The reusable block And

The project provided repeated application of blocks of the first step. It was represented, that a problem of return from a trajectory of this block less complex{difficult}, than return of the orbital ship or the central block. Recurrence at once affected structure of the block, on execution{performance} of the pneumatichydraulic scheme{plan}, a control system. There were additional specific systems. Requirements to the engine of this block have raised{increased}. The mid-flight engine should provide not less tenfold work in a flight mode, and in view of necessity of carrying out of control technological tests the quantity{amount} of inclusions of the engine reached{achieved} twenty times. It was the basic problem of maintenance of reliable working capacity of the engine at repeated inclusion. The big stock of a resource was required. The problem{task} of management and its{his} landing{planting} to a surface of the Earth was considered as the block a simple engineering problem{task}. Therefore the problem многоразовости the block began with achievement of high working capacity of mid-flight engines with a long resource of their use.
At all technological checks of the block during manufacturing, checks in the collected condition, in structure of a package and on start before refuelling the pneumatichydraulic scheme{plan} of maintenance of work of the engine and management of all automatics of the block and the engine was carried out as system of repeated inclusion. The system had no disposable elements, except for valves and the units working either in emergency operation, or at maintenance of start of the engine. Working capacity of the block in conditions of recurrence, and also a control system was provided.
The analysis of possible{probable} variants of rescue of rocket blocks of the first step has led to application of parachute system. At a choice of variants the expediency of rescue параблоков or separate landing{planting} to the Earth each block, rescue of all block or its{his} part, for example, the engine, under the scheme{plan} of rescue was estimated{appreciated}: with reduction of "Buran" a landing strip or in advance prepared platform, or without reduction - with landing{planting} in a zone of falling of blocks of the first step. Variants and on a way of descent{release} were estimated{appreciated}: with planning параблока, the separate block, by means of parachute system either парашютно-jet, or jet. Means of reduction - a wing, an operated parachute. Variants on control facilities were estimated{appreciated}: aerodynamic rudders with use of quality of a wing or a parachute and correcting{adjusting} engines. Braking in an atmosphere - the case, a wing, a parachute, щитками. Landing{planting} - horizontal, vertical, on the chassis or амортизирующем the device. Finally were defined{determined}: rescue individually for each block, braking, decrease{reduction} and landing{planting} in a zone of alienation for blocks And - by means of parachute system with application of engines of soft landing{planting} to amortisation racks of the block.


Six-minute videofilm " Rescue of blocks And ", created on the basis of computer modelling

The scheme{plan} of returning of blocks of A.Primerno on 135-th second of flight occurs{happens} branch параблоков at height of the order of 50 km, thus speed of movement параблоков is a little more than 1800 km/s. On 150-165-й seconds there is a division of blocks and their cultivation at height of 65-70 km, speed - 1760-1720 km/s. Before an input{entrance} dense layers of an atmosphere at height of the order of 80 km at speed of movement of 1650 km/s join system of orientation. The block in this connection is equipped with a control system and газо-jet orientation. The block goes to an atmosphere a nose a part which has a corresponding{meeting} heat-shielding. The block enters into dense layers of an atmosphere with a speed of 1780 km/s, preliminary having involved a brake parachute. With 285-th till 450-th seconds there is a movement to a brake parachute and decrease{reduction} to height of the order of 5 km. Speed on this site decreases up to 70 km/s. At this height the basic multidome parachute is entered. Power{force} slings are fixed at a back end face of the block. The block decreases a nose in a direction of movement, speed falls up to 30 - 20 km/s. At height of 3-4 km occurs{happens} "перецепка" a parachute: the unit of fastening of a parachute is displaced to the centre of gravity of the block. The block lands in horizontal position with a speed of 13-19 km/s. Amortisation racks are established{installed} into position. At height of 30-50 m on a command{team} of the control system which are watching{are keeping up} height, join engines of soft landing{planting}. Landing{planting} is carried out through 11-12 minutes after start of a rocket.


