Владимир Бугров
Ведущий конструктор по комплексу «Энергия-Буран»
СОВЕТСКАЯ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ШКОЛА. От «ВОСТОКА» до «БУРАНА»
К 25-летию полета МРКК «Энергия-Буран»
Часть 1.
Триумфальный полет на орбиту многоразового ракетно-космического комплекса «Энергия-Буран» и последующая посадка корабля “Буран”, блестяще выполненные с первой попытки, стали вершиной творчества советской ракетно-космической школы, основанной Сергеем Павловичем Королевым. Ракетно-космическая техника не знает изделий по масштабу и сложности равных МРКК “Энергия-Буран.
Многоразовые ракетно-космические системы должны обеспечивать возвращение на Землю после каждого полета дорогостоящей материальной части и доставку с орбиты различных грузов. Увеличение посадочной массы потребовало отказаться от парашютного метода спуска в атмосфере, и использовать самолетную посадку на аэродром, попасть на который можно, совершив определенный маневр в атмосфере. Экономия от применения многоразовой системы может стать ощутимой при многократном ее использовании и максимальном количестве сохраняемой материальной части. Идеальной многоразовой системой был бы воздушно-космический самолет (ВКС), использующий для взлета, полета в атмосфере и посадки шасси, крылья и другие элементы самолета, а в орбитальном полете состав систем космического корабля. Однако, проблемы создания ВКС, такие как многорежимный двигатель, работающий и в атмосфере и в космосе, чрезмерный нагрев при полете в атмосфере и другие, привели к долгим поискам оптимального варианта объединения самолета с ракетой, начатым в начале прошлого века.
К.Э.Циолковский Ф.А.Цандер, мечтавшие о межпланетных полетах, представляли себе космический корабль крылатым, то есть использующим не только ракетный двигатель, но и подъемную силу крыла. С.П.Королев в 1933 году в ГИРДе практически приступает к созданию ракетоплана – устанавливает ракетный двигатель на планер. В 1940 году на его ракетоплане РП-318-1, был первые в СССР выполнен полет человека на летательном аппарате с жидкостным ракетным двигателем. В 1942 году в ОКБ В.Ф. Болховитинова был создан первый советский ракетный истребитель.
Война внесла свои коррективы. Перед создателями крылатой ракетной техники на первый план выдвинута задача, достичь максимальной не высоты, а дальности для доставки ядерного боезаряда на большие расстояния. М.В.Келдыш, возглавлявший НИИ-1 НКАП, в 1947 году проектирует самолет со стартовым весом 100 т, весом полезной нагрузки – 8 т, с дальностью полета порядка 12000 км. Но комбинация двигателей ЖРД и сверхзвуковых прямоточных ВРД не выдержала конкуренции с газотурбинными ВРД, и проект М.В.Келдыша не был реализован.
С.П.Королев, работая над перспективами развития ракет дальнего действия, приходит к выводу о необходимости создания двухступенчатых межконтинентальных баллистических ракет (МБР) и межконтинентальных крылатых ракет (МКР). При этом делает важный вывод о целесообразности использования существующих баллистических ракет дальнего действия в качестве первой ступени для отделяемой крылатой части, и применения на ней СПВРД в качестве маршевого двигателя.
13 февраля 1953 г. И.В.Сталин подписал Постановление, одобрившее предложения Королева и определившее его главным конструктором МБР и МКР. За год Королев провел проектную разработку, привлек кооперацию, начал изготовление и подготовку к испытаниям экспериментальной крылатой ракеты. Но оценив сложность одновременной работы по двум направлениям, он принимает решение остановиться на баллистических ракетах, а работы по МКР передать в МАП. В 1954 году техническая документация и часть специалистов была передана в ОКБ-301 С.А.Лавочкина. Первый удачный пуск МКР “Буря” состоялся 22 мая 1958 г. Всего проведено 19 пусков, 3 аварийных. “Буря” для своего времени была выдающимся достижением. Она превосходила американский аналог КР “Навахо”. “Бурю” по праву можно считать прототипом нашего “Бурана”, слетавшего через 30 лет в 1988 г., на создание которого ушло 14 лет. На тот период «Буря» самое удачное воплощение идеи комбинации ракеты и самолета. Прорабатывались варианты пилотируемой и возвращаемой второй ступени Но, в негласном соревновании королевская МБР Р-7 одерживала победу над МКР “Бури”. Королев доказал сам себе, что доставлять грузы на большие расстояния выгоднее баллистическими ракетами. 5 февраля 1960 г. вышло Постановление о прекращении работ по “Буре”. А жаль: мы в начале 60-х могли иметь прототип «Бурана».
Через 12 лет интерес к идее объединить самолет с ракетой проявили американцы. 5 января 1972 г. — президент США Ричард Никсон утвердил программу создания многоразовой транспортной космической системы (МТКС) «Спейс Шаттл». Этому предшествовали напряженные дебаты в конгрессе. У программы было много противников, не видевших в многоразовой системе экономической выгоды.
Американский проект сразу же привлек пристальное внимание отечественных специалистов. На заседании Военно-промышленной комиссии (ВПК) в марте 1972 г. единого мнения по проблеме создания у нас аналогичной системы достигнуто не было, В конце апреля 1972 г. состоялось расширенное обсуждение этой проблемы с участием министра общего машиностроения С.А. Афанасьева, представителей головных институтов ЦНИИмаш и ЦНИИИС-50, главных конструкторов В.П.Мишина, В.Н.Челомея. Общие выводы сводились к следующему: — МТКС для выведения полезных грузов на орбиту не эффективны и существенно уступают по стоимости одноразовым РН;- серьезных задач, требующих возврата КА с орбиты, нет; — создаваемая американцами многоразовая космическая система «Спейс Шаттл» реальной стратегической угрозы не несет.
