental blocks TS of type 5С it is established{installed}, that the level and time of action of acoustic and vibrating influence at carrying out огневых tests does not exceed the norms{rates} established{installed} for flights of rockets-carriers{-bearers} of "Energia", except for ground protection. Time of action вибронагрузок on ground protection of block TS in 12 times exceeds time of their action at regular work of a rocket. This fact became one of solving at definition of expediency огневых tests of a package.
By results of the analysis of all available statistics of domestic rockets-carriers{-bearers} and ballistic missiles, not having the standard principles, criteria, methods, the algorithms, allowing to spend unequivocal classification of statistics of start-up from the point of view of an estimation of an opportunity of revealing and elimination due to carrying out of complex control measures of concrete design defects and industrial defects, it has been established{installed}: the share of revealed defects at контрольно-technological tests of engines makes 53 %, at cold technological tests of pneumatichydraulic system, independent both complex tests and the preflight control - 47 %. Statistical sample is made by the same method on 3722 start-up of rockets-carriers{-bearers} and ballistic missiles, thus the total quantity{amount} of rocket blocks in these start-up makes 13626.
However there are refusals and after carrying out of all kinds of such independent and complex tests. It is a question of refusals which can arise in connection with infringement of a principle of the termination{discontinuance} of access to systems after carrying out of control operations. Then remains two variants - or to reveal this refusal during carrying out циклограммы preparations and rocket firing, or to spend огневой technological start-up. At an outcome of tests or start-up with failure{accident}, moreover with explosion, there is a question, whether expediently a method of explosion to try to discover defect. Absurdity. Means, we on a circle come back to a principle of the least damage in any situation. If the reason of failure{accident} was showed at огневых operations these tests should be lead on огневом the stand, instead of at the stand огневых tests of a step and the more so not on огневом the stand of a package.
It is necessary to note to it{this}, that in domestic rocket technics{technical equipment} there is no experience in carrying out of fault detection of blocks after огневых tests in this connection there is no full guarantee, that the formed defects will be found out and that at survey new defects will not be brought. Means, in any case, there should be a design which would allow carrying out огневых tests without the subsequent replacements of elements and units.
The statistics showed, that during diagnostics of an equipment after carrying out огневых tests of the collected rocket a plenty of additional defects is introduced. Gauges of a measures, a cable network, integrity of pneumo-hydrohighways are damaged{injured} теплоизоляция. And this all besides natural reduction of a had resource during tests. Last reason has basic character.
The decision of a question on expediency of carrying out огневых technological tests of rockets depends from of some conditions and cannot be unequivocal. References{links} to this or that experience - whether it be American, with working off of carrier{bearer} " Saturn-5 ", or ours, with carrier{bearer} N-1, - do not consider to the full concrete features and the opportunities developing in rocket technics{technical equipment} during this or that period are not solvent.
Americans, under an available information, have gone{send} on the extensive program of bench tests of steps at creation of carrier{bearer} " Saturn-5 ", having in the order a number{line} of stands and not having finished{stopped} independent working off of mid-flight engines of this carrier{bearer}. On the published data, in case of failure{accident} at the stand it{he} could be restored for 3 - 4 months.
There is a logic and in carrying out by them огневых acceptance tests of the orbital ship of system " the Space the Shuttle ", prepared to start. Твердотопливные accelerators cannot be exposed огневым to tests in structure of the carrier{bearer} collected and prepared for start-up is obviously. Besides their reliability is estimated{appreciated} by the American experts so highly, that in documents of the Congress it{she} is conditionally accepted to equal unit. The factor многоразовости on separate units of mid-flight engines of the orbital ship of system " the Space the Shuttle " essentially differs from 1, a number{line} of units varies after each flight, there are the design features connected with presence of a pendant fuel compartment and demountable connections of fuel highways - all this does{makes} justified огневую check of the orbital ship prepared for start.
Failures during flights of tests of rocket Н-1 took place at not up to the end the fulfilled mid-flight engines and insufficient total amount of ground experimental working off of the carrier{bearer}. Only by results of the fourth start-up, for example, experts have come to conclusion about necessity of installation демпфирующих devices in account highways of oxygen at the first step. After the first start-up works on essential increase of capacity{power} of engines of management on a roll at the first step were spent. And not quite fulfilled constructive and basic decisions on an early warning system of failure{accident} - the CORD were rather disputable.
Reliability, non-failure operation, безаварийность and safety of rockets-carriers{-bearers} is provided with greater{big} number of ground experimental working off. Researches and tests pass{take place} all systems and units of a complex. The first stage of tests-independent, at special numerous stands. Kinds of tests: конструкторско-honing, fair, контрольно-technological, контрольно-selective, fail-safe tests and a resource, прочностные and climatic tests. At the steps of a booster rocket collected and prepared for start-up the significant volume of electrotests and so-called cold technological tests is spent. During these tests functioning all highways and valves during imitation of regular functioning the pneumo-hydroscheme{pneumo-hydroplan} is checked.
The arisen question on necessity and expediency of carrying out огневых bench tests of completely collected steps, and in case of the "batch" scheme{plan} - and all carrier{bearer} as a whole, is especially actual, but the answer to this question for carriers{bearers} of heavy and superheavy classes is ambiguous.
On the one hand, considering high cost of such development and actually an equipment, the risk of loss and the carrier{bearer}, and a payload even during the first start-up should be shown to a minimum. From this point of view it is useful to be convinced of working capacity of all complex as a whole in ground conditions, having lead a series огневых bench tests. On the other hand, unique stands, which cost in many times are created exceeds cost of the rocket. And if the stand one and during tests will be deduced{removed} out of operation for the period of its{his} restoration work of all cooperation will be braked. In fact at serious failure{accident} restoration of the stand could borrow{occupy} some months - about one year.
Ambiguity of the answer has led to necessity of creation of the special commission which has been approved{confirmed} by the decision of the Military-industrial commission of Presidium Sovmina. By chairman of the commission the academician, vice-president of the Academy of sciences K.V.Frolov have been appointed{nominated}, the commission included the leading scientific countries, experts in areas of rocket technics{technical equipment}, aircraft, a nuclear science and, naturally, developers of a rocket and general customers.
