Dzisiaj, 15 listopada, mija 22. rocznica pierwszego i jedynego lotu naszego kosmicznego statku transportowego wielokrotnego użytku „Buran”. A także drugi i ostatni lot superciężkiej rakiety nośnej Energia.
Stali czytelnicy wiedzą, że to wydarzenie nie może umknąć mojej uwadze, ponieważ brałem udział w pracach nad „Buranem”, pracując w moskiewskim eksperymentalnym biurze projektowym „Mars”. Chociaż nie w najbardziej „ostrzejach”. W hotelu „Ukraina” odbył się bankiet, w którym świętowaliśmy to wydarzenie, które było dla nas naprawdę wspaniałe. I były plany na następny lot, też bezzałogowy, ale znacznie dłuższy, i nad tymi planami była praca.
A potem była mroczna ponadczasowość, a potem, w 1993 roku, program został zamknięty…
Nie pisałem jeszcze o samym Buranie, chociaż rozdział o nim jest kolejnym w mojej niedokończonej serii o historii projektów załogowych statków wielokrotnego użytku. Pisał jednak o historii jej powstania, a także o rakiecie Energia. A teraz nie będę pisał o „Buran” jako takim, bo to nie powinien być post na blogu, ale prawdziwy artykuł, a może więcej niż jeden. Ale postaram się pokazać obszar odpowiedzialności naszego działu.
Zrobiliśmy to, co zapewniło ZSRR, prawdopodobnie jedyny wyraźny priorytet dla wszystkich w stosunku do amerykańskiego wahadłowca. My, nasz dział, wykonaliśmy kompleks algorytmiczny i programowy do automatycznego lądowania „Buran”. O ile mi wiadomo, Amerykanie mają taki reżim, ale nigdy ich nie stosowano. Ich wahadłowce były zawsze lądowane przez pilotów.
Teraz, jak rozumiem, zadanie lądowania bez udziału załogi zostało rozwiązane – w końcu lądują drony, także te duże. Ale moim zdaniem samoloty pasażerskie nadal nie lądują „automatycznie”. I wtedy, wiem na pewno, dobrze wyposażone lotniska mogłyby wynieść dobrze wyposażone samoloty na wysokość 15 metrów. Następna jest załoga. Zadanie pogorszył fakt, że jakość aerodynamiczna "Buran" na poddźwiękowym była około połowa jakości ówczesnego samolotu pasażerskiego - 4, 5 w porównaniu z 8-10. Oznacza to, że statek był „dwa razy bardziej zbliżony do żelaza” niż normalny samolot pasażerski. Co nie jest zaskakujące, gdy porównasz ich kształt.
Automatyczne lądowanie 100-tonowego whoppera to bardzo trudna sprawa. Nie robiliśmy żadnego sprzętu, jedynie oprogramowanie do trybu lądowania - od momentu osiągnięcia (podczas zniżania) wysokości 4 km do zatrzymania się na pasie startowym. Postaram się krótko opowiedzieć, jak powstał ten algorytm.
Najpierw teoretyk pisze algorytm w języku wysokiego poziomu i testuje go z przypadkami testowymi. Algorytm ten, napisany przez jedną osobę, jest „odpowiedzialny” za jedną stosunkowo niewielką operację. Następnie jest łączony w podsystem i przeciągany na stanowisko modelarskie. Na stoisku „wokół” działającego, pokładowego algorytmu znajdują się modele – model dynamiki aparatu, modele organów wykonawczych, układów sensorycznych itp. Są one również napisane językiem wysokiego poziomu. W ten sposób podsystem algorytmiczny jest testowany w „locie matematycznym”.