Дальнейшее развитие событий показало, насколько верной оказалась оценка 1972 года. Так кем эта программа была рекомендована правительству, почему мы так упорно второй раз наступаем на те же грабли, как и в случае с лунным проектом, бездумно бросаемся догонять американцев. В 1974-1975 гг. сотрудниками Центра Келдыша было сделано заключение о теоретической способности американского «Шаттла», находящегося на орбите, совершить внезапный нырок в атмосферу и боковой маневр на расстояние до 2000 км, с возможностью нанесения неотвратимого ядерного удара по нашей столице. Если даже допустить, что вывод о возможности такого коварного удара по Москве – был правильным, то вряд ли наш ответ на эту угрозу можно было считать адекватным, учитывая, что полетел «Буран» через 7 лет после «Шаттла».
Руководству страны стало очевидно, что США создают систему, которая не представляет непосредственной угрозы, но может угрожать безопасности страны в будущем. Именно неизвестность будущих задач «Шаттла» обусловили нашу дальнейшую стратегию: обеспечить аналогичные возможности для адекватного ответа будущим вызовам вероятного противника.
Проработки НПО «Энергия» начатые в 1974 г. легли в основу постановления правительства от 17.02.1976 №132-51 о создании Многоразовой Космической Системы МКС (1К11К25, ”Буран “, как она называлась на первых порах). В составе: ракеты-носителя РН (11К25, в дальнейшем «Энергия»), орбитального корабля ОК (11Ф35, в дальнейшем «Буран»), межорбитального буксира (11Ф45) технических и стартовых комплексов, комплексов управления подготовкой и пуском, комплекса управления полетом, посадочного и поискового комплексов. ОК собранный с РН образовывали многоразовый ракетно-космический комплекс МРКК (11Ф36, «Энергия-Буран»).
Заказчиком выступало МО СССР, а головным разработчиком МКС в целом, ОК, включая системы, обеспечивающие орбитальный полет и ракеты — определено НПО «Энергия» генеральный директор – В.Д.Вачнадзе (с 1977г.), генеральный конструктор – В.П.Глушко. НПО «Молния», организованное в МАПе под руководством Г.Е.Лозино-Лозинского, было определено головным разработчиком планера ОК, включая системы, обеспечивающие маневры в атмосфере и посадку. Главным конструктором МКС в НПО «Энергия» был первый заместитель генерального конструктора И.Н.Садовский. Его заместителями были: по кораблю – П.В.Цыбин, по ракете – Я.П.Коляко. В.П.Глушко был главным конструктором двигателя РД-170 для боковых блоков ракеты «Энергия».
В конце 1976 г. был выпущен эскизный проект по МКС. К концу 77 г. разработан технический проект по ОК и в марте 78 г. — по ракете-носителю. До середины 79 г. дорабатывался технический проект по ракете. В 78, 79, 80 г.г. разрабатывалась конструкторская документация, начиналось изготовление комплектующих и огромного количества экспериментальных изделий и установок. В 81,82,83 г.г. проводились автономные испытания всех составных частей ОК и ракеты.
Орбитальный Корабль “Буран” имел в своем составе полный набор систем, обеспечивающих выполнение пилотируемого космического полета экипажу из 4-10 человек, продолжительностью 7-30 суток, по рабочим орбитам с высотами в диапазоне 200-1000 км, при наклонениях от 51 до 110 гр. Вес ОК 105 т. Общая длина «Бурана» — 36.4 м, высота на стоянке — 16.5 м, диаметр окружности, описываемой вокруг поперечного контура фюзеляжа, — 5.6 м, размах крыла — 24 м.
Конструктивная основа ОК – планер, выполненный по схеме моноплан, бесхвостка с низким расположением стреловидного крыла, оснащенный всеми самолетными системами, обеспечивающими динамические операции ОК в атмосфере — автоматически управляемый планирующий спуск, в том числе, выполнение бокового маневра до 2000 км, и горизонтальную посадку на аэродром в районе старта. На наружной поверхности планера устанавливается специальное теплозащитное покрытие в виде плиток из материала на основе углерода и супертонкого кварцевого волокна общим количеством свыше 39 тысяч штук. Максимальные температуры достигают 1250-1650’С. В носовой части корпуса планера расположена герметичная остекленная кабина для размещения экипажа и части аппаратуры. За кабиной в средней части корпуса планера расположен негерметичный раскрывающийся грузовой отсек для груза длиной до 17 м, диаметром до 4,5 м, массой до 30 т при выведении и 20 т при спуске. Для работы с грузом предусмотрен манипулятор.
Важная составная часть ОК, обеспечивающая все динамические операции ОК в орбитальном полете, в том числе, сход с рабочей орбиты для спуска на Землю расположенная в хвостовой части планера, — высокоэнергетическая объединенная двигательная установка (ОДУ), работающая на жидком кислороде и синтетическом углеводороде, В составе ОДУ два двигателя с тягой 8,8 тс. для коррекции орбиты, 38 управляющих двигателей с тягой 400 кгс. для координатных перемещений и разворотов вокруг центра масс, 8 двигателей с тягой по 20 кгс. для точной ориентации. ОДУ, вместе с топливными баками, системами заправки, термостатирования, наддува, забора топлива, транспортировки его к носовым двигателям (часть их установлена там), автоматикой управления, можно считать одной из самых сложных и трудоемких составных частей ОК.
В автономном полете движением «Бурана» управляют четыре компьютера, обеспечивая навигацию и управление работой всех бортовых систем. Система управления полностью автоматическая, экипаж рассматривался как звено, дублирующее автоматику. Главной проблемой при проектировании системы управления было создание программного обеспечения, отработка которого заняла несколько лет.
