книги из ГПНТБ / Феодосьев В.И. Введение в ракетную технику Учеб. пособие

число запусков, при котором гарантируется надежная его работа. Важным элементом любых испытаний является получение на­

дежных данных о величине измеряемых параметров двигателя.

Число измеряемых параметров зависит от вида испытаний. При контрольно-сдаточных и доводочных испытаниях измеряется мини­ мальное количество наиболее важных параметров: тяга двигателя, расход компонентов топлива, давление в камере сгорания, давление компонентов топлива в различных точках трактов горючего и окис­ лителя, некоторые параметры турбонасосного агрегата или агрега­ тов вытеснительной системы подачи.

Однако уже при доводочных испытаниях часто возникает потреб­ ность произвести измерение многих дополнительных параметров для выяснения причины тех или иных неполадок, выявленных при испытании.

При научно-исследовательских испытаниях число измеряемых