Następnie podsystemy są składane i ponownie sprawdzane. A następnie algorytmy są „tłumaczone” z języka wysokiego poziomu na język pojazdu pokładowego (BCVM). Aby je sprawdzić, już w hipostazie programu pokładowego znajduje się kolejne stanowisko modelarskie, w skład którego wchodzi komputer pokładowy. A wokół niej jest to samo - modele matematyczne. Są one oczywiście modyfikowane w porównaniu do modeli w czysto matematycznej ławce. Model „kręci się” w komputerze mainframe ogólnego przeznaczenia. Nie zapominaj, że były to lata 80., komputery osobiste dopiero się zaczynały i były bardzo energooszczędne. To był czas mainframe, mieliśmy parę dwóch EC-1061. A do komunikacji pojazdu pokładowego z modelem matematycznym w uniwersalnym komputerze potrzebny jest specjalny sprzęt, który jest również potrzebny jako element stanowiska do różnych zadań.
Nazwaliśmy to stanowisko półnaturalne - wszak w nim oprócz całej matematyki był prawdziwy komputer pokładowy. Zaimplementował tryb działania programów pokładowych, bardzo zbliżony do trybu czasu rzeczywistego. Wyjaśnienie zajmuje dużo czasu, ale dla komputera pokładowego było to nie do odróżnienia od „rzeczywistego” czasu rzeczywistego.
Pewnego dnia pozbieram się i napiszę, jak działa tryb modelowania półnaturalnego - w tym i innych przypadkach. Tymczasem chcę tylko wyjaśnić skład naszego działu – zespołu, który to wszystko zrobił. Miał złożony dział, który zajmował się czujnikami i systemami wykonawczymi zaangażowanymi w nasze programy. Istniał dział algorytmiczny - oni faktycznie pisali algorytmy pokładowe i opracowywali je na ławce matematycznej. Nasz dział zajmował się a) tłumaczeniem programów na język komputera pokładowego, b) tworzeniem specjalnego sprzętu do stanowiska półnaturalnego (tu pracowałem) ic) programami do tego sprzętu.
Nasz dział miał nawet własnych projektantów, którzy sporządzali dokumentację do produkcji naszych bloków. I był też dział, który zajmował się obsługą wspomnianej pary EC-1061.
Produktem wyjściowym wydziału, a więc i całego biura projektowego w ramach tematu „burza”, był program na taśmie magnetycznej (lata 80. XX wieku!), który został dopracowany.
Dalej - jest to stanowisko przedsiębiorstwa-dewelopera systemu sterowania. W końcu jasne jest, że system sterowania samolotu to nie tylko komputer pokładowy. Ten system wykonało znacznie większe przedsiębiorstwo niż my. Byli twórcami i „właścicielami” komputera pokładowego, wypchali go różnymi programami, które wykonują całą gamę zadań związanych z kontrolowaniem statku, od przygotowania przed startem do wyłączenia systemów po lądowaniu. A dla nas, nasz algorytm lądowania, w tym komputerze pokładowym, przeznaczono tylko część czasu komputera, równolegle (a dokładniej, powiedziałbym, quasi-równolegle) działały inne systemy oprogramowania. W końcu, jeśli obliczamy trajektorię lądowania, nie oznacza to, że nie musimy już stabilizować aparatury, włączać i wyłączać wszelkiego rodzaju sprzętu, utrzymywać warunki termiczne, generować telemetrię i tak dalej, i tak dalej. …
Wróćmy jednak do wypracowania trybu lądowania. Po przepracowaniu w standardowym, nadmiarowym komputerze pokładowym w ramach całego zestawu programów, zestaw ten został przetransportowany na stanowisko przedsiębiorstwa-dewelopera statku kosmicznego Buran. I było stoisko, zwane pełnowymiarowym stoiskiem, w które zaangażowany był cały statek. Kiedy programy były uruchomione, machał elevonami, nucił napędami i tak dalej. A sygnały pochodziły z prawdziwych akcelerometrów i żyroskopów.
Potem widziałem dość tego wszystkiego na akceleratorze Breeze-M, ale na razie moja rola była dość skromna. Nie wyjeżdżałem poza moje biuro projektowe…
Więc minęliśmy stoisko pełnowymiarowe. Myślisz, że to wszystko? Nie.