На «Буране» применено электроснабжение с использованием кислородно-водородных электрохимических генераторов на основе топливных элементов, обеспечивающих непосредственное преобразование химической энергии водорода и кислорода в электроэнергию и воду. Впервые в отечественной практике оно было применено на нашем лунном орбитальном корабле. Мощность вырабатываемой бортовыми источниками электроэнергии — до 30 кВт; предусмотрен аварийный запас в 300 кВт-ч от аккумуляторных источников тока. При разработке системы электроснабжения впервые в мире была разработана система космического хранения водорода и кислорода без потерь.
В состав ОК входило более 600 установочных единиц бортовой аппаратуры, сгруппированных более чем в 50 бортовых систем и объединенных в единый бортовой комплекс; более 1500 трубопроводов, более 2500 жгутов кабельной сети, включающих около 15000 электроразъемов.
Универсальная двухступенчатая ракета-носитель “Энергия” обеспечивает выведение ОК или других грузов в специальном контейнере диаметром 6,7 м. весом 100 т. на исходную орбиту. Ее модификации должны обеспечивать выведение на орбиту полезных грузов массой от 10 до 200 тонн. Именно наличие в составе МРКК самостоятельной универсальной ракеты “Энергия” выгодным образом отличает его от американского Шаттла, для выведения которого на орбиту используются два твердотопливных ускорителя и маршевый двигатель, установленный на корабле, топливо для которого размещено в большом подвесном баке.
Ракета “Энергия” выполнена по пакетной схеме, с боковым расположением полезного груза. Ее составные части: центральный блок Ц (вторая ступень) диаметром 7,75м., длиной 58,7м., с четырьмя однокамерными кислородно-водородными двигателями с тягой каждого 145 тс. у земли и 190 тс. в пустоте; и четыре боковых блока А диаметром 3,9 м с четырехкамерными кислородно-керосиновыми, ракетными двигателями с тягой 740 тс. каждый. Суммарная тяга всех двигателей первой ступени (А и Ц) у земли – 3540 тс. Стартовая масса пакета – 2300 тс. Запуск двигателей разновременный (Ц раньше) с плавным увеличением тяги, с широким диапазоном ее регулирования в полете, и снижением на 50% перед штатным выключением. Изменение траектории движения и стабилизация ракеты с грузом обеспечиваются отклонением вектора тяги, путем качания в двух плоскостях на блоке Ц двигателей, на блоках А камер сгорания. Еще один элемент ракеты, находящийся в ее составе до старта — Блок Я. Его назначение обеспечить расстыковку многочисленных соединений ракеты с наземным оборудованием при старте и снять ответственность за их надежную работу с разработчиков наземного оборудования. К нему пристыковываются нижними торцами блоки А.
Масштаб и сложность МРКК можно представить из следующего: система управления ОК – мощнейший вычислительный комплекс с уникальным программным обеспечением, позволяющим реализовать более 6000 команд, 3000 алгоритмов управления бортовыми системами и 7000 технологических команд; при подготовке к полету контролировалось более 5000 параметров бортовых систем.
Огромное количество организационных и технических вопросов, возникавших в процессе работ, как правило, решались на нужном уровне руководства. Однако, в некоторых вопросах существовала неразбериха, вызванная некоторой двойственностью технического руководства. И.Н.Садовский, будучи главным конструктором системы, должен быть наделен всей полнотой власти, как Королев, в свое время. Но он был подчинен Глушко, как генеральному конструктору НПО, который иногда начинал руководить Садовским, не будучи ракетчиком и юридически не отвечая за разработки. Глушко, как разработчик двигателя, обязан был работать по ТЗ, выданному Садовским. Результатом такой неопределенности можно считать затянувшуюся почти на два года разработку технического проекта ракеты.
Такое положение закончилось тем, что Садовский вынужден был подать в отставку, и в конце 81 г. главным конструктором ОК и первым заместителем генерального конструктора был назначен Ю.П.Семенов. А в начале 82 г. главным конструктором ракеты и МКС и первым заместителем генерального конструктора был назначен Б.И.Губанов.
В конце 82 г. на полигоне, в условиях большого дефицита наземного технологического оборудования, была собрана первая технологическая ракета “Энергия”. С 83 г. начались и продолжались до 87-88 г.г. комплексные испытания на полноразмерных изделиях по ОК, ракете и МРКК, в том числе, примерки с наземным оборудованием, динамические испытания РН, частотные испытания ОК с РН, холодные испытания МРКК на УКСС, огневые испытания блока Ц, горизонтальные летные испытания планера ОК, электроиспытания ОК в КИСе. В декабре 1985 г. «Буран» был доставлен на Байконур, где он проходил дооснащение и автономные испытания до стыковки с РН «Энергия».
К этому времени о боевом первоначальном назначении «Бурана» давно забыли и стали считать систему экономически выгодным транспортным средством. Окупить гигантские первоначальные затраты на создание комплекса и инфраструктуры можно лишь при их действительно многократном применении. Многоразовость определяет не выводимый на орбиту 30-тонный груз (ракета «Энергия» без корабля могла вывести 100 тонн), а величина возвращаемого из космоса груза — 20 тонн. То есть, чтобы сделать систему хоть сколько-нибудь рентабельной, надо спускать на Землю 20 тонн хотя бы четыре раза в год (больше ракет мы за год делать не умели).
