Heute, am 15. November, jährt sich der erste und einzige Flug unserer wiederverwendbaren Transportsonde "Buran" zum 22. Mal. Und auch der zweite und letzte Flug der superschweren Trägerrakete Energia.
Regelmäßige Leser wissen, dass diese Veranstaltung an meiner Aufmerksamkeit nicht vorbeigehen kann, da ich an der Arbeit an "Buran" teilgenommen habe und im Moskauer Büro für experimentelle Design "Mars" gearbeitet habe. Wenn auch nicht auf der "cutting edge". Es gab ein Bankett im Hotel "Ukraine", wo wir dieses Ereignis gefeiert haben, wirklich toll für uns. Und es gab Pläne für den nächsten Flug, auch unbemannt, aber viel länger, und an diesen Plänen wurde gearbeitet.
Und dann gab es eine trübe Zeitlosigkeit, und dann, 1993, wurde das Programm geschlossen …
Über die Buran selbst habe ich noch nichts geschrieben, obwohl das Kapitel dazu das nächste in meiner unvollendeten Serie über die Geschichte der Projekte bemannter Mehrwegschiffe ist. Er schrieb jedoch über die Entstehungsgeschichte und auch über die Energia-Rakete. Und jetzt werde ich nicht über "Buran" als solches schreiben, denn es sollte kein Blogbeitrag sein, sondern ein richtiger Artikel, oder vielleicht mehr als einer. Aber ich werde versuchen, den Verantwortungsbereich unserer Abteilung aufzuzeigen.
Wir taten, was die UdSSR sicherstellte, wahrscheinlich die einzige klare Priorität für alle gegenüber dem amerikanischen Shuttle. Wir, unsere Abteilung, haben den Algorithmik- und Softwarekomplex für die automatische Landung "Buran" erstellt. Soweit ich weiß, haben die Amerikaner ein solches Regime, wurden aber nie benutzt. Ihre Shuttles wurden immer von Piloten gelandet.
Jetzt ist, wie ich es verstehe, die Aufgabe der Landung ohne Beteiligung der Besatzung gelöst - schließlich landen Drohnen, auch große. Aber meiner Meinung nach landen Passagierflugzeuge immer noch nicht „automatisch“. Und dann, ich weiß es sicher, können gut ausgestattete Flugplätze gut ausgestattete Verkehrsflugzeuge auf eine Höhe von 15 Metern bringen. Als nächstes ist die Besatzung dran. Die Aufgabe wurde durch die Tatsache erschwert, dass die aerodynamische Qualität von "Buran" im Unterschall etwa halb so groß war wie die der damaligen Passagierflugzeuge - 4, 5 gegenüber 8-10. Das heißt, das Schiff sei "doppelt so nah am Eisen" wie ein normales Passagierflugzeug. Was nicht verwunderlich ist, wenn man ihre Form vergleicht.
Die automatische Landung eines 100-Tonnen-Whoppers ist eine sehr schwierige Sache. Wir haben keine Hardware gemacht, nur die Software für den Landemodus - vom Erreichen (beim Sinkflug) einer Höhe von 4 km bis zum Stoppen auf der Landebahn. Ich werde versuchen, Ihnen ganz kurz zu erzählen, wie dieser Algorithmus hergestellt wurde.
Zunächst schreibt der Theoretiker den Algorithmus in einer Hochsprache und testet ihn mit Testfällen. Dieser von einer Person geschriebene Algorithmus ist für eine relativ kleine Operation "verantwortlich". Dann wird es zu einem Subsystem zusammengefasst und auf den Modellierungsstand gezogen. Im Ständer "rund" um den funktionierenden Bordalgorithmus gibt es Modelle - ein Modell der Dynamik des Apparats, Modelle von Exekutivorganen, Sensorsystemen usw. Sie sind auch in einer Hochsprache geschrieben. So wird das algorithmische Subsystem im "mathematischen Flug" getestet.