The conclusion of the commission unequivocally confirmed necessity of performance certain (necessary and sufficient) volume of experimental working off of all elements, units, systems and a rocket as a whole up to an output{exit} on огневые bench tests. This acknowledgement{confirmation} was important for developers as the auxiliary weapon in struggle for completeness of working off and with feeble efforts of some organizers to its{her} reduction. For the sake of justice - this item{point} was not challenged by anybody.
As the decision on the program огневых bench tests of steps, as design, inevitable, entering in the plan of experimental working off of a complex was indisputable.
Under these two conditions and in view of that there are kinds of loadings on a rocket, arising at carrying out огневых preflight tests at the stand which essentially exceed flight, and the rocket will not sustain them without processing its{her} design, апологеты these tests have agreed to not spend on the first start-up them. Last reason was more that drop, which склонила opponents to the decision to go forward. The matter is that the mentioned raised{increased} loadings on the ground screen of block TS could be parried by completion which was carried out simply, and other statements about durability комлевой parts of the same block had no bases In the heat of dispute these applications{statements} have been made by the general designer. It was that thesis which was the justification for the general customer before... Before whom - we shall return to it{this} below.
Among апологетов carrying out preflight огневых tests were not only customers who basically are on guard of quality and reliability, and with it{this} them to reproach it is impossible. Even more - it is necessary to thank them because only in conditions of dispute if the true the made decision becomes stronger is not born, and insisting on it{him} are compelled{forced} to consider{examine} more and more time the most impossible reasons and to check itself in statements.
The commission has played rather useful role. Konstantin Vasilevich Frolov has managed to reduce rough passions to a common opinion.
Other part апологетов - among developers who in due time pawned these kinds of tests in the program. For them were still drama Н-1 is fresh. This part has not taken a firm position, but, probably, has reserved the right to itself to state the attitude{relation} to ломке programs. Fear and sense struggled. But it is impossible to renounce for the sake of fear common sense. Supporters of exception preflight огневых checks were organizers of development of a booster rocket and blocks, and a condition on finishing up to the necessary level of reliability двигателисты agreed to satisfy all.
Developers of a control system had problems.
Insisting on carrying out огневых preflight tests of a rocket at the special stand in narrower circle repeated, that the main reason of failures with Н-1 was absence of such stand. If the decision to refuse the stand for preflight tests, what price to conclusions on Н-1 will be accepted. And last reason: if there will be a failure{an accident} keep in mind - the public prosecutor will come into force...
Yes... The prevention{warning} not technical, but, as well as failure{accident}, has the degree of probability.
Academician Valery Alekseevich Legasov who constantly warned participated in work of the commission, that any technical system such on a threshold of its{her} operation should have reliability high enough and cited as an example operating{working} systems of atomic power stations at which statistical reliability was on two orders above, than at our system. It{he} made sober us... We then, certainly, did not suspect, that in some months there will be a tragedy in Chernobyl. Even such systems can suffer{bear} failures{accidents}. Absolutely reliable systems are not present, but the reason in favour of aspiration to reduce the sizes of possible{probable} damage besides occurs.
By the way, on May, 5th, 1986 we were eyewitnesses of reaction of the public of Kiev on failure{accident} in Chernobyl, occured{happened} several days earlier. The railway station has been hammered wishing to leave city. Someone усиленно frightened the population. Sprinkling machines{cars} on a regular basis washed streets and trees water. Us have lodged on the top floors of hotel - less dangerously. We to any attributes did not feel this danger. On a market sold the first vegetables - редиску, cucumbers (probably, hotbed), all was cheap. At factory КРЗ where we have arrived by plane from Baikonur led by minister, the operating mode has not changed in any way. Hospitable D.G.Topchy, as always, on-украински heat received visitors, the truth, with the heads. The factory made a hardware part of a control system of a rocket of "Energia". There were problems.
Dmitry Gavrilovicha I knew for a long time - on systems of combat missiles. The zealous business executive and far-sighted director of a large radiofactory.
Chernobyl has not cooled us, and has fastened in understanding of necessity of realization of the program of a rocket of "Energia" under our plan.
At this time at full speed there was a manufacturing a rocket 6СЛ. The variant of " trial flight " was realized. We have named it{him} "advancing". On our reasons advancing flights of test of a complex as a whole - as experimental start-up. From this start-up it was necessary to us even thirty seconds of flight. These{it} with gave us much: first, all onboard system, in that number engines, by this time (even earlier) already are in the established{installed} mode of flight and even if there would be a failure{an accident} and then we would receive the most valuable material for studying work of the most complicated system; secondly, after 30 seconds of flight the unique stand-start would be in a safe condition is was the main thing.
To punch idea of " advancing start-up " O.D.Baklanov has actively undertaken. How many was meetings and conversations at it{him} in a cabinet{study} from A.A.Maksimovym... We, participating in these "heart-felt" meetings, armed each time with new reasons. To start-up came nearer gradually - step by step.

Original version of the text

Надо ли проводить огневые предполетные испытания?

Этот вопрос был одним из главным при разработке ракеты "Энергия". Он находился в ряду проблем выбора размерности и количества двигателей этой ракеты, проблем надежности, безопасности и, наконец, престижа создателей этой сложной транспортной системы. Печальный опыт рождения "лунной" ракеты-носителя Н-1 устами участников этой уникальной эпопеи давал однозначный ответ: "Надо. Если бы перед полетом проводились стендовые испытания первой ступени Н-1, то ее судьба была бы наверняка иной." На самом деле, аналог предполетных испытаний - это процедура проверки работающих моторов самолета на различных режимах по заранее предусмотренной программе на взлетной полосе перед разбегом и полетом самолета. Классический довод в пользу предполетных испытаний для летающих аппаратов.
Следуя этим доводам, в проекте ракетно-космической системы были предусмотрены предполетные огневые технологические испытания каждого блока первой ступени - блоков А, центрального блока - и предусматривалась возможность осуществления предполетных испытаний ракеты в целом с запуском по полетной циклограмме всех восьми двигателей пакета. В технические задания на разработку модуля блока А, на блок Ц были внесены требования к их конструкции и структуре, которые должны были позволять проведение такого рода огневых испытаний блоков. Следуя принципу, что блоки после проведения этих испытаний не должны были подвергаться переборке, разборке, доработке и переоснащению, была принята ориентация придерживаться технологии подготовки и проведения огневых испытаний блоков в их штатной конструкции. Однако тут же возникли проблемы безопасности проведения столь ответственных испытаний, которые с определенной вероятностью могли закончиться аварийным исходом и даже, в худшем случае, со взрывом и разрушениями стендов. Начались попытки разработки необходимо-возможных мер защиты конструкции блока и его агрегатов. Задача совмещения минимального вмешательства в конструкцию и максимальной безопасности была весьма сложной.