Но, ни Академия наук, ни военные не были в состоянии обеспечить такой грузопоток ни на орбиту, ни с орбиты, да и замыслов, у них особых не было. Когда затапливали станцию «Мир», сожалели, что пропадает 11 тонн научного оборудования, накопившегося на станции за 15 лет эксплуатации. В итоге стало ясно, что американцы крупно просчитались, рассчитывая возвращать на Землю огромное количество военных спутников, не учли, что ресурс их работы на орбите значительно увеличился и возвращать для ремонта спутник, проработавший на орбите 8-10 лет и морально устаревший, абсурдно. Кроме того американские экономисты (у которых, видимо, учились наши) при расчетах экономической эффективности многоразовой системы, ошиблись на порядок. А у нас ее просто никто не оценивал. Мне поручали заниматься целевым использованием «Бурана», среди большого перечня задач я не обнаружил ни одной, которую нельзя было бы решить на одноразовом носителе.
В 1985 году П.В.Цыбин, будучи научным консультантом с 1982 года, разработал проект Воздушно-космического самолета, взлетающего с аэродрома, выполняющего операции на орбите, и возвращающегося на аэродром. Он увлек меня этой идеей, и я, будучи ведущим конструктором по МРКК «Энергия-Буран», написал письмо президенту М.С.Горбачеву с предложением прекратить работы по «Бурану» в том виде, как они проводятся, и использовать созданный научно-производственный задел для создания ВКС по проекту Цыбина, а ракету «Энергия» использовать в перспективных программах. Надо сказать, что Горбачев отреагировал на письмо вполне адекватно. Он провел большое совещание с участием военных и главных конструкторов ведущих авиационных фирм, и дал поручения. У Цыбина было создано проектное подразделение, он был назначен главным конструктором темы и процесс пошел. Но Михаил Сергеевич увлекся перестройкой, и проверить исполнение своих поручений по ВКС уже не успел, но если бы это было сделано, судьба МКС и советской космонавтики могла сложиться по- иному.
В конце 84 г. Б.И.Губанов принял решение о проработке возможности запуска изделия 6С, предназначавшегося для огневых стендовых испытаний пакета на УКСС. Это решение не имело серьезного технического обоснования, пуск ракеты с грузом вместо корабля носил скорее демонстрационный характер, Оно потребовало значительной корректировки конструкторской документации и усилий по обеспечению его поддержки. Пуск изделия 6СЛ состоялся 15 мая 1987 г. и прошел успешно. Груз был выведен на орбиту.
Штатный МРКК был подготовлен к запуску в октябре 88 г. Попытка запуска 29 октября была неудачной: за 51 сек до старта прошла команда «Аварийного прекращения пуска» из-за не отделившейся платы с приборами системы прицеливания. Из изделия пришлось сливать компоненты. Проведенный анализ причин АПП выявил, помимо конструктивных дефектов, ряд нарушений, допущенных при выпуске и корректировке проектно-конструкторской документации, что при определенном стечении обстоятельств могло привести к старту изделия с не отделившейся платой и непредсказуемым последствиям. Повторный пуск был намечен на 15 ноября 1988 г.
Утром в день старта надвигался циклон с дождем и шквалистым ветром порывами до 19 м/с. За 30 минут до запуска синоптики порадовали штормовым предупреждением. Главные конструкторы Губанов (МКС и ракеты), Семенов (ОК) и Лозино-Лозинский (планера ОК), под свою ответственность, приняли решение пускать.
МРКК «Энергия-Буран» стартовал точно по графику в 06:00:1.25 по московскому времени. Выполнил программные развороты по тангажу и крену. На 30, 38 секундах снизил тягу двигателей. На 143 сек, выключились двигатели боковых блоков А, они отделились на высоте 53 км и упали в 426 км от места старта. На 467-й сек, выключились двигатели центрального блока Ц, на 482-й сек полета «Буран» отделился от блока Ц, и, выдав два корректирующих импульса сформировал рабочую орбиты высотой 263-251 км и наклонением 51.6° с периодом обращения 89.45 мин. На втором витке, вне зоны радиосвязи, на борту «Бурана» перезагрузилась оперативная память компьютеров для работы на участке спуска, и началась перекачка топлива из носовых баков в кормовые для обеспечения посадочной центровки. ОК сориентировался кормой «вперед-вверх», и в 08:20 над Тихим океаном включился на 158 сек маршевый двигатель для выдачи тормозного импульса 162.4 м/с. Вход в атмосферу произошел со скоростью 27330 км/ч над Атлантикой на расстоянии 8270 км от посадочного комплекса Байконура. В 08:53 на высоте 90 км из-за образования облака плазмы на 18 мин прекратилась радиосвязь. На высоте 50 км и удалении от ВПП в 550 км «Буран» вышел на связь со станциями слежения в районе посадки; его скорость в этот момент в 10 раз превышала скорость звука.
В 09:19 «Буран» вошел в прицельную зону на высоте 20 км с минимальными отклонениями. При выходе в «контрольную точку » с высоты 20 км «Буран» «заложил» маневр, повергший всех в шок. Вместо ожидавшегося захода на посадку с юго-востока, корабль энергично отвернул влево и стал заходить на ВПП с северо-восточного направления с креном 45° на правое крыло. Послеполетный анализ показал, что вероятность выбора такой траектории была менее 3%, однако в сложившихся условиях это было самое правильное «решение» корабля! В 09:24:42, опережая всего на секунду расчетное время, «Буран» на скорости 263 км/ч изящно коснулся ВПП и через 42 сек, пробежав 1620 м, замер в ее центре с отклонением от осевой линии всего З м (!).
Отечественная и мировая ракетно-космическая техника не знает изделий по масштабу и сложности равных МРКК “Энергия-Буран”. Не знает она и такого ошеломляющего успеха с первого пуска. Если говорить честно, даже среди самых квалифицированных разработчиков, мало кто ожидал подобного результата. Тем важнее понять истинные причины этого успеха.
Часть 2.