The block And: illustrations from the contract design

By development of the block And at a stage of addition to the contract design (1979) it has been revealed, that representation existed for that period about the scheme{plan} of rescue does not meet the requirements under mass characteristics. The scheme{plan} has appeared complex{difficult} in the constructive attitude{relation}, insufficiently reliable and did not provide due management of the block after branch. Therefore, after additional studies and discussions with enterprise Minaviaproma, the decision on carrying out of research works on development of the supersonic parachute brake device was accepted. It was provided to carry out research of technological and constructional properties of a material of the VIRTUAL COMPUTER SYSTEM of which it was planned to make parachutes, and летную working off of model on experimental product Т6К.
The works spent in НПО of "Energia", have shown, that the problem of increase of thermostability of a fabric can be solved drawing on this material of composite heat-shielding structure on the basis of water-containing microcapsules. Samples of such fabric have been made{produced} and tests in ЦАГИ are spent.
In a design of the block And, prepared in flight, elements of parachute system of landing{planting} have already been incorporated. After flight experts, especially foreign, will constantly ask a question - " what is this design heaps on the block in area a nose and tail parts? " It is two built in containers for accommodation of parachutes, means of a landing and a control system. In the first flights they have been filled by the measuring equipment.
Then, during search of the best decision, it became clear to us, that it is necessary to search for cardinal ways and variants. Complicated creation of means of return of blocks And that landing{planting} of these blocks should be carried out on a firm ground and at practically zero overloads. It was necessary to pay for it in weight of a useful design of a rocket. Researches of other variants - not simple, and more effective were coming.
Transition to Space Shuttle

It is necessary to note, that maintenance of rescue of is firm-fuel rocket accelerators of system " Space Shuttle " at their falling in waters of Atlantic with the subsequent transportation (a sea tow) is more simple engineering problem{task} in comparison with maintenance of soft landing{planting} lateral blocks " And " of a rocket complex of "Energia-buran".

Original version of the text

Многоразовый блок А

Проектом предусматривалось многократное применение блоков первой ступени. Представлялось, что проблема возврата с траектории этого блока менее сложная, чем возврат орбитального корабля или центрального блока. Многократность сразу же сказывалась на структуре блока, на исполнении пневмогидравлической схемы, системе управления. Появлялись дополнительные специфичные системы. Повысились требования к двигателю этого блока. Маршевый двигатель должен был обеспечивать не менее десятикратной работы в полетном режиме, а с учетом необходимости проведения контрольных технологических испытаний количество включений двигателя достигало двадцати раз. Это была основная проблема обеспечения надежной работоспособности двигателя при многократном включении. Требовался большой запас ресурса. Задача управления блоком и его посадка на поверхность Земли считалась простой инженерной задачей. Поэтому проблема многоразовости блока начиналась с достижения высокой работоспособности маршевых двигателей с длительным ресурсом их использования.
При всех технологических проверках блока в процессе изготовления, проверок в собранном состоянии, в составе пакета и на старте перед заправкой пневмогидравлическая схема обеспечения работы двигателя и управления всей автоматикой блока и двигателя выполнялась как система многократного включения. Система не имела одноразовых элементов, кроме клапанов и агрегатов, срабатывающих или в аварийном режиме, или при обеспечении запуска двигателя. Работоспособность блока в условиях многократности, а также системы управления обеспечивалась.
Анализ возможных вариантов спасения ракетных блоков первой ступени привел к применению парашютной системы. При выборе вариантов оценивалась целесообразность спасения параблоков или раздельной посадки на Землю каждого блока, спасения всего блока или его части, например, двигателя, по схеме спасения: с приведением "Бурана" на посадочную полосу или на заранее подготовленную площадку, или без приведения - с посадкой в зоне падения блоков первой ступени. Оценивались варианты и по способу спуска: с планированием параблока, отдельного блока, с помощью парашютной системы или парашютно-реактивной, или реактивной. Средства приведения - крыло, управляемый парашют. Оценивались варианты по средствам управления: аэродинамическими рулями с использованием качества крыла или парашюта и корректирующими двигателями. Торможение в атмосфере - корпусом, крылом, парашютом, щитками. Посадка - горизонтальная, вертикальная, на шасси или амортизирующем устройстве. В конечном счете определились: спасение индивидуально для каждого блока, торможение, снижение и посадка в зону отчуждения для блоков А - с помощью парашютной системы с применением двигателей мягкой посадки на амортизационные стойки блока.


