ОНПП «Технология» в космической программе «Энергия-Буран»

15 ноября 2018 года исполнилось 30 лет со дня первого полета советского многоразового орбитального космического корабля «Буран». В этом масштабном проекте приняло участие и обнинское НПП «Технология». Предприятие обеспечило комплектацию уникальной продукцией из неметаллических материалов все наземные и пять летных комплексов по программе «Буран». Общий вес изделий из неметаллических материалов, разработанных и изготовленных «Технологией» только для совершившего полет «Бурана» составил 10 тонн. Это 10% от общего веса орбитального корабля.

«Энергия-Буран» — самая большая и трудоемкая программа в истории советской космонавтики. Над ее воплощением трудились более миллиона специалистов в 1286 крупнейших отечественных научных и производственных центрах, 86 министерств и ведомств. Благодаря реализации программы, продолжавшейся более 10 лет, в стране были созданы одна из самых мощных в мире ракет-носителей «Энергия» и орбитальный корабль-ракетоплан «Буран». «Буран» продемонстрировал высочайший научно-технический потенциал отечественных разработчиков. Приземление и посадка на аэродром тяжелого крылатого космического аппарата массой более 100 тонн были выполнены в автоматическом режиме. В мировой космонавтике повторить подобное не удается до сих пор.

Начало

7 февраля 1976 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 132-51 «О создании многоразовой космической системы и перспективных космических комплексов». В нем были определены основные задачи программы "Энергия-Буран". Тактико-технические требования к многоразовой космической системе формировались почти весь 1976 год и едва уложились в несколько увесистых книг.

На ОНПП «Технология» работы начались в 1977 году. Было получено задание на разработку термостойких радиационно-оптически устойчивых стекол для кабины пилотов, высокотемпературной защиты корабля, створок отсека полезного груза из полимерных композиционных материалов, тонкостенных герметичных трубопроводов для системы воздушного термостатирования, световых фильтров для аэронавиагационных огней с высокой стойкостью к термическому удару, высокотемпературных уплотнителей.

«Шуба» для «Бурана»

Одним из важнейших элементов конструкции «Бурана» стала теплозащита. Во время входа в атмосферу температура аэродинамического нагрева элементов тепловой защиты могла достигать 1500 °С. Специальная керамическая плитка на обшивке выдерживала прохождение корабля сквозь плотные слои атмосферы и предотвращала его сгорание. Космолёт буквально выходил из огня целым и невредимым. Приказ министерства авиационной промышленности СССР об организации на ОНПП «Технология» серийного производства теплозащитного материала вышел в 1977 году. Производство было освоено в мае 1979 года. Для выпуска теплозащитных материалов запустили новый цех. Благодаря использованию супертонкого кварцевого волокна теплозащита оказалась легкой и прочной. Для предохранения плиток от эрозии, проникновения влаги, высокой температуры применялось специально разработанное наружное покрытие из высококремнеземистых стеклопорошков. Предприятие обеспечило изготовление плиток для шести орбитальных кораблей, для «Бурана», совершившего космический полет, их было выпущено 38 800 штук.

Предприятие получило более 20 авторских свидетельств на изобретения при работе над теплозащитой

Отсечные мосты и уплотнители

К наиболее ответственным элементам теплозащиты «Бурана» относились носовой обтекатель фюзеляжа и секции передних кромок крыла, располагавшиеся в зонах повышенного нагрева планера и испытывавшие температурные воздействия до 1650 градусов С. Они были изготовлены из жаропрочных композиционных материалов усилиями трех научных организаций страны. Для предотвращения передачи температуры от наиболее температурнонагруженых углеродных элементов орбитального корабля к силовым конструкциям из металла и в целях компенсации температурных расширений разнородных материалов использовались керамические «отсечные мосты». Они были созданы на «Технологии» на основе нитрида кремния. С помощью «отсечных мостов» осуществлялось крепление носового обтекателя и секций крыла корабля к силовым элементам планера. Перед установкой на «Буран» «отсечные мосты» прошли жесточайший контроль и успешно показали себя на всех этапах эксплуатации. Керамические «отсечные мосты» выдержали большие тепловые и механические нагрузки в интервале от криогенных температур -130 °С до температур раскаленной плазмы +1500 °С. Запас прочности оказался даже выше расчетного — максимальная температура на поверхности орбитального корабля в зоне щелей и стыков различных элементов планера на участке атмосферного спуска достигала 1800 градусов Цельсия, но теплозащита с честью выдержала нагрузки.

Ещё одной актуальной и трудоемкой задачей стала надежная защита щелей и стыков различных элементов планера. Для этих целей ОНПП «Технология» разработало и изготовило высокотемпературные ворсовые и ленточные уплотнения, которые устанавливались в зазорах, использовались для герметизации кабины пилотов и створок отсека полезного груза. При изготовлении уплотнений использовались кварцевые и кремниевые материалы.