В начале разработки предполагалось огневые предполетные испытания блока А проводить на стенде в НИИХимМаше, в Загорске, где проводились отработочные огневые стендовые испытания. Однако после проведения первого огневого пуска первой ступени ракеты "Зенит", когда ступень в результате аварии двигателя сгорела на стенде "как свечка" гигантских размеров, у руководства КБ "Южное" и Загорского института возникли сомнения в правильности принимаемого решения. Дело в том, что близко к стенду примыкал город, которого во время создания стенда еще не было. Теперь же стенд становился очагом возможных непредвиденных ситуаций, учитывая, что количество огневых испытаний на стенде возрастет, когда пойдет цепочка товарных блоков А. Плюс к этому - так как в распоряжении был всего один стенд, то цепочка выстраивалась в непрерывные работы по осуществлению огневых пусков с частотой 1 пуск в 2-3 месяца. Четыре блока А, которые требовались всего для одной ракеты, комплектовались в течение целого года. Цепочка вытягивалась и диктовала возможные темпы пусков "Энергии" - простыми расчетами определялось, что в год мог быть осуществлен только один пуск этой ракеты.
Для блока Ц проблемы в этом плане были яснее. Здесь просто не было такого стенда - его надо было строить.
Началось проектирование стенда. Инженерное проектирование стенда как строительного сооружения вел ГИПроМаш, главный инженер проекта Б.Н.Черкасов, разработку как технического, целевого сооружения вел ЦКБОМ, главный конструктор В.П.Бармин.
Структура стенда комплексировалась. Стенд должен был позволять проводить огневые испытания блоков А и Ц как в отдельности, так и в группах. Но главным было то, что он же должен был давать возможность проводить огневые стендовые испытания ракеты в целом. Последнее требование вынуждало создавать колоссальную силовую конструкцию, которая должна была удерживать ракету с двигателями, имеющими в сумме тягу 3600 т. Продолжительность работы двигателей на режимах, длительность которых должна быть хотя бы равной времени полета первой ступени, превышала термодинамические нагрузки, которые приходились бы на газоотражательную систему при простом старте этой же ракеты. Вот почему этот стенд имеет такой мощный односкатный лоток.
Задача универсализации стенда решалась практически сама собой: если стенд выдерживал огромные нагрузки всех видов при огневых испытаниях, то нагрузки от стартующей ракеты были существенно ниже. Так стенд стал и стартом. С этого времени он назывался универсальным комплексом "стенд-старт" (в нашей профессиональной аббревиатуре - УКСС). Для чистоты изложения следует отметить, что возможности старта и УКСС позволяли дооснащение другими, специфичными для летных ракет, системами и средствами.
Удаленность этого стенда от монтажно-испытательного корпуса была выбрана из расчета возможной аварии, при которой мог произойти взрыв. Взрыв не должен был повлиять на технические сооружения этого района.
Вырисовывалась уникальная конструкция. Даже те, кто в свое время валил все на то, что не было такого стенда во времена Н-1, начали сомневаться в его целесообразности, вернее, в неизбежности затрат на его создание. Следует отдать должное В.П.Глушко как генеральному конструктору, которому пришлось выдержать жесточайшие споры с руководством Министерства и строителями, настаивая на его введении в строй не позднее начала летных испытаний ракеты. Была тенденция в первую очередь переоборудовать старты Н-1 под "Энергию", начать первые пуски, затем к штатной эксплуатации его ввести в строй. Глушко отстоял свою позицию с помощью Д.Ф.Устинова. Стенд строился колоссальными усилиями строителей многих министерств во главе с Министерством общего машиностроения.
Стенд позволял проводить все виды запланированных работ. Связь ракеты, установленной на старте, со стендом осуществлялась через переходной блок - блок Я. Этот блок выполнял многие функции и позволял, не меняя, не дорабатывая стартовое пусковое устройство стенда, или по-другому стол, комплектовать пакет в любых сочетаниях блоков в пределах запроектированных.
Наиболее подготовленным для проведения огневых испытаний блоков А стал по результатам проработки вариант установки на стенд-старте одновременно четырех блоков А в составе технологической ракеты с технологическими блоками Ц и Я.
В этом варианте для сборки, транспортирования, установки на стенд и проведения испытаний могло применяться штатное оборудование, используемое для летного варианта ракеты. Программа проведения огневых технологических испытаний принималась аналогичной тридцатисекундному запуску.
На стенд-старте предусмотрено подтверждение (с помощью специальных систем) нормального функционирования двигательной установки в ходе подготовки ступеней к пуску при проведении контроля параметров процесса подготовки, температуры, режима запуска, термостатирования компонентов, режимов захолаживания двигателей, режимов зарядки баллонов, наддува баков. При этом в ходе подготовки к пуску и запуску двигателей до команды "Главная" производится автоматический контроль срабатывания агрегатов пневмогидравлической системы с прекращением подготовки в случае обнаружения отказа. В ходе запуска двигателей блоков А производится также автоматический контроль работоспособности двигателей с помощью системы аварийной защиты двигателей с возможностью их аварийного выключения.
Это был наиболее быстрый, экономичный и обеспеченный на то время способ проведения огневых технологических испытаний блоков А. Однако его особенность -заправка и запуск одновременно всех четырех блоков А - существенно увеличивала по сравнению с огневыми испытаниями одиночного блока А вероятность аварийного исхода, и размер аварийных последствий, что заставило осторожней подойти к принятию такого варианта проведения испытаний блоков А. На него можно было идти после этапа опытно-конструкторской отработки ракеты, когда будет большая статистика по пускам ракет и ступеней, подтверждающая достаточно высокий уровень надежности и живучести блоков А.
