Oggi, 15 novembre, ricorre il 22° anniversario del primo e unico volo della nostra navicella spaziale da trasporto riutilizzabile "Buran". E anche il secondo e ultimo volo del lanciatore super pesante Energia.
I lettori abituali sanno che questo evento non può passare dalla mia attenzione, dal momento che ho preso parte al lavoro su "Buran", lavorando nell'ufficio di progettazione sperimentale di Mosca "Mars". Anche se non al massimo "all'avanguardia". C'è stato un banchetto nell'hotel "Ucraina", dove abbiamo celebrato questo evento, davvero fantastico per noi. E c'erano piani per il prossimo volo, anche senza pilota, ma molto più lungo, e c'era lavoro su questi piani.
E poi c'è stata una torbida atemporalità, e poi, nel 1993, il programma è stato chiuso …
Non ho ancora scritto sul Buran stesso, sebbene il capitolo su di esso sia il prossimo della mia serie incompiuta sulla storia dei progetti di navi riutilizzabili con equipaggio. Tuttavia, ha scritto della storia della sua creazione e anche del razzo Energia. E ora non scriverò di "Buran" in quanto tale, perché non dovrebbe essere un post sul blog, ma un vero articolo, o forse più di uno. Ma cercherò di mostrare l'area di responsabilità del nostro dipartimento.
Abbiamo fatto ciò che prevedeva l'URSS, probabilmente l'unica chiara priorità per tutti rispetto alla navetta americana. Noi, il nostro dipartimento, abbiamo realizzato il complesso algoritmico e software per l'atterraggio automatico "Buran". Per quanto ne so, gli americani hanno un tale regime, ma non sono mai stati usati. Le loro navette erano sempre sbarcate da piloti.
Ora, a quanto ho capito, il compito di atterrare senza la partecipazione dell'equipaggio è stato risolto: dopotutto, i droni, compresi quelli di grandi dimensioni, stanno atterrando. Ma, secondo me, gli aerei di linea passeggeri non atterrano ancora "automaticamente". E poi, lo so per certo, aeroporti ben attrezzati potrebbero portare aerei di linea ben attrezzati a un'altezza di 15 metri. Il prossimo è l'equipaggio. Il compito era aggravato dal fatto che la qualità aerodinamica di "Buran" su subsonico era circa la metà della qualità dell'allora aereo passeggeri - 4, 5 contro 8-10. Cioè, la nave era "due volte più vicina al ferro" di un normale aereo passeggeri. Il che non sorprende quando si confronta la loro forma.
L'atterraggio automatico di un whopper da 100 tonnellate è una cosa molto difficile. Non abbiamo fatto alcun hardware, solo il software per la modalità di atterraggio - dal momento in cui si raggiunge (durante la discesa) un'altitudine di 4 km fino all'arresto in pista. Cercherò di raccontarvi molto brevemente come è stato realizzato questo algoritmo.
Innanzitutto, il teorico scrive l'algoritmo in un linguaggio di alto livello e lo testa rispetto a casi di test. Questo algoritmo, scritto da una persona, è "responsabile" di un'operazione relativamente piccola. Quindi viene combinato in un sottosistema e trascinato sullo stand di modellazione. Nello stand "intorno" all'algoritmo di bordo funzionante, ci sono modelli: un modello della dinamica dell'apparato, modelli di organi esecutivi, sistemi di sensori, ecc. Sono anche scritti in un linguaggio di alto livello. Pertanto, il sottosistema algoritmico viene testato nel "volo matematico".