Полет, комплекса «Энергия-Буран» вряд ли стал бы таким успешным, если бы при его создании не был реализован огромный опыт создания первого советского крупномасштабного ракетно-космического комплекса для высадки на Луну Н1-Л3. При проведении работ по комплексу Н1-Л3 были сделаны важные выводы о несоответствии методов организации работ, традиционно сложившихся при подготовке простых изделий типа «Восток», уровню новых более сложных изделий, и о необходимости разработать новый более совершенный процесс создания крупномасштабных изделий.
Схема, которая существовала при создании первых советских пилотируемых кораблей «Восток», себя оправдывала, и те результаты, которые были получены в тот период, вдохновляли разработчиков на продолжение работ по сложившейся технологии. Эта технология складывалась при непосредственном личном участии Сергея Павловича Королева.
По мере разработки в дальнейшем более сложных кораблей «Союз», а затем и еще более сложных лунных кораблей стали возникать некоторые проблемы, свидетельствовавшие о том, что прежний производственный процесс становился несовершенным и требовал пересмотра. В 1968 году мне пришлось уйти из отряда космонавтов ОКБ-1, в который я был зачислен в 1966 году, и по просьбе Василия Павловича Мишина и стать ведущим конструктором по лунному комплексу Л3, разработкой которого я занимался до отряда. При его подготовке к летным испытаниям на Байконуре, постоянно выявлялось огромное количество замечаний, и приходилось не только заниматься их устранением, но и разбираться в причинах их возникновения. После комплексного анализа причин дефектов, в конце 1969 года я представил главному конструктору докладную записку, в которой были определены четыре основные причины возникновения замечаний, выявленных при подготовке первых двух лунных комплексов к летным испытаниям.
Первая – это некомплектность при проведении изменений. Принимая технические решения, заместители главного конструктора, чаще всего, не ставя в известность главного и ведущего конструктора, оформляли их различными протоколами, в которых, как правило, содержались не все указания, о корректировке документации. Часть документов не корректировалась, и несовместимость составных частей изделия выявлялась при испытаниях на заключительных этапах подготовки.
Вторая причина заключалась в том, что завод стремился в первую очередь выполнять крупные работы, более высокой стоимости, скажем, отсеки кораблей, и при этом откладывал на вторую очередь мелкие работы, на которых отрабатывались отдельные элементы конструкции. Это приводило к тому, что замечания, выявленные при испытаниях элементов, необходимо было устранять на собранном изделии и, часто это делалось ненадлежащим образом.
Третья причина заключалась в том, что права и обязанности ведущего
конструктора не отвечали его обязанностям – выполнять свою главную функцию
по обеспечению качества изделия и, в первую очередь, проектно-конструкторской документации.
Четвертая главная причина подавляющего большинства дефектов, которые были обнаружены при подготовке комплекса Л-3, заключалось в том, что в проектной
документации обнаруживалось огромное количество «белых пятен», т.е., сплошь и
рядом, разработчикам приходилось дописывать в своих документах недостающие сведения. И это было главной причиной большинства дефектов и замечаний.
Надо отдать должное Василию Павловичу Мишину, который, несмотря на огромный объем работ, свалившийся на него после внезапной гибели Королева, нашел время досконально разобраться со всеми выявленными проблемами. По его указанию были подготовлены и выпущены три приказа, которые существенно поменяли стиль нашей работы. Собственно уже в этой части наступил определенный порядок.
Вот один из примеров по обеспечению комплектности документации. 30 декабря 1968 г. был сдан на комплексные испытания лунный орбитальный корабль, а 5 января было снято на доработку 500 кабелей. Возник скандал на руководстве и меня попросили, как ведущего конструктора, объяснить, откуда взялась необходимость доработки этих 500 кабелей. На следующем заседании было показано, что три заместителя главного конструктора, в марте-апреле прошлого года подписали 6 технических решений. Но в этих решениях не было сказано конкретно, что и кому делать, чтобы это решение было полностью реализовано. Решения были зашиты в чьи-то дела, корректировка документации проходила стихийно без всякого контроля, изменения постепенно накапливались и, в конце концов, это и привело к такому эффекту.
Для устранения подобных случаев Мишин подписал приказ о порядке подготовки, согласования и контроля технических решений. Приказом был утвержден бланк, определяющий порядок оформления решений. Номер решения присваивал ведущий конструктор, в решении должно было быть указано полностью, от начала до конца, какая документация должна быть откорректирована, какая материальная часть доработана, какие испытания повторены, что забраковано и т.д. Устанавливались сроки и исполнители всех работ. Этот бланк существует на предприятии уже 40 лет и без него разработчики не представляют, как работать.
Вместе с этим еще три приказа существенно улучшили нашу работу. Но решить главный вопрос – навести порядок в проектной документации, мы тогда не смогли. Потому, что перевыпустить проектную документацию на изделия, находившиеся в производстве, не представлялось возможным, поэтому решение этой проблемы пришлось отложить.
Вопрос этот был очень серьезным. Проектанты кораблей «Восток» и «Союз», существенно упрощая процедуру технического описания изделия, обмениваясь между собой технической информацией о своих системах даже по телефону, не всегда отражали эти сведения в архивной документации. Разрабатывая компоновку корабля и его отсеков, проектанты требовали от разработчиков габаритные и весовые характеристики приборов их систем, не слишком вникая в существо самих систем и их взаимную увязку. Включая приборы, в общий перечень, который назывался «Поблочный состав изделия», они размещали приборы по отсекам, включая их в спецификации отсеков. Системы, как таковые при этом оставались за кадром, их не было в спецификациях.