Другим способом организации огневых испытаний блоков А был вариант, когда испытываемый штатный блок А устанавливается на стенде в составе ⌠полупакета■, представляющего собой сборку из двух блоков А, один из которых является технологическим, другой - подвергаемым испытаниям в штатном исполнении, технологического блока Я и специальной силовой рамы. Конструкция силовой рамы имитирует верхний силовой пояс ракеты "Энергия" и обеспечивает стыковку сборки со штатным транспортно-такелажным оборудованием. Возможен вариант, когда оба блока А, входящие в "полупакет", - штатные, и оба подвергаются огневым технологическим испытаниям. Таким же образом может быть проведено испытание четырех штатных блоков А попарно.
Огневые испытания блока Ц могут проводиться по схеме стендовых испытаний экспериментальной ракеты 5С.
Строительство стенда завершалось. Его циклопические очертания заставляли вновь возвратиться к необходимости и неизбежности проведения предполетных испытаний на этом уникальном стенде. Несмотря на то, что стенд рассчитывался на возможные аварии и предполагаемая степень его разрушения при этом была известна, одолевало беспокойство, поскольку такой стенд - один на весь Советский Союз. В Америке их было три. Если подорвем, то остановимся надолго.
Анализ результатов математического моделирования позволил выявить основные параметры, определяющие целесообразность проведения огневых технологических испытаний ступеней и пакета. Был сделан вывод, что ведущим в определении оптимальной стратегии летных испытаний ракеты-носителя "Энергия" " с проведением или без проведения огневых испытаний - является определенное отношение стоимостей ракеты-носителя, полезного груза и стендовых или стартовых сооружений. При этом бралось в основу, что полное выявление возможных аварийных ситуаций при проведении огневых испытаний недостижим, и эффективность системы аварийной защиты, которая упреждает катастрофический исход, не стопроцентная. Исходным положением было то, что уровень надежности ракет-носителей не ниже расчетного, установленного для этого этапа. Достижение нужного уровня надежности давало определенную надежду и уверенность, на основе которых можно было бы строить дальнейшую тактическую программу.
На самом деле, самолеты, даже пройдя предполетную "газовку" двигателей, к несчастью, терпят аварии, ракеты, проходящие предполетную проверку огневыми пусками, стартуют не без замечаний...
Возникал вопрос о поиске оптимального объема огневых испытаний, о методике. Некоторые при очередном споре с заказчиками, которые во главе со своим командующим настаивали на огневой проверке, злословили: "Может быть сделать вначале пробный полет, чтобы удостовериться окончательно в положительном исходе штатного полета?" Это казалось абсурдным, но позднее данная мысль разовьется и примет реальные формы решения.
По результатам проведенных ранее рядом институтов ракетной отрасли исследований и анализов была показана эффективность огневых испытаний ракетных ступеней и пакетов в целом как метода предотвращения аварий ракет-носителей в полете. Считалось, что в случае проведения предполетных огневых испытаний ракетных блоков могло быть выявлено от 40-45 до 60-80 % дефектов, приведших к авариям в полете. Разброс в оценках связан с различием в классификации отказов и объеме статистической выборки, принятых разными авторами. В случае проведения контрольно-технологических огневых испытаний двигателей, выявляющих от 20-30 до 32-40 % дефектов, огневые испытания ракетных блоков могли бы выявить дополнительно к испытаниям двигателей до 23-42 % дефектов, приводящих к аварии в полете.
Особое внимание к решению вопроса целесообразности проведения испытаний ракетных блоков и пакета огневым запуском двигателей связано с тем, что одной из основных неудач в полетах ракеты-носителя Н-1 являлась, по утверждению ряда крупных специалистов, то, что первая ступень не проходила предварительной предполетной подготовки на стенде с запуском маршевых двигателей.
Утверждалось, что эффективность такого рода испытаний подтверждается и опытом работ в США. Так, все ступени ракеты "Сатурн-5" проходили предполетные огневые испытания, при этом дважды были выявлены дефекты, которые могли бы привести к аварии в полете. На ступени S-1C-511 была выявлена течь трубопровода на 96-й секунде, приведшая к пожару, а на ступени S-2C-505 - отклонение от расчетного режима работы двигателя. После устранения дефектов эти ступени были успешно использованы в составе "Сатурна-5" при запусках кораблей "Аполлон-10" и "Аполлон-16".
По программе "Спейс Шаттл" также проводятся огневые испытания каждого нового образца орбитальной ступени продолжительностью до 20 с. При этом каждое испытание позволило выявить дефекты, многие из которых были критическими для безопасности полета этой многоразовой транспортной системы.
В соответствии с первичными проектными документами целью огневых технологических испытаний является, в конечном счете, общий технический контроль правильности выполнения технологических операций изготовления и сборки элементов, узлов, агрегатов и систем ракетного блока с комплексной их проверкой на функционирование и взаимосвязь.
Перед проведением огневого испытания блок ступени ракеты-носителя должен быть укомплектован штатными двигателями, пневмогидравлической системой, системой управления - в общем, всеми бортовыми системами - и пройти всю совокупность автономных и комплексных испытаний. Схема закрепления блока в стенде должна по возможности полностью имитировать условия нагружения конструкции блока при старте ракеты и на начальном участке полета, а стендовый имитатор комплекса внешних нагрузок должен обеспечивать требуемые степени свободы блока при его малых смещениях относительно центра масс и необходимую жесткость при передаче внешних усилий и моментов.
В процессе поиска однозначных решений были проанализированы результаты 3722 пусков ракет-носителей и баллистических ракет за период с 1957 по 1987 г. С целью получения статистической достоверной, однородной информации, результаты пусков рассматривались применительно к условиям функционирования ракет. Наряду с этим принималась во внимание преемственность конструкции и производства, методов экспериментальной отработки и испытаний. Исключены из рассмотрения отказы, обусловленные спецификой боевого использования ракет, а также дефекты, не характерные для сегодняшнего уровня ракетно-космической техники.
Анализ полученной таким образом статистической совокупности показал, что физическая структура дефектов (имеется в виду соотношение между производственно-технологическими и конструктивными) сохраняется, а количество дефектов, приходящихся на единичный блок, не претерпевает существенных изменений во времени.