Quindi i sottosistemi vengono assemblati e controllati di nuovo. E poi gli algoritmi vengono "tradotti" da un linguaggio di alto livello nel linguaggio del veicolo di bordo (BCVM). Per controllarli, già nell'ipostasi del programma di bordo, c'è un altro stand di modellazione, che include un computer di bordo. E intorno a lei c'è la stessa cosa: modelli matematici. Sono, ovviamente, modificati rispetto ai modelli in un banco puramente matematico. Il modello "gira" in un mainframe generico. Non dimenticate, erano gli anni '80, i personal computer erano appena agli inizi ed erano a bassissima potenza. Era il periodo del mainframe, avevamo una coppia di due EC-1061. E per la comunicazione di un veicolo di bordo con un modello matematico in un computer universale, è necessaria un'attrezzatura speciale, è anche necessaria come parte di uno stand per vari compiti.
Abbiamo chiamato questo supporto semi-naturale - dopotutto, in esso, oltre a tutta la matematica, c'era un vero computer di bordo. Ha implementato la modalità di funzionamento dei programmi di bordo, molto vicina alla modalità in tempo reale. Ci vuole molto tempo per spiegarlo, ma per il computer di bordo era indistinguibile dal "reale" tempo reale.
Un giorno mi riunirò e scriverò come funziona la modalità di modellazione semi-naturale, per questo e altri casi. Nel frattempo, voglio solo spiegare la composizione del nostro dipartimento, la squadra che ha fatto tutto questo. Aveva un dipartimento complesso che si occupava dei sensori e dei sistemi esecutivi coinvolti nei nostri programmi. C'era un dipartimento algoritmico: questi in realtà scrivevano algoritmi integrati e li elaboravano su un banco matematico. Il nostro dipartimento era impegnato in a) traduzione di programmi nel linguaggio del computer di bordo, b) creazione di attrezzature speciali per uno stand semi-naturale (qui ho lavorato) ec) programmi per questa attrezzatura.
Il nostro reparto aveva persino i nostri progettisti per creare la documentazione per la produzione dei nostri blocchi. E c'era anche un dipartimento incaricato di far funzionare la suddetta coppia EC-1061.
Il prodotto di uscita del dipartimento, e quindi dell'intero ufficio di progettazione nell'ambito del tema "tempesta", era un programma su nastro magnetico (anni '80!), che è stato preso per elaborare ulteriormente.
Inoltre: questo è lo stand dello sviluppatore aziendale del sistema di controllo. Dopotutto, è chiaro che il sistema di controllo di un aereo non è solo un computer di bordo. Questo sistema è stato realizzato da un'impresa molto più grande della nostra. Erano gli sviluppatori e i "proprietari" del computer di bordo, lo hanno riempito con una varietà di programmi che svolgono l'intera gamma di compiti per il controllo della nave dalla preparazione pre-lancio allo spegnimento dei sistemi dopo l'atterraggio. E per noi, il nostro algoritmo di atterraggio, in quel computer di bordo, è stata allocata solo una parte del tempo del computer, in parallelo (più precisamente, direi quasi-parallelo) hanno funzionato altri sistemi software. In fondo, se calcoliamo la traiettoria di atterraggio, questo non significa che non abbiamo più bisogno di stabilizzare l'apparato, accendere e spegnere ogni tipo di attrezzatura, mantenere condizioni termiche, generare telemetria e chi più ne ha più ne metta…
Tuttavia, torniamo all'elaborazione della modalità di atterraggio. Dopo aver lavorato su un computer di bordo ridondante standard come parte dell'intero set di programmi, questo set è stato trasportato allo stand dello sviluppatore aziendale della navicella spaziale Buran. E c'era uno stand, chiamato stand a grandezza naturale, in cui era coinvolta un'intera nave. Quando i programmi erano in esecuzione, agitava gli elevoni, mormorava le unità e tutta quella roba. E i segnali provenivano da veri accelerometri e giroscopi.
Poi ho visto abbastanza di tutto questo sull'acceleratore Breeze-M, ma per ora il mio ruolo era abbastanza modesto. Non ho viaggiato fuori dal mio ufficio di progettazione…
Quindi, abbiamo superato lo stand a grandezza naturale. Pensi che sia tutto? No.