Сборочные чертежи отсеков поступали на завод, он требовал от смежников аппаратуру, собирал и сдавал отсек как завершенное изделие. Когда изготовленные отсеки собирались на полигоне в изделие, приборы систем управления, терморегулирования и других систем, установленные в разных отсеках, впервые встречаясь друг с другом, часто оказывались несовместимыми и выводили друг друга из строя. Это происходило потому, что поставка систем как готовых изделий – самостоятельных сборочных единиц не предусматривалась, и понятия системы в тот период было весьма условным.
Это нельзя объяснять недобросовестностью разработчиков. Мы столкнулись с очень большой проблемой. В отечественной ракетно-космической технике переход от понятия «сборочная единица» к понятию «система» произошел без изменения наших представлений о способах описания изделия. С появлением понятия система в нашей тематике (будь то корабль «Союз» или система терморегулирования), появилась потребность описывать на самых ранних этапах разработки ее структуру и функционирование.
Но мы этого делать не умели, так как, в стандартах ЕСКД эта потребность не была регламентирована. Обязательными документами на начальной стадии работ ГОСТ определял «Пояснительную записку» и «Чертеж общего вида». Выпускники высших учебных заведений имели дипломы инженеров-механиков или инженеров-электриков, Инженер-механик с помощью чертежа общего вида мог обсудить с коллегой устройство, скажем, клапана. А инженер-электрик не мог понять устройство, скажем, телевизора по чертежу его общего вида. У них существовал другой язык – схемы, но выпуск их предполагался на более поздних стадиях разработки.
Космические корабли и их системы это наполовину «клапаны», наполовину «телевизоры». С каким дипломом к ним подходить, и на каком языке действовать было неясно. Инженеров — «системотехников» не было, ВУЗы их не готовили и технологии их деятельности не существовало. Привлеченные к проектированию систем механики или электрики выпускали конструкторскую документацию на системы, в меру своего понимания вопроса, на «своем родном языке», и в ней оставалось много “белых” пятен, что и послужило одной из основных причин большого количества дефектов на заключительных этапах создания изделий.
Все это стало камнем преткновения, еще и потому, что некоторые наши разработчики, под влиянием эйфории от первых космических успехов, считали, что раз изделия летают (а летали они не всегда), то и документация в архивах в порядке. А то, что она не соответствует ГОСТам, это специфика наших изделий. Иногда в почете оказывались «Корифеи», владевшие важными сведениями об изделии, которых не было в архивах. Но огромный энтузиазм всех без исключения разработчиков компенсировал все эти недостатки и приводил к общепризнанным успехам. В этой обстановке (победителей не судят) изменить что-либо было практически невозможно.
Очень трудно было переубедить разработчиков, и юридически нельзя было их заставить, потому, что ГОСТы не содержали необходимых требований и фактически оставляли решение о том, какую документацию выпускать, на усмотрение разработчиков. Отраслевые документы такие, как ОТТ-70, РК-75 так же не содержали необходимых требований, определяющих комплекты документов на наши изделия.
Но один эпизод летом 1974 года все поставил на место. При подготовке по программе «Союз-Аполлон», на Байконуре при проведении испытаний системы аварийного спасения на наземной экспериментальной установке произошел взрыв. На заседании коллегии министерства директор программы с нашей стороны Константин Давыдович Бушуев, получил выговор. И после коллегии выразил претензии заместителю генерального конструктора по координации Михаилу Степановичу Хомякову. Это было при мне, Бушуев сказал: «Михаил Степанович, до каких пор у нас будет неразбериха в координации. На коллегии выговор за САС объявили мне, хотя не сработала схема Чертока, а я эти документы не видел и не подписывал».
Это заявление директора программы сильно насторожило руководство. Создали комиссию из 80-ти человек, включив в состав всех начальников отделов. Председателем был Корженевский, я был его заместителем. Задача была поставлена просто: разобраться, что должен был подписать Константин Давидович Бушуев, что он еще не подписал и пусть подпишет, пока еще есть время.
Комиссия зашла в тупик. Потому что документация, находившаяся в архиве, была в таком же виде, как я отметил выше. В ней невозможно было разобраться. В дополнение, по этой международной теме появился «мешок с деньгами», и всем отсыпали премии направо и налево за любые справки и отчеты. В общем, в архиве собралось громадное количество бумаги, которая кому-то приносила пользу, но еще больше запутывала структуру изделия и комплекты конструкторской документации.
Тогда комиссии было предложено уточнить, из каких составных частей состоит корабль «Союз». Дальше стали коллективно читать ГОСТы и, рассматривая содержание конкретных документов, например «Технических условий», определять, необходимость каждого документа в комплекте, скажем, на систему терморегулирования, систему управления или на корабль в целом. В результате получили картину полного комплекта необходимых гостированных документов на корабль. В этом комплекте не трудно было установить, что должен был подписать директор программы.
Разработчики утверждали, что поскольку корабль «Союз» успешно летал, в архиве имеется вся необходимая документация, хотя названия документов отличаются от гостированных. Тогда им было предложено сгруппировать свои архивные документы, независимо от названия, исходя из их содержания, и привязать их к гостированным.
Когда все поработали и представили результаты своих проверок, оказалось, что на корабль и на его основные системы основных проектных документов в архиве нет. Первый заместитель генерального конструктора Ю.Н.Труфанов, прочитав наш с Корженевским отчет на полутора страницах, убрал его в сейф и попросил никому о нем не говорить, чтобы не возбуждать американскую сторону, но пообещал, что этот вопрос он не забудет.