По агрегатам и системам ракет отказы распределяются таким образом: конструкция - 31, двигатели - 41, система управления - 28, все значения в процентах. По причинам отказов: конструкторские - 34, производственно-технологические - 56, эксплуатационные - 4, не установленные причины - 6 %. По оценке отраслевых институтов, огневые технологические испытания ракетных блоков без проведения контрольно-технологических испытаний пневмогидравлической системы могли бы выявить 66 % дефектов. Огневые испытания блоков с предварительным проведением испытаний двигателей и систем выявили бы 27 % дефектов. Контрольно-технологические испытания двигателей обнаружили бы 39 % неисправностей, а автономные и комплексные испытания выявили бы лишь 6 % дефектов. Достаточно большое количество отказов происходит на стыке систем.
Одновременно был проведен анализ отказов с целью оценки эффективности огневых испытаний блоков А по дефектам, выявленным при огневых стендовых испытаниях экспериментальных блоков А и летным испытаниям модуля блока А в составе ракеты "Зенит". В основном все выявленные дефекты носили конструкторский характер.
Но возможности огневых технологических испытаний по выявлению и парированию этих дефектов ограничены. Это связано то с недостаточной надежностью средств измерений, в основном датчиков, то с нехваткой времени по продолжительности контрольных технологических огневых испытаний, то просто не предусмотрены достаточные конструкторские запасы по ресурсу и усталостной прочности, то с незавершенностью экспериментальной отработки агрегатов и в том числе двигателя, то с электрической схемой, с неправильностью реальной адресовки команд, то с несовершенной расчетной моделью, сформированной на недостаточно полных экспериментальных данных и статистике, то с отказами, которые не могут быть обнаружены огневыми испытаниями, например, несброс головного обтекателя.
Однако есть пример, который приводят заказчики, когда технологические испытания ступени могли бы предотвратить аварию ракеты-носителя "Зенит", сопровождавшуюся взрывом двигателя РД-170. Как известно, в результате взрыва был разрушен старт ракеты, который до сих пор не восстановлен. Если бы проводили огневые технологические испытания, то разрушили бы стенд. Разницы в результатах, к сожалению, нет. Одна была надежда на систему защиты двигателя. Но главное все же - в надежности.
Напрашивался вывод: чтобы достичь нужного уровня надежности и безопасности, необходимо вести, прежде всего, достаточно полную наземную экспериментальную отработку любой создаваемой ракетной конструкции, в том числе и с целью отработки технологии изготовления. Необходима отработанная и достоверная методика объективного контроля ракет, поставляемых на старт.
К тому времени был внедрен ряд следующих мероприятий, направленных на совершенствование предпускового контроля ракетных блоков в целом:
- огневые контрольно-технологические испытания каждого двигателя без последующей переборки и замены основных узлов и агрегатов;
- контроль запуска и работы двигателя системой аварийной защиты;
- система аварийного выключения отдельного двигателя РД-0120 или РД-170 по сигналу системы аварийной защиты до команды "Главная", т.е. за 0,4-0,5 с до старта ракеты. Предусмотрена отсечка аварийного двигателя.
Весомым решением было введение холодных технологических испытаний пневмогидравлической системы блоков А и Ц, обеспечивающих контроль, во-первых, отсутствия в магистралях засорения и правильности расстановки расходных сопел и шайб, это - сложнейшая методика, основанная на закономерности перетекания газов по тракту из различных полостей, с замером отклонений от этих законов; во-вторых, функционирования электро-пневмоаппаратуры и агрегатов автоматики, правильности адресовки магистралей и электрических цепей; в-третьих, точности настройки регулирования агрегатов и сигнализаторов; в-четвертых, герметичности отдельных пневмогидравлических систем и систем питания и управления пневмо-гидравликой в целом. Суть "холодных" технологических испытаний сводится к воспроизведению полета без запуска двигателей, но со срабатыванием всех элементов, кроме пиротехнических, в циклограмме полета. Расход топлива имитируется газом. Ракета как бы летит.
Максимум операций по подготовке ракеты к пуску переместился на время до запуска двигателей. После команды на запуск двигателей в составе блока Ц работают только агрегаты регулирования наддува баков и клапанная система, обеспечивающая наддув баков кислорода по байпасной линии и слив кислорода из стояка циркуляции. Агрегаты, выполняющие эти операции, задублированы. Включение и контроль системы рулевых приводов на блоке Ц производится тоже до запуска двигателей РД-0120.
Введены фильтры в магистрали питания на входе в двигатели и ужесточены требования к контролю чистоты внутренних полостей баков и пневмогидравлической системы ракетных блоков.
Предусмотрено резервирование линий подачи управляющего давления со стороны наземного комплекса. Управляющее давление для линий кислорода и водорода раздельны.
Эффективность конструкторских мер проверена при холодных технологических испытаниях пневмогидравлической системы блока Ц экспериментальных ракет 4М, 5С и 6СЛ. При этом на заключительном этапе было выявлено и устранено 11 дефектов, которые могли бы привести к возникновению нештатной ситуации в ходе дальнейших работ. Кроме того, с помощью отработанной методики на основе экспериментальных данных по гидравлическим характеристикам стало возможным дать оценку состояния магистралей систем ракеты 5С и в том числе принять оперативное решение по отклонению этих характеристик магистралей термостатирования.
Основные агрегаты автоматики пневмогидравлической системы ракетных блоков участвуют в работе только на этапе подготовки двигателей к запуску. С начала запуска работает автоматика регулировки наддува и давления в баках и включается в работу пневмоклапан бортового наддува.
После срабатывания контакта подъема ракеты задействуется девять наименований автоматики блока Ц. Выполнение команд этими агрегатами дублируется и обеспечивается контролем с началом запуска двигателей. При этом отказ любого из девяти агрегатов не приводит к аварии ракеты.
Отмеченные конструктивные особенности предпускового контроля учитывались в оценке эффективности огневых технологических испытаний блоков и пакета в целом.
В качестве дополнительных мер, направленных на обеспечение безаварийного пуска ракеты, в циклограмму запуска двигателя блока Ц заложено смещение на время, которое выбрано исходя из того, чтобы проконтролировать прохождение всех процессов в двигательной установке с выходом на 80 % номинального режима до подачи команды "Главная" для двигателей блока А.
