Вадим Горин,
кандидат технических наук
Завершая тему участия ЛИИ им. М.М. Громова в создании пилотируемых космических аппаратов (см. №№3…6-2009 и №1-2010 «Авиапанорамы»), остановимся на важнейшей работе последней четверти ХХ века – обеспечении испытаний по программе «Буран». Основной их составляющей была отработка системы управления и подготовка экипажей к проведению горизонтальных летных испытаний большой транспортной системы «БТС-02» – аналога «Бурана». Главную роль в этом сыграли летающие лаборатории, созданные на базе Ту-154, с помощью которых обеспечивалось моделирование динамики полета и системы управления. Полеты на ЛЛ Ту-154 выполняли летчики-испытатели спецотряда ЛИИ под руководством И.П. Волка. Значимость их участия была не только во всесторонней подготовке к пилотируемым полетам на орбитальном корабле «Буран», но и в отработке самой системы управления для воздушно-космического самолета, а также в испытании режимов ручного управления при выполнении предпосадочного маневрирования и посадки. Летным составом отряда И.П. Волка был выполнен также ряд сложных экспериментов, включая т.н. эксперимент «невесомость».

В начале 1980-х годов в связи с развертыванием работ по созданию воздушно-космического самолета (ВКС) «Буран» возникла необходимость опережающей отработки системы управления и подготовки экипажей ВКС на режимах предпосадочного маневрирования и посадки. Важную роль при решении этих задач должны были сыграть летающие лаборатории (ЛЛ), динамически подобные ВКС и оборудованные элементами штатной системы управления. Сложность создания таких ЛЛ определялась тем, что целый ряд технических проблем решался впервые в нашей стране. Это, в первую очередь, включение цифровой системы в контур улучшения устойчивости и управляемости неманевренного самолета, пилотирование тяжелого самолета с помощью центральной (боковой) ручки управления, заход на посадку по крутым глиссадам.

Выбор базового самолета определялся, в основном, близостью динамических характеристик самолета-ЛЛ и ВКС. С этой точки зрения наиболее приемлемым был выбор в качестве ЛЛ самолета Ту-154. Действительно, подобие движения относительно центра масс в случае использования этого самолета достигается при применении наиболее простого в реализации и апробированного в Летно-исследовательском институте на нескольких ЛЛ метода моделирования с помощью обратных связей. Однако серьезные проблемы возникали при моделировании траекторного движения. Воздушно-космический самолет «Буран», так же как и его аналог – БТС-002, предназначенный для проведения т.н. горизонтальных летных испытаний (ГЛИ), должен был выполнять предпосадочное маневрирование с углом наклона траектории θ = –17°… –23°. У «летучего» Ту-154 при практически выключенных двигателях этот угол не превышал θ = –10° (рис. 1).

Поэтому было принято решение о включении в полете реверса тяги двух боковых двигателей самолета. Само по себе включение реверса тяги двух двигателей в полете на время до пяти минут является достаточно сложным и проблематичным. В дополнение к этому оказалось, что задействованные штатные реверсивные решетки двигателей влияют на обтекание вертикального оперения, значительно снижая путевую устойчивость и эффективность руля направления.

Кроме того, возникало дополнительное нагружение хвостовой части самолета, которое необходимо было контролировать для учета его влияния на расход ресурса планера самолета. Потребовалась также замена колес шасси для увеличения посадочной скорости до 340 км/ч.

Многие проблемы определились в процессе летных исследований на их начальном этапе. Так, наряду с уже упоминавшимся влиянием реверсивных решеток на динамику самолета, летчиками была отмечена недостаточная эффективность управления по крену, что потребовало замены рулевых агрегатов. Были также улучшены характеристики рулевых агрегатов во всех каналах за счет повышения добротности контуров управления.

Необходимо отметить, что создаваемая ЛЛ (№1) должна была стать фактически прототипом для двух других аналогичных ЛЛ (№2, №3), на которых планировалась отработка штатного комплекса управления ВКС при ручном и автоматическом управлении на режимах предпосадочного маневрирования и посадки. Здесь следует выделить работы по созданию экспериментальной системы управления ЛЛ, в которую входила система моделирования динамических характеристик и элементы штатной системы управления ВКС – контур обеспечения устойчивости и управляемости (КОУУ) в аналоговом и цифровом исполнении и пост управления, оборудованный на рабочем месте правого летчика. Пост управления включал центральную (боковую) ручку управления и приближенные к штатным средства информационного обеспечения летчика, в том числе систему электронной индикации. Основные экспериментально-конструкторские работы по созданию ЛЛ были выполнены в ЛИИ с активным участием НПО «Молния», МОКБ «Марс», ОКБ им. А.Н. Туполева.