Anschließend werden die Subsysteme zusammengestellt und erneut überprüft. Und dann werden die Algorithmen von einer Hochsprache in die Sprache des Bordfahrzeugs (BCVM) „übersetzt“. Um sie zu überprüfen, gibt es bereits in der Hypostase des Bordprogramms einen weiteren Modellierungsständer, der einen Bordcomputer enthält. Und um sie herum ist dasselbe - mathematische Modelle. Sie sind natürlich gegenüber den Modellen in einer rein mathematischen Bank modifiziert. Das Modell "dreht" sich in einem Universal-Mainframe. Vergessen Sie nicht, dies waren die 1980er Jahre, Personal Computer waren gerade am Anfang und waren sehr stromsparend. Es war die Mainframe-Zeit, wir hatten ein Paar von zwei EC-1061s. Und für die Kommunikation eines Bordfahrzeugs mit einem mathematischen Modell in einem Universalrechner sind spezielle Geräte erforderlich, die auch als Ständer für verschiedene Aufgaben benötigt werden.
Wir nannten diesen Ständer halbnatürlich – schließlich steckte darin neben aller Mathematik ein echter Bordcomputer. Es implementierte die Funktionsweise der Onboard-Programme, sehr nah am Echtzeitmodus. Es dauert lange, es zu erklären, aber für den Bordcomputer war es von der "echten" Echtzeit nicht zu unterscheiden.
Irgendwann werde ich mich zusammenreißen und schreiben, wie der halbnatürliche Modellierungsmodus funktioniert - für diesen und andere Fälle. In der Zwischenzeit möchte ich nur die Zusammensetzung unserer Abteilung erklären - das Team, das das alles gemacht hat. Es hatte eine komplexe Abteilung, die sich mit den Sensor- und Ausführungssystemen unserer Programme befasste. Es gab eine Algorithmik-Abteilung - diese schrieben tatsächlich On-Board-Algorithmen und arbeiteten sie auf einer mathematischen Bank aus. Unsere Abteilung beschäftigte sich mit a) der Übersetzung von Programmen in die Bordcomputersprache, b) der Erstellung von Spezialgeräten für einen naturnahen Stand (hier habe ich gearbeitet) und c) Programmen für dieses Gerät.
Unsere Abteilung hatte sogar eigene Konstrukteure, um die Herstellung unserer Blöcke zu dokumentieren. Und es gab auch eine Abteilung, die für den Betrieb des oben genannten EC-1061-Paares verantwortlich war.
Ausgabeprodukt der Abteilung und damit des gesamten Konstruktionsbüros im Rahmen des Themas "Sturm" war ein Programm auf Magnetband (1980er!), das zur Weiterentwicklung gebracht wurde.
Weiter - dies ist der Stand des Unternehmensentwicklers des Kontrollsystems. Schließlich ist klar, dass das Steuerungssystem eines Flugzeugs nicht nur ein Bordcomputer ist. Dieses System wurde von einem viel größeren Unternehmen als uns hergestellt. Sie waren die Entwickler und "Eigentümer" des Bordcomputers, sie füllten ihn mit einer Vielzahl von Programmen, die die gesamte Bandbreite der Aufgaben zur Steuerung des Schiffes von der Vorbereitung vor dem Start bis zum Herunterfahren von Systemen nach der Landung erfüllen. Und für uns, unser Landealgorithmus, in diesem Bordcomputer war nur ein Teil der Rechenzeit belegt, parallel (genauer würde ich sagen quasi-parallel) andere Softwaresysteme arbeiteten. Wenn wir die Landebahn berechnen, bedeutet dies schließlich nicht, dass wir das Gerät nicht mehr stabilisieren, alle Arten von Geräten ein- und ausschalten, die thermischen Bedingungen aufrechterhalten, Telemetrie erzeugen und so weiter und so weiter und so weiter…
Kommen wir jedoch zurück zum Ausarbeiten des Landemodus. Nach dem Training in einem standardmäßigen redundanten Bordcomputer als Teil des gesamten Programms wurde dieses Set zum Stand des Unternehmensentwicklers der Raumsonde Buran transportiert. Und es gab einen Stand, den sogenannten Full-Size-Stand, an dem ein ganzes Schiff beteiligt war. Wenn Programme liefen, schwenkte er Elevons, summte Laufwerke und all das Zeug. Und die Signale kamen von echten Beschleunigungsmessern und Gyroskopen.
Dann habe ich genug davon auf dem Breeze-M-Beschleuniger gesehen, aber im Moment war meine Rolle recht bescheiden. Ich bin nicht außerhalb meines Designbüros gereist …
Also passierten wir den großen Stand. Glaubst du, das ist alles? Nein.
Als nächstes kam das fliegende Labor. Dies ist die Tu-154, deren Steuerungssystem so konfiguriert ist, dass das Flugzeug auf die vom Bordcomputer generierten Steueraktionen reagiert, als wäre es keine Tu-154, sondern eine Buran. Natürlich ist es möglich, schnell in den normalen Modus "zurückzukehren". "Buransky" wurde nur für die Dauer des Experiments eingeschaltet.