Dalej było latające laboratorium. To Tu-154, którego system sterowania jest skonfigurowany tak, aby samolot reagował na działania sterujące generowane przez komputer pokładowy tak, jakby to nie był Tu-154, a Buran. Oczywiście istnieje możliwość szybkiego „powrotu” do normalnego trybu. „Buransky” był włączony tylko na czas trwania eksperymentu.
Zwieńczeniem testów były 24 loty Burana, wykonane specjalnie na ten etap. Nosił nazwę BTS-002, posiadał 4 silniki z tego samego Tu-154 i mógł startować z samego pasa startowego. Usiadł w procesie testowania, oczywiście z wyłączonymi silnikami, - w końcu „w stanie” statek kosmiczny siedzi w trybie planowania, nie ma na nim silników atmosferycznych.
Złożoność tej pracy, a raczej naszego kompleksu algorytmiczno-programowego, można zilustrować następująco. W jednym z lotów BTS-002. leciał "na program", aż podwozie główne dotknęło pasa. Następnie pilot przejął kontrolę i obniżył kolumnę nosową. Następnie program włączył się ponownie i całkowicie zatrzymał urządzenie.
Nawiasem mówiąc, jest to całkiem zrozumiałe. Gdy urządzenie znajduje się w powietrzu, nie ma ograniczeń w obrocie wokół wszystkich trzech osi. I zgodnie z oczekiwaniami obraca się wokół środka masy. Tutaj dotknął listwy kołami głównych rozpórek. Co się dzieje? Rotacja rolki jest teraz w ogóle niemożliwa. Obrót nachylenia nie odbywa się już wokół środka masy, ale wokół osi przechodzącej przez punkty styku kół i nadal jest swobodny. A obrót wzdłuż toru jest teraz w sposób złożony określony przez stosunek momentu skrętu steru do siły tarcia kół o listwę.
Oto taki trudny reżim, tak radykalnie odmienny zarówno od lotu, jak i biegania po pasie „w trzech punktach”. Bo gdy przednie koło też spada na pas, to – jak w żartie: nikt nigdzie się nie kręci…
… dodam, że problemy, zrozumiałe i niezrozumiałe, ze wszystkich etapów testowania zostały nam przyniesione, przeanalizowane, wyeliminowane i ponownie poszły wzdłuż całej linii, od stanowiska matematycznego do BTS w Żukowskim.
Dobrze. Wszyscy wiedzą, że lądowanie było bezbłędne: błąd czasowy 1 sekunda - po trzygodzinnym locie! - odchylenie od osi pasa 1, 5 m, w zasięgu - kilkadziesiąt metrów. Nasi faceci, ci, którzy byli w KDP - to jest budynek usługowy przy pasie - powiedzieli, że uczucia były - słowa nie mogą być wypowiedziane. Mimo to wiedzieli, co to jest, ile rzeczy zadziałało właśnie tam, jakie miliony powiązanych ze sobą wydarzeń wydarzyły się w odpowiedniej relacji, aby doszło do tego lądowania.
Powiem też: „Buran” odszedł, ale doświadczenie nie zniknęło. Dzięki tej pracy wyrósł wspaniały zespół najwyższej klasy specjalistów, w większości młodych. Ładunek z niego był taki, że zespół nie rozpadł się na ziemię w trudnych latach, a to umożliwiło właśnie w tym czasie stworzenie systemu sterowania dla górnego stopnia „Breeze-M”. To już nie był system oprogramowania, był już nasz własny komputer pokładowy i bloki, które sterowały wszystkimi maszynami pokładowymi - silnikami, petardami, powiązanymi systemami innych programistów itp. I zrobiliśmy kompleks naziemny do sprawdzania i wstępnego uruchamiania górnego scena.
Oczywiście „Breeze” została wykonana przez KB dla wszystkich. Ale bardzo ważną rolę, przede wszystkim w tworzeniu kompleksu oprogramowania, odegrali ludzie z Buran - ludzie, którzy zbudowali i udoskonalili w trakcie eposu Buran samą technologię wykonywania wielu prac przy udziale setek osób. specjaliści z kilkudziesięciu różnych profili. A teraz biuro projektowe, które sprawdziło się, ma dużo pracy …