Масштабность работ, которые необходимо было выполнить при создании ЛЛ, можно проиллюстрировать схемой на рис. 2.

Организационное и научно-техническое руководство работами осуществляли Л.М. Берестов, В.И. Вид, В.В. Горин. Значительный вклад в создание ЛЛ и проведение на ней исследований внесли специалисты ЛИИ Т.А. Ежова, Ю.В. Лопато, А.М. Еремин, В.В. Рогозин, С.Ю. Борис, И.В. Потоцкий, а также специалисты НПО «Молния» М.С. Гецин, В.В. Тетянец. Исследования, проведенные на ЛЛ, можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся работы по обеспечению моделирования динамики ВКС «Буран» и исследования характеристик ЛЛ на режимах полета и в конфигурациях, необходимых для моделирования. Вторая – включает непосредственно отработку и оценку динамики и элементов систем ВКС, а также вопросы подготовки экипажей.

В летных исследованиях на ЛЛ участвовали летчики, которые изначально готовились к полетам на ВКС «Буран». Это, главным образом, летчики-испытатели ЛИИ И.П. Волк, А.С. Левченко, Р.А. Станкявичус, А.В. Щукин, и военные летчики И.И. Бачурин, А.М. Соковых.

Программы летных исследований носили чрезвычайно сложный характер. Тем не менее, большой опыт и высокий профессионализм летчиков позволили успешно выполнить летные программы с общим количеством около девятисот полетов. Для сопровождения летных исследований на ЛЛ использовалась система управления летным экспериментом (рис. 3), которая обеспечивала обработку и анализ радиотелеметрической и внешне-траекторной информации в реальном времени и, при необходимости, передачу на борт ЛЛ по радиолинии управляющих команд. Применение данной системы позволило повысить эффективность летных исследований, особенно при отработке динамического подобия ЛЛ и ВКС и оптимизации контура обеспечения устойчивости и управляемости ВКС, сократить сроки и существенно повысить безопасность проведения летных программ.

Летные исследования дали большой объем научной информации и позволили получить результаты, необходимые для дальнейших испытаний ВКС. Была произведена оценка характеристик контура обеспечения устойчивости и управляемости ВКС. Определена наиболее приемлемая структура и выполнена настройка алгоритмов как основной, так и резервной системы управления.

Отработано пилотирование с помощью центральной и боковой ручек управления и определены оптимальные характеристики загрузки ручек для продольного и бокового каналов. Определены минимально приемлемые характеристики устойчивости и управляемости для выполнения захода на посадку и посадки ВКС.

Большой объем тренировочных полетов обеспечил высокую готовность летчиков к полетам на аналоге ВКС, в том числе позволил отработать полетные задания для проведения горизонтальных летных испытаний.

Интересные результаты были получены по т.н. эксперименту «невесомость», целью которого являлось определение возможности выполнения захода на посадку и посадки при ручном управлении летчиком в период его реадаптации к условиям земного тяготения после выполнения орбитального полета. Эксперимент проводился на ЛЛ Ту-154 после полета на борту орбитальной станции «Мир» летчиков-испытателей И.П. Волка и А.С. Левченко. Анализ полученных материалов показал, что факторы орбитального полета не оказали существенного влияния на выполнение режимов захода на посадку и посадки ЛЛ Ту-154 по траектории ВКС.

Опережающие исследования на ЛЛ Ту-154 позволили провести отработку и доводку штатной системы управления и обеспечить испытания системы автоматической посадки ВКС на двух последующих ЛЛ и во многом способствовали успешным испытаниям аналога ВКС – изделия БТС-002.
Результаты, полученные на ЛЛ Ту-154, могут использоваться также для других самолетов при отработке бездвигательной посадки, выборе оптимальных параметров систем управления, моделировании на ЛЛ различных типов перспективных ЛА, отработке и доводке их динамических характеристик.

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (проголосуйте)
Загрузка...