Der Höhepunkt der Tests waren 24 Flüge des Buran, die speziell für diese Etappe angefertigt wurden. Es hieß BTS-002, hatte 4 Triebwerke der gleichen Tu-154 und konnte von der Landebahn selbst starten. Er setzte sich beim Testen natürlich mit ausgeschalteten Triebwerken hin, schließlich sitzt das Raumschiff "im Zustand" im Planungsmodus, es sind keine atmosphärischen Triebwerke darauf.
Die Komplexität dieser Arbeit bzw. unseres software-algorithmischen Komplexes lässt sich wie folgt veranschaulichen. In einem der BTS-002-Flüge. flog "auf dem Programm", bis das Hauptfahrwerk den Streifen berührte. Dann übernahm der Pilot die Kontrolle und senkte die Nasenstrebe. Dann schaltete sich das Programm wieder ein und hielt das Gerät komplett zum Stillstand.
Das ist übrigens ziemlich verständlich. Während das Gerät in der Luft ist, hat es keine Rotationsbeschränkungen um alle drei Achsen. Und es dreht sich erwartungsgemäß um den Massenmittelpunkt. Hier berührte er den Streifen mit den Rädern der Hauptstreben. Was ist los? Rollrotation ist jetzt überhaupt nicht mehr möglich. Die Nickdrehung erfolgt nicht mehr um den Massenmittelpunkt, sondern um die Achse, die durch die Berührungspunkte der Räder geht, und sie ist immer noch frei. Und die Drehung entlang des Kurses wird nun auf komplexe Weise durch das Verhältnis des Lenkmoments vom Seitenruder und der Reibungskraft der Räder auf dem Band bestimmt.
Hier ist ein so schwieriges Regime, das sich sowohl von Flug als auch von Lauf entlang des Streifens "an drei Punkten" radikal unterscheidet. Denn wenn auch das Vorderrad auf die Fahrbahn fällt, dann – wie im Scherz: nirgendwo dreht sich jemand durch …
… Ich werde hinzufügen, dass die verständlichen und unverständlichen Probleme aus allen Phasen des Testens zu uns gebracht, analysiert, beseitigt und wieder entlang der gesamten Linie vom mathematischen Stand bis zum BTS in Schukowski gegangen sind.
Bitte schön. Jeder weiß, dass die Landung fehlerfrei war: ein Zeitfehler von 1 Sekunde - nach einem dreistündigen Flug! - Abweichung von der Achse des Streifens 1, 5 m in der Reichweite - einige Dutzend Meter. Unsere Jungs, diejenigen, die in der KDP waren - dies ist ein Servicegebäude in der Nähe des Strips - sagten, dass die Gefühle waren - Worte können nicht ausgedrückt werden. Dennoch wussten sie, was es war, wie viele Dinge genau dort funktionierten, welche Millionen miteinander verbundener Ereignisse in der richtigen Beziehung passierten, damit diese Landung stattfinden konnte.
Und ich werde auch sagen: "Buran" ist weg, aber die Erfahrung ist nicht verschwunden. Aus diesem Job ist ein großartiges Team von erstklassigen, meist jungen Spezialisten gewachsen. Der Vorwurf daraus war so, dass das Team auch in schwierigen Jahren nicht zu Boden ging, was es gerade zu dieser Zeit möglich machte, eine Steuerung für die Oberstufe „Breeze-M“zu schaffen. Es war kein Softwaresystem mehr, es gab bereits unseren eigenen Bordcomputer und die Blöcke, die alle Bordmaschinen steuerten – Motoren, Zündpillen, verwandte Systeme anderer Entwickler usw. Und wir haben den Bodenkomplex für die Überprüfung und den Vorstart des Obermaterials erstellt Bühne.
Natürlich wurde "Breeze" von KB für alle gemacht. Aber eine sehr wichtige Rolle, vor allem bei der Schaffung des Software-Komplexes, spielten die Leute von Buran - Leute, die im Laufe des Buran-Epos die Technologie entwickelt und perfektioniert haben, viel Arbeit unter Beteiligung von Hunderten von Menschen zu erledigen Spezialisten aus Dutzenden von verschiedenen Profilen. Und jetzt hat das bewährte Konstruktionsbüro viel Arbeit …