Разновременность запуска двигателей РД-170 и РД-0120 позволяет до начала движения - полета ракеты - контролировать выход двигателей РД-0120 и всех основных систем блока Ц практически на номинальный режим, пройти все переходные и динамические процессы, сопровождающие запуск двигателей РД-0120, выявить возможные дефекты и своевременно выключить двигательную установку.
Что касается проверки системы управления, то проведение огневых технологических испытаний не повышает надежность бортовой системы управления, и возможности этих испытаний как операции контроля ограничены. Контроль состояния и качества системы управления - это особое, самостоятельное направление в обеспечении надежности ракеты.
Конструкторская документация блока Ц на всех этапах проектирования подвергалась экспертизе на технологичность. Отработка и освоение технологических процессов производились в соответствии с комплексным планом экспериментальной отработки на ракетах 1T, 4М, 5С и 6СЛ. Для изготовления блока Ц были разработаны 57 директивных технологических процессов, которые охватывали методы контроля герметичности, очистки и обезжиривания внутренних поверхностей баков, емкостей и трубопроводов, вновь разработанных видов сварки типа электронно-лучевой, импульсно-дуговой, мехобработку вафельного фона обечайки бака горючего, изготовление деталей из композиционных и теплозащитных материалов, нанесение теплоизоляции и теплозащитного покрытия. Технология была отработана.
Сравнительный анализ отказов ракет предыдущих разработок и современного состояния технологии изготовления и контроля внедренных на модульной части блока А мер конструктивного характера дают возможность считать, что уровень надежности модульных частей после их контроля достаточен.

Основные конструктивные меры. На всех магистралях блока в расходных каналах перед дозирующими жиклерами установлены фильтры. Введено дублирование основных электроклапанов двигателя, предварительного и основного наддува баков. Резервированы системы наддува в целом. На случай разгерметизации пневмосистемы двигателя РД-170 удержание агрегатов автоматики в рабочем режиме производится давлением компонентов. В целях безопасности в полете производится продувка хвостового отсека азотом.
Холодные технологические испытания блока А проводятся с подачей газов высокого давления со срабатыванием всей электро-пневмоавтоматики и проверкой функционирования концевых контактов и сигнализаторов давления. При этом полученные характеристики сравниваются с эталонными. Непосредственно в ходе огневых технологических испытаний проверяются прямым или косвенным путем работы 64 элементов автоматики, не проверяются 16 элементов. При холодных технологических испытаниях не проверяются только 4 - это пироклапаны, которые проверяются электрическим методом "обтекания". Проведение холодных технологических испытаний дозволяет проверить точность настройки сигнализаторов давления и редуктора, правильность адресовки, состояния магистралей и электрических цепей.
С учетом объема проверок при контрольных испытаниях двигателей, холодных технологических испытаний ступеней, совместных автономных и комплексных испытаний систем ракеты с системами стартового комплекса и бортовой системы управления, проверок на этапе предстартовой подготовки вплоть до "контакта подъема" в полном объеме проверяются 10 систем, в неполном - еще 10. По системам неполной проверки: система рулевых приводов в составе пакета проверяется с качанием камер, но с технологической схемой управления; система основного наддува проверяется, но не на полное рабочее время, в том числе и при огневых испытаниях, этот недостаток парируется дублированием клапана наддува и резервированием системы в целом; система измерений на работоспособность ракеты не влияет; система управления расходом топлива дублирована и резервирована по элементам, например, в датчике используются 6 поплавков, отказ может быть при нарушении герметичности или одновременного завивания трех поплавков; система аварийного слива проверяется только при криогенной температуре и давлении в баке и опробуется при заправке.
Надежность конструкции модульной части подтверждается многократностью ресурса при отработке в рамках программы обеспечения надежности и системой многократного контроля каждого элемента. Дефекты материалов двигателя выявляются при контрольно-технологических испытаниях двигателя.
До срабатывания контакта подъема при старте на ракете контролируются почти все системы блоков А, кроме систем основного наддува, управления расходом топлива и рулевых приводов. В процессе подготовки в автоматическом режиме производится 11 раз опрос состояния систем с контролем исполнения команд и возможностью прекращения подготовки при обнаружении неудовлетворительного состояния.
За период изготовления модульной части блока А была отработана конструкторская документация и проверена технологичность заложенных конструкторских решений. Разработаны около 2600 технологических процессов, спроектировано около 7000 единиц оснастки.
Уровень унификации модульной части блока А с ракетой-носителем "Зенит", летные испытания которого должны были по планам опережать работы по сборке ракеты ⌠Энергия■, составляет 0,75. Конструкция баков модульной части блока А предусматривает применение идентичных с первой ступенью ракеты "Зенит" заготовок основных и силовых элементов, шпангоутов, днища, обечаек, шаробаллонов, трубопроводов, автоматики. Преемственность по технологическим процессам - свыше 80, по оборудованию -100, по специальному оборудованию - 90 %.
Контрольно-технологические испытания двигателей РД-0120 и РД-170 были усложнены и включали в себя проведение двух испытаний каждого двигателя. Второе испытание введено для сопоставления параметров и характеристик при двух идентичных испытаниях и установления факта их стабильности и достижения точности настройки двигателя путем поднастройки по результатам первого огневого испытания и проверки вторым пуском. На двигателях РД-170 после проведения огневых испытаний проводится чистка внутренних полостей двигателя от остатков компонентов топлива. Статистика проведения контрольных технологических испытаний двигателей свидетельствует, что в ходе их выявляется значительное количество неисправностей производственно-технологического характера, вплоть до аварийного исхода. Огневые испытания двигателей, являясь неотъемлемой частью производственного процесса, обеспечивают должный уровень надежности и безаварийности.
Таким образом, контрольно-технологические огневые испытания двигателей РД-0120 и РД-170, без переборки перед поставкой, холодные технологические испытания пневмогидравлической системы блоков Ц и А и контрольные испытания на заключительном этапе изготовления ступеней, контрольные испытания ракеты в целом на старте, а также контроль процессов подготовки ракеты к пуску, автоматический контроль срабатывания агрегатов автоматики и работы двигателей в ходе подготовки к пуску и при запуске двигателей до команды "Главная" с помощью бортовой системы и других систем управления комплексом позволяют в достаточно полном объеме провести проверку правильности функционирования двигательных установок блоков А и Ц.