Документацию под программу «Союз-Аполлон» местами кое-как привели в порядок, а 9 июля 1974 года вышел приказ № 277 генерального конструктора В.П.Глушко, которым была образована еще одна комиссия, под председательством Труфанова, в которую вошли все замы генерального и руководители комплексов. Комиссии было предписано проанализировать, состояние разработок по всем изделиям и «..разработать систему мероприятий по повышению проектной надежности изделий, качества разрабатываемой технической документации, уровня отработанности, направленных на выявление и исключение ошибок и предотвращение отказов изделий при натурных испытаниях».
Комплексами и службами главных конструкторов было направлено в комиссию большое количество материалов с анализом существующих недостатков и предложениями по их устранению, в общей сложности, более 300 мероприятий.
Председатель комиссии Труфанов не забыл вопрос, который мы с Корженевским ему докладывали. Хомяков также помнил оставшийся нерешенным вопрос по упорядочению проектной документации и мои предложения еще на лунном комплексе. По его рекомендации Труфанов ввел меня в состав комиссии, поручил обобщить представленные материалы, и, применительно к многоразовой системе «Энергия-Буран», разработать требования, соблюдение которых позволит построить сквозной производственный процесс, исключающий появление дефектов при натурных испытаниях, и обеспечивающий решение целевой задачи с первого раза.
При рассмотрении предложений, направленных в комиссию был проведен сравнительный анализ организации управления разработками в США и на предприятии. Анализ показал, что американские разработчики, при переходе от простых сборочных единиц к сложным крупномасштабным системам, в части касающейся технической документации, как и мы, сталкивались с похожими проблемами.
В частности, у нас, как и у них на стадиях проектирования сведения, необходимые для разработки рабочей документации, часто описательного характера, размещались в многотомных «Пояснительных записках». А конкретные технические требования, обязательные для исполнения в производстве появлялись только через 2-3 года в рабочей документации чертежах, схемах, «Технических условиях», которые считались документами для завода, и разрабатывались другими подразделениями.
В этот период проектные сведения в томах «Пояснительных записок», как правило, не корректировались, а все необходимые изменения проводились в рабочей документации (в чертежах, схемах, технических условиях), на основании технических решений, протоколов, служебных записок, исходных данных, выпускавшихся разработчиками. Это приводило к существенным отличиям рабочей документации от исходной проектной. Поскольку разрабатывать ту и другую документацию могли не только разные подразделения, но и разные организации, с учетом удлинившихся сроков разработки, утрачивалась персональная ответственность за конечный результат и за соответствие изделия исходному техническому заданию.
Американцы для решения этой проблемы еще в 1966 году приняли (по нашему переводу) «Спецификацию блочных требований». Это был единый документ, выпускавшийся с первых дней разработки, и содержавший все технические требования к изделию, корректируемые с первого до последнего дня его создания. Рассмотрение его содержания сравнительно с содержанием наших гостированных документов, показало, что нашими ГОСТами и отраслевыми документами такой проектный документ не предусмотрен, а объем содержащихся в нем сведений рассредоточен по нескольким нашим документам, выпускаемым на более поздних стадиях разработки рабочей документации.
Мы не стали копировать американскую схему, а пересмотрели порядок формирования полного комплекта конструкторской документации, определенный стандартами ЕСКД. В качестве обязательных первоначальных проектных документов для всех изделий многоуровневого комплекса были определены «Схема структурная», «Технические условия» и «Спецификация». Объем сведений предусмотренный в этих документах соответствовал тому, что содержался в «Спецификации блочных требований». Для остальных документов, выбранных нами из полного комплекта применительно к уровням и видам наших изделий, были установлены стадии их разработки и выпуска
В итоге был разработан собственный нормативный документ «Требования к порядку разработки комплекса «Энергия-Буран» (индекс П-13182 ВК). 80 экземпляров документа были направлены всем разработчикам на согласование. В третьей редакции документ был утвержден Садовским, как главным конструктором системы, согласован представителем заказчика, подписан по кораблю П. В. Цыбиным, по ракете Я.П.Коляко, всеми заместителями и ведущим конструктором В.Бугровым, как основным исполнителем.
Этот документ устанавливал типовую структуру технического комплекса, состав комплектов конструкторской документации для уровней изделия по стадиям разработки, этапы разработки. Был приведен проспект технических условий на изделия, содержащий перечень однотипных разделов и их содержание. Приведен так же проспект структурной схемы, которая должна была определять состав изделия, его составные части и их функции, взаимосвязи между ними, режимы работы изделия и изменение состава и функций по режимам.
Правильное формирование структуры изделия и ее анализ на разных этапах и режимах его работы имеет решающее значение для выявления будущих возможных дефектов на ранних стадиях проектирования. Так, например лунный комплекс Н1-Л3 в полете будет постоянно менять свой состав и форму. Например, на участке выведения после отделения первых двух ступеней ракеты Н1(блоков «А» и «Б») лунный комплекс Л3 вместе с третьей ступенью (блоком «В») может рассматриваться как самостоятельное изделие, выполняющее определенную функцию на конкретном этапе полета.
Имея собственную конфигурацию, массу, моменты инерции, он должен иметь необходимую прочность, органы управления, словом, должен изначально иметь свой комплект конструкторской документации и ответственного за работу этого изделия. Иначе выяснение ответственности начнется только после аварии между разработчиками комплекса Л3, блока «В» ракеты Н1 и главным конструктором, который заранее не определил ответственного. Примерно такая ситуация и сложилась осенью 1962 года, когда за два месяца из 6 автоматических межпланетных станций 5 остались на исходной орбите, то ли по вине АМС, то ли разгонного блока «Л», и ответственность потерялась между заместителями Королева Б.Е.Чертоком и С.С.Крюковым.