Шестиминутный видеофильм "Спасение блоков А", созданный на основе компьютерного моделирования

Схема возвращения блоков А. Примерно на 135-й секунде полета происходит отделение параблоков на высоте порядка 50 км, при этом скорость движения параблоков немного более 1800 м/с. На 150-165-й секундах происходит разделение блоков и их разведение на высоте 65-70 км, скорость - 1760-1720 м/с. Перед входом в плотные слои атмосферы на высоте порядка 80 км при скорости движения 1650 м/с включается система ориентации. Блок в этой связи оснащается системой управления и газо-реактивной ориентации. Блок направляется в атмосферу носовой частью, которая имеет соответствующую теплозащиту. Блок входит в плотные слои атмосферы со скоростью 1780 м/с, предварительно задействовав тормозной парашют. С 285-й по 450-ю секунды происходит движение с тормозным парашютом и снижение до высоты порядка 5 км. Скорость на этом участке уменьшается до 70 м/с. На этой высоте вводится основной многокупольный парашют. Силовые стропы закреплены на заднем торце блока. Блок снижается носиком по направлению движения, скорость падает до 30 - 20 м/с. На высоте 3-4 км происходит "перецепка" парашюта: узел крепления парашюта смещается к центру тяжести блока. Блок приземляется в горизонтальном положении со скоростью 13-19 м/с. Амортизационные стойки устанавливаются в рабочее положение. На высоте 30-50 м по команде системы управления, следящей за высотой, включаются двигатели мягкой посадки. Посадка осуществляется через 11-12 мин. после старта ракеты.


Блок А: иллюстрации из технического проекта

При разработке блока А на стадии дополнения к техническому проекту (1979 г.) было выявлено, что существовавшее на тот период представление о схеме спасения не удовлетворяет требованиям по массовым характеристикам. Схема оказалась сложной в конструктивном отношении, недостаточно надежной и не обеспечивала должного управления блоком после отделения. Поэтому, после дополнительных проработок и обсуждений с предприятием Минавиапрома, было принято решение о проведении исследовательских работ по разработке сверхзвукового парашютного тормозного устройства. Предусматривалось провести исследование технологических и конструкционных свойств материала СВМ, из которого намечалось изготавливать парашюты, и летную отработку модели на экспериментальном изделии Т6К.
Работы, проведенные в НПО "Энергия", показали, что проблему повышения термостойкости ткани можно решить нанесением на этот материал композиционного теплозащитного состава на основе водосодержащих микрокапсул. Были изготовлены образцы такой ткани и проведены испытания в ЦАГИ.
В конструкции блока А, готовившейся в полет, уже были заложены элементы парашютной системы посадки. После полета специалисты, особенно иностранные, будут постоянно задавать вопрос - "что это за конструкторские нагромождения на блоке в районе носовой и хвостовой частей?" Это - два встроенных контейнера для размещения парашютов, средств приземления и системы управления. В первых полетах они были заполнены измерительной аппаратурой.
Тогда, в период поиска лучшего решения, нам стало ясно, что следует искать кардинальные пути и варианты. Усложняло создание средств возврата блоков А то, что посадка этих блоков должна была осуществляться на твердый грунт и при практически нулевых перегрузках. За это надо было платить весом полезной конструкции ракеты. Предстояли исследования других вариантов - не простых, а более эффективных.
переход к Space Shuttle

Необходимо отметить, что обеспечение спасения твердо-топливных ракетных ускорителей системы "Space Shuttle" при их падении в воды Атлантики с последующей транспортировкой (морским буксиром) является более простой инженерной задачей по сравнению с обеспечением мягкой посадки боковых блоков "А" ракетного комплекса "Энергия-Буран".