Потенциальные же возможности огневых технологических испытаний как операции контроля сводятся к определению работоспособности конструкции при нагружении ее в стендовых условиях функционирования ступени и зависят от степени приближения их к штатным.
На основе анализа результатов огневых стендовых испытаний экспериментальных блоков Ц типа 5С установлено, что уровень и время действия акустического и вибрационного воздействия при проведении огневых испытаний не превышает нормы, установленные для летных ракет-носителей "Энергия", кроме донной защиты. Время действия вибронагрузок на донную защиту блока Ц в 12 раз превышает время их действия при штатной работе ракеты. Этот факт стал одним из решающих при определение целесообразности огневых испытаний пакета.
По результатам анализа всей имеющейся статистики отечественных ракет-носителей и баллистических ракет, не имея общепринятых принципов, критериев, методов, алгоритмов, позволяющих проводить однозначную классификацию статистики пусков с точки зрения оценки возможности выявления и устранения за счет проведения комплексных контрольных мер конкретных конструкторских недоработок и производственных дефектов, было установлено: доля выявляемых дефектов при контрольно-технологических испытаниях двигателей составляет 53 %, при холодных технологических испытаниях пневмогидравлической системы, автономных и комплексных испытаниях и предполетном контроле - 47 %. Статистическая выборка сделана тем же методом по 3722 пускам ракет-носителей и баллистических ракет, при этом суммарное количество ракетных блоков в этих пусках составляет 13626.
Однако существуют отказы и после проведения всех видов такого рода автономных и комплексных испытаний. Речь идет об отказах, которые могут возникнуть в связи с нарушением принципа прекращения доступа к системам после проведения контрольных операций. Тогда остается два варианта - или выявлять этот отказ в период проведения циклограммы подготовки и пуска ракеты, или проводить огневой технологический пуск. При исходе испытаний или пуска с аварией, да еще со взрывом, встает вопрос, целесообразно ли методом взрыва выискивать дефект. Абсурд. Значит, мы по кругу возвращаемся к принципу наименьшего ущерба в любой ситуации. Если причина аварии проявилась при огневых операциях, то эти испытания должны быть проведены на огневом стенде, а не на стенде огневых испытаний ступени и тем более не на огневом стенде пакета.
Следует отметить к этому, что в отечественной ракетной технике нет опыта в проведении дефектации блоков после огневых испытаний, в связи с чем нет полной гарантии, что образовавшиеся дефекты будут обнаружены и что при осмотре не будут внесены новые дефекты. Значит, в любом случае, должна быть конструкция, которая позволяла бы проведение огневых испытаний без последующих замен элементов и узлов.
Статистика показывала, что в ходе диагностики материальной части после проведения огневых испытаний собранной ракеты привносится большое количество дополнительных дефектов. Повреждаются теплоизоляция, датчики системы измерений, кабельная сеть, целостность пневмо-гидромагистралей. И это все помимо естественного уменьшения располагаемого ресурса в ходе испытаний. Последнее соображение носит принципиальный характер.
Решение вопроса о целесообразности проведения огневых технологических испытаний ракет зависит от ряда условий и не может быть однозначным. Ссылки на тот или иной опыт - будь то американский, с отработкой носителя "Сатурн-5", или наш, с носителем Н-1, - не учитывают в полной мере конкретных особенностей и возможностей, складывающихся в ракетной технике в тот или иной период не состоятельны.
Американцы, по имеющейся информации, пошли на обширную программу стендовых испытаний ступеней при создании носителя "Сатурн-5", имея в своем распоряжении ряд стендов и не закончив автономную отработку маршевых двигателей этого носителя. По опубликованным данным, в случае аварии на стенде он мог быть восстановлен за 3 - 4 месяца.
Есть логика и в проведении ими огневых приемочных испытаний орбитального корабля системы "Спейс Шаттл", подготовленного к запуску. Твердотопливные же ускорители не могут подвергаться огневым испытаниям в составе собранного и подготовленного к пуску носителя - это очевидно. Кроме того, их надежность оценивается американскими специалистами настолько высоко, что в документах Конгресса она условно принята равной единице. Коэффициент многоразовости по отдельным агрегатам маршевых двигателей орбитального корабля системы "Спейс Шаттл" существенно отличается от 1, ряд агрегатов меняется после каждого полета, имеются конструктивные особенности, связанные с наличием подвесного топливного отсека и разъемными соединениями топливных магистралей - все это делает оправданным огневую проверку подготовленного к старту орбитального корабля.
Неудачи в ходе летных испытаний ракеты Н-1 имели место при не до конца отработанных маршевых двигателях и недостаточном общем объеме наземной экспериментальной отработки носителя. Только по результатам четвертого пуска, например, специалисты пришли к выводу о необходимости установки демпфирующих устройств в расходных магистралях кислорода на первой ступени. После первых пусков проводились работы по существенному повышению мощности двигателей управления по крену на первой ступени. Весьма спорными и не вполне отработанными были конструктивные и принципиальные решения по системе раннего предупреждения аварии - КОРД.
Надежность, безотказность, безаварийность и безопасность ракет-носителей обеспечивается большим числом наземной экспериментальной отработки. Исследования и испытания проходят все системы и агрегаты комплекса. Первый этап испытаний -автономные, на специальных многочисленных стендах. Виды испытаний: конструкторско-доводочные, чистовые, контрольно-технологические, контрольно-выборочные, испытания на надежность и ресурс, прочностные и климатические испытания. На собранных и подготовленных к пуску ступенях ракеты-носителя проводится значительный объем электроиспытаний и так называемые холодные технологические испытания. В ходе этих испытаний проверяется функционирование всех магистралей и клапанов в процессе имитации штатного функционирования пневмо-гидросхемы.
Возникший вопрос о необходимости и целесообразности проведения огневых стендовых испытания полностью собранных ступеней, а в случае "пакетной" схемы - и всего носителя в целом, особенно актуален, но неоднозначен ответ на этот вопрос для носителей тяжелого и сверхтяжелого классов.
С одной стороны, учитывая высокую стоимость таких разработок и собственно материальной части, риск потери и носителя, и полезного груза даже в ходе первых пусков должен быть сведен к минимуму. С этой точки зрения полезно убедиться в работоспособности всего комплекса в целом в наземных условиях, проведя серию огневых стендовых испытаний. С другой стороны, созданы уникальные стенды, стоимость которых в много раз превышает стоимость самой ракеты. А если стенд один и в ходе испытаний будет выведен из строя, то на время его восстановления затормозится работа всей кооперации. Ведь при серьезной аварии восстановление стенда могло занять несколько месяцев - до года.