Il prossimo è stato il laboratorio volante. Si tratta del Tu-154, il cui sistema di controllo è configurato in modo tale che l'aereo reagisca alle azioni di controllo generate dal computer di bordo, come se non fosse un Tu-154, ma un Buran. Naturalmente, è possibile "tornare" rapidamente alla modalità normale. "Buransky" è stato acceso solo per la durata dell'esperimento.
Il culmine dei test sono stati 24 voli del Buran, realizzati appositamente per questa tappa. Si chiamava BTS-002, aveva 4 motori dello stesso Tu-154 e poteva decollare dalla pista stessa. Si è seduto nel processo di test, ovviamente, con i motori spenti, - dopotutto, "nello stato" la navicella spaziale si trova in modalità di pianificazione, non ci sono motori atmosferici su di essa.
La complessità di questo lavoro, o meglio, il nostro complesso software-algoritmo, può essere illustrata da quanto segue. In uno dei voli BTS-002. volò "sul programma" fino a quando il carrello di atterraggio principale non toccò la striscia. Poi il pilota prese il controllo e abbassò il muso. Quindi il programma si è riacceso e ha bloccato completamente il dispositivo.
A proposito, questo è abbastanza comprensibile. Mentre l'apparato è in aria, non ha restrizioni alla rotazione attorno a tutti e tre gli assi. E ruota, come previsto, attorno al centro di massa. Qui ha toccato la striscia con le ruote dei montanti principali. Cosa sta succedendo? La rotazione del rullo ora è del tutto impossibile. La rotazione del passo non è più intorno al baricentro, ma intorno all'asse passante per i punti di contatto delle ruote, ed è ancora libera. E la rotazione lungo la rotta è ora in modo complesso determinato dal rapporto tra la coppia di governo del timone e la forza di attrito delle ruote sulla striscia.
Ecco un regime così difficile, così radicalmente diverso sia dal volo che dalla corsa lungo la striscia "in tre punti". Perché quando anche la ruota anteriore cade sulla corsia, allora - come in uno scherzo: nessuno gira da nessuna parte …
… Aggiungerò che i problemi, comprensibili e incomprensibili, da tutte le fasi del test ci sono stati portati, analizzati, eliminati e di nuovo sono andati lungo l'intera linea, dallo stand matematico al BTS a Zhukovsky.
Bene. Tutti sanno che l'atterraggio è stato impeccabile: un errore di tempo di 1 secondo - dopo tre ore di volo! - deviazione dall'asse della striscia 1, 5 m, nel raggio - alcune decine di metri. I nostri ragazzi, quelli che erano nel KDP - questo è un edificio di servizio vicino alla striscia - hanno detto che i sentimenti erano - le parole non possono essere espresse. Tuttavia, sapevano cos'era, quante cose funzionavano proprio lì, quali milioni di eventi interconnessi erano accaduti nella giusta relazione perché questo atterraggio avesse luogo.
E dirò anche: "Buran" è andato, ma l'esperienza non è scomparsa. Questo lavoro ha fatto crescere una splendida squadra di specialisti di prim'ordine, per lo più giovani. La carica da esso è stata tale che la squadra non è caduta a terra in anni difficili, e questo ha permesso proprio in quel momento di creare un sistema di controllo per lo stadio superiore "Breeze-M". Non era più un sistema software, c'era già il nostro computer di bordo e i blocchi che controllavano tutti i macchinari di bordo: motori, squib, sistemi correlati di altri sviluppatori, ecc. palcoscenico.
Naturalmente, "Breeze" è stato realizzato da KB per tutti. Ma un ruolo molto importante, principalmente nella creazione del complesso software, è stato svolto dalla gente di Buran - persone che hanno costruito e perfezionato nel corso dell'epopea di Buran la stessa tecnologia di fare molto lavoro con la partecipazione di centinaia di specialisti di decine di profili diversi. E ora l'ufficio di progettazione, che ha dimostrato il suo valore, ha molto lavoro …