После утверждения «Требования…» П 13182-ВК были введены в действие на предприятии приказом В.П.Глушко № 435 от 25 сентября 1976 года. Первым практическим действием по выполнению требований документа стал выпуск структурной схемы многоразового комплекса «Энергия-Буран». Дело в том, что подготовленная проектантами структурная схема преследовала цель изменить распределение работ в интересах некоторых заместителей генерального и их статуса на предприятии. Возражения оппонентов препятствовали ее утверждению, и начало работы срывалось уже несколько месяцев. Я предложил Садовскому свой вариант схемы, исходя из технического существа без учета чьих-то интересов. Садовский обсудил ее на совещании с замами и утвердил. После чего, приказом генерального была утверждена ответственность за разработку составных частей.
Поскольку в создании Орбитального корабля «Буран» кроме нас участвовала организация Минавиапрома НПО «Молния», ответственная за разработку планера ОК и его систем, возник вопрос совместимости комплектов конструкторской документации, выпускавшейся у них по своим авиационным канонам. После нескольких совещаний у Глушко с участием генерального конструктора НПО «Молния» Г.Е.Лозино-Лозинского было принято решение распространить действие П13182-ВК на изделия разработки Минавиапрома. Нами, в соответствии с рекомендациями документа, была подготовлена таблица полного комплекта конструкторской документации на ОК и все его составные части.
Таблица позволила выявить более трех тысяч работ, любая из которых могла оказаться «белым пятном», стать дефектом на заключительных этапах подготовки и аварией в полете комплекса «Энергия-Буран». В течение целого месяца каждый день у Валентина Петровича Глушко в кабинете собирались 40 человек из НПО «Молния» и нашего предприятия и согласовывали все вопросы по распределению ответственности за разработку и согласование всего комплекта документации. Ответственность была закреплена соответствующими приказами, и в дальнейшем не было необходимости разбираться, кто должен был выполнять ту или иную работу. Были назначены ведущие конструкторы по всем составным частям комплекса, в задачу которых входил контроль за соблюдением установленных организационных требований и качества конструкторской документации по закрепленному изделию.
Таким образом, в нашем нормативном документе был зафиксирован огромный опыт королевской школы, накопленный в ОКБ-1, а затем в ЦКБЭМ в период с 1959 по 1974 годы, и на его основании установлены конкретные требования, соблюдение которых, должно было обеспечить существенное повышение качества и надежности комплекса. В дальнейшем, для обеспечения на всех уровнях жесткого контроля за выполнением установленных требований, была использована автоматизированная система «Сигнал НПО», действовавшая на предприятии для контроля за выполнением приказов генерального директора, генерального конструктора и решений партийного комитета. После ее доработки она позволяла оперативно получать сведения о выполнении работ за определенный период, по конкретному подразделению и по конкретной составной части комплекса. Эти сведения служили основой для оценки работы подразделений, занимались этой работой специальные контрольные группы.
Из числа других мероприятий направленных на повышение эффективности работы предприятия можно отметить следующие. Поскольку создание Совета главных конструкторов не оживило работу со смежными организациями, министр рекомендовал ознакомиться с опытом работы головной организации на межведомственном уровне в Минсудпроме.
По поручению генерального директора В.Д.Вачнадзе, был изучен опыт работы со смежными организациями предприятия «Рубин» при создании атомных подводных лодок. Хотя этот опыт оказался малоприменим к нашим изделиям, на предприятии был создан межведомственный «Центр координации работ» по комплексу «Энергия-Буран». Еженедельные заседания, которые проводил заместитель генерального конструктора А.Н.Иванников, а затем зам. министра О.Н.Шишкин существенно оживили работу смежных организаций по своевременным поставкам комплектующих для экспериментальных, а затем и для штатных изделий.
Осенью 1982 года решением руководства НПО на ЦНИИП-5МО была образована «Группа оперативно-технического руководства по изделию 11Ф36 (комплекс «Энергия-Буран»)». Я возглавлял группу, как ведущий конструктор по комплексу. И мне было поручено развернуть на Байконуре работы по сборке первых изделий комплекса и подготовке их к испытаниям. Структура группы и положение о ее статусе и порядке работы были разработаны на основании опыта работ при подготовке лунного комплекса Л3 в 1968-1974 годах. Группа была укомплектована ведущими конструкторами по составным частям комплекса, ответственными представителями разработчиков и предприятий изготовителей. Непосредственное участие в работе группы на первых этапах принимали начальник 3-го главного управления Минобщемаша Ю.Н.Коптев, зам министра О.Н.Шишкин. Регулярные совещания на ТП с привлечением всей кооперации проводили министры С.А.Афанасьев и О.Д.Бакланов.
Эти организационные меры способствовали своевременному завершению наземной экспериментальной отработки, огромный объем которой, в конечном счете, позволил выявить и устранить замечания, оставшиеся на изделии, несмотря на тщательную проработку конструкторской документации.
Этот успех, тем не менее, для меня лично сопровождается чувством досады. Дело даже не в том, что первый полет «Бурана» стал последним. Досада возникала по другим соображениям. Главным замыслом Королева, утвержденным двумя постановлениями правительства, была экспедиция на Марс, и реальный фундамент для ее осуществления к 1974 году был создан. Однако, бывшие соратники Королева уничтожили нашу межпланетную программу. А ведь вся более чем двадцатилетняя титаническая эпопея по совершенствованию методов работы, развернутая на королевском предприятии, с успехом могла обеспечить экспедицию советского человека на Марс в середине 80-х, но, к большому сожалению, «Буран» занял ее место.
Бугров Владимир Евграфович
Заслуженный ветеран РКК «Энергия», разработчик проектов экспедиций на Марс и Луну, космонавт испытатель, ведущий конструктор по пилотируемым ракетно-космическим комплексам для экспедиции на Луну и «Энергия-Буран». Заслуженный инженер России.
Материал предоставлен для публикации автором.