Неоднозначность ответа привела к необходимости создания специальной комиссии, которая была утверждена решением Военно-промышленной комиссии Президиума Совмина. Председателем комиссии был назначен академик, вице-президент Академии наук К.В.Фролов, в комиссию вошли ведущие ученые страны, специалисты в областях ракетной техники, авиации, ядерной науки и, естественно, разработчики ракеты и генеральные заказчики.
Вывод комиссии однозначно подтверждал необходимость выполнения определенного (необходимого и достаточного) объема экспериментальной отработки всех элементов, агрегатов, систем и ракеты в целом до выхода на огневые стендовые испытания. Это подтверждение было важным для разработчиков как вспомогательное оружие в борьбе за полноту отработки и с поползновениями некоторых организаторов к ее сокращению. Справедливости ради - этот пункт не оспаривался никем.
Так же бесспорным было решение о программе огневых стендовых испытаний ступеней, как конструкторских, неизбежных, входящих в план экспериментальной отработки комплекса.
При этих двух условиях и с учетом того, что есть виды нагрузок на ракету, возникающие при проведении огневых предполетных испытаний на стенде, которые существенно превышают полетные, и ракета не выдержит их без переработки ее конструкции, апологеты этих испытаний согласились на первых пусках их не проводить. Последний довод был больше той каплей, которая склонила оппонентов к решению идти вперед. Дело в том, что упоминавшиеся повышенные нагрузки на донный экран блока Ц могли бы быть парированы доработкой, которая осуществлялась несложно, а остальные утверждения о прочности комлевой части этого же блока не имели оснований В пылу спора эти заявления были сделаны генеральным конструктором. Это был тот тезис, который был оправданием для генерального заказчика перед... Перед кем - вернемся к этому ниже.
Среди апологетов проведения предполетных огневых испытаний были не только заказчики, которые в принципе стоят на страже качества и надежности, и в этом их упрекнуть нельзя. Даже более - следует их благодарить, потому что только в обстановке спора если и не рождается истина, то укрепляется принимаемое решение, и настаивающие на нем сами вынуждены еще и еще раз рассматривать самые невозможные доводы и проверять себя в утверждениях.
Комиссия сыграла весьма полезную роль. Константин Васильевич Фролов сумел свести бурные страсти к единому мнению.
Другая часть апологетов - среди самих разработчиков, которые в свое время закладывали эти виды испытаний в программу. Для них были еще свежа драма Н-1. Эта часть не заняла твердой позиции, но, видимо, оставила за собой право высказать свое отношение к ломке программы. Боролись боязнь и смысл. Но нельзя же ради боязни поступаться здравым смыслом. Сторонниками исключения предполетных огневых проверок были организаторы разработки ракеты-носителя и блоков, а соглашались выполнять все условия по доведению до нужного уровня надежности двигателисты.
У разработчиков системы управления были свои проблемы.
Настаивающие на проведении огневых предполетных испытаний ракеты на специальном стенде в более узком кругу твердили, что главной причиной неудач с Н-1 было отсутствие такого стенда. Если будет принято решение отказаться от стенда для предполетных испытаний, то какая цена выводам по Н-1. И последний довод: если будет авария, то имейте в виду - прокурор вступит в силу...
Да... предупреждение не техническое, но, как и авария, имеет свою степень вероятности.
В работе комиссии участвовал академик Валерий Алексеевич Легасов, который постоянно предупреждал, что любая техническая система такого рода на пороге ее эксплуатации должна иметь надежность достаточно высокую и приводил в пример действующие системы атомных электростанций, у которых статистическая надежность была на два порядка выше, чем у нашей системы. Он нас отрезвлял... Мы тогда, конечно, не подозревали, что через несколько месяцев произойдет трагедия в Чернобыле. Даже такие системы могут терпеть аварии. Абсолютно надежных систем нет, но опять же приходит на ум довод в пользу стремления уменьшить размеры возможного ущерба.
Кстати, 5 мая 1986 года мы были очевидцами реакции общественности Киева на аварию в Чернобыле, произошедшую несколькими днями раньше. Железнодорожный вокзал был забит желающими выехать из города. Кто-то усиленно устрашал население. Поливальные машины регулярно обмывали улицы и деревья водой. Нас поселили на верхних этажах гостиницы - менее опасно. Мы ни по каким признакам не ощущали этой опасности. На базаре продавали первые овощи - редиску, огурцы (видимо, парниковые), все было дешево. На заводе КРЗ, куда мы прибыли самолетом из Байконура во главе с министром, режим работы никак не изменился. Гостеприимный Д.Г.Топчий, как всегда, по-украински тепло принимал гостей, правда, с начальством. Завод производил аппаратурную часть системы управления ракеты "Энергия". Были проблемы.
Дмитрия Гавриловича я знал давно - еще по системам боевых ракет. Рачительный хозяйственник и дальновидный директор крупного радиозавода.
Чернобыль нас не охладил, а скрепил в понимании необходимости реализации программы ракеты "Энергия" по нашему плану.
В это время полным ходом шло изготовление ракеты 6СЛ. Реализовывался вариант "пробного полета". Мы его назвали "опережающим". По нашим доводам, опережающим летные испытания комплекса в целом - как экспериментальный пуск. Нам от этого пуска надо было хотя бы тридцать секунд полета. Эти с давали нам многое: во-первых, вся бортовая система, в то числе двигатели, к этому времени (даже раньше) уже находятся в установившемся режиме полета, и даже если бы произошла авария, то и тогда мы получили бы ценнейший материал для изучения работы сложнейшей системы; во-вторых, по истечении 30 секунд полета уникальный стенд-старт находился бы в безопасном состоянии - это было главным.
Пробивать идею "опережающего пуска" активно взялся О.Д.Бакланов. Сколько было совещаний и бесед у него в кабинете с А.А.Максимовым... Мы, участвуя в этих "задушевных" встречах, вооружались каждый раз новыми доводами. К пуску приближались постепенно - шаг за шагом.