Термостойкая конструкционная оптика

Также на ОНПП «Технология» для корабля «Буран» было создано высокопрочное термостойкое радиационно-оптически устойчивое остекление для кабины пилотов, обеспечивающее максимальную безопасность летного экипажа. Остекление выдерживало перепад давления между кабиной и открытым космосом, защищало экипаж от воздействия космической радиации. Также были изготовлены цветные светофильтры для аэронавигационных огней «Бурана» с высокой стойкостью к термическому удару и защитные стекла шкалы приборов.

Предприятием было получено 11 авторских свидетельств на изобретения по итогам разработок изделий из стекла для орбитального корабля.

Композитные створки

При создании «Бурана» перед ученым и инженерами была поставлена сложнейшая за всю историю развития отечественной авиации задача — получить прочную и одновременно легкую конструкцию планера, способную длительно работать в исключительно тяжелых условиях. Корабль должен был выдерживать интенсивные вибрационные и акустические нагрузки от мощных ракетных двигателей и сверхзвукового потока воздуха, а при спуске — температурное воздействие, с чем металл мог не справиться. На помощь пришли композиционные материалы и прогрессивные сплавы. Большой вклад в эту работу внесли отечественные материаловеды.

Создание створок отсека полезного груза из композиционных материалов стало непростой задачей для ОНПП «Технология». Элементы конструкций такого размера сложного профиля из композитов тогда в СССР никто не делал. На предприятии разработали технологии и изготовили крупногабаритные трехслойные панели створок отсека полезного груза и сложнопрофильные шпангоуты переменного сечения из углепластика. Для склеивания сотовых конструкций было освоено серийное производство высокотемпературных пленочных клеев и связующего. Применение полимерных композиционных материалов в конструкции «Бурана» позволило снизить массу орбитального корабля более чем на 1500 кг. Впервые в отечественной практике были созданы изделия из композиционных материалов длиной 18 м, шириной 4,5 м, площадью 144 кв м. В состав одного комплекта входило 500 деталей и элементов.

Система охлаждения для «Бурана»

При приземлении «Буран» находился в разогретом до 1000 градусов и выше состоянии. И если бы он не охлаждался, то вся аппаратура пришла бы в негодность. Поэтому на орбитальном корабле была предусмотрена система наддува и вентиляции, которая снабжала воздухом все элементы космического корабля. В её безупречной работе - немалая заслуга «Технологии», изготовившей тонкостенные герметичные трубопроводы для системы воздушного термостатирования орбитального корабля, обеспечив все требования по минимизации их веса. Общий метраж системы термостатирования «Бурана» составил 200 метров. Созданные из полимерных материалов трубы оказались прочными и герметичными. Также была решена проблема возникновения статического разряда при подаче воздуха в систему, что исключило возникновение аварийных ситуаций.

Первые цифровые технологии

Полет «Бурана» и его посадка выполнялись в автоматическом режиме — на борту не было ни одного человека. Впервые в отечественной аэрокосмической отрасли при управлении техникой были применены цифровые технологии. На корабле работали две компьютерные системы: центральная и периферийная, которые были четырехкратно дублированы, позволяя сохранять работоспособность при отказе половины систем. Более 50 бортовых систем были объединены в комплекс, управляемый ЭВМ.

Цифровизация производства была осуществлена и на ОНПП «Технология». На предприятии была создана автоматизированная система управления разработкой и производством теплозащитного материала. Впервые в истории отечественной техники был создан вычислительный комплекс с резервированием, состоящий из сети с видеотерминалами для ручного ввода данных на рабочих местах, трехуровневой системы автоматического ввода данных с технологических и измерительных комплексов и устройств для прямого цифрового управления термическим оборудованием сушки и обжига блоков. Кроме того, были разработаны и внедрены технологии автоматизированного автоклавного формования силовых углепластиковых конструкций.

Коллектив «Технологии» с задачами справился

В 1987 году за создание теплозащиты космического корабля «Буран» коллектив разработчиков обнинского научно-производственного предприятия был удостоен Государственной премии СССР. Теплозащитное неуносимое покрытие радиационного типа многократного использования в нашей стране было создано впервые. Также впервые выпущены элементы конструкций и агрегаты планера космического аппарата из полимерных композиционных материалов, термостойкое радиационно-оптически устойчивое остекление. Всего было получено 31 авторское свидетельство на изобретения, касающиеся разработки материалов, технологий и конструкций для «Бурана».

«Наши предприятия объединила совместная работа по созданию орбитального корабля «Буран» системы «Энергия-Буран». Вами было разработано и изготовлено много новых материалов, узлов, агрегатов и особенно ценны крупногабаритные створки отсека полезного груза. Высочайшим достижением является разработка и освоение массового производства ультралегких теплозащитных плиток из супертонкого кварцевого волокна, успешно выдержавших испытание при полете ОК «Буран». Впервые в нашей стране было создано неуносимое теплозащитное покрытие радиационного типа многократного использования».

Г.Е.Лозино-Лозинский, генеральный конструктор НПО «Молния» - ведущего разработчика орбитального корабля «Буран», лауреат Ленинской и Государственных премий Российской Федерации.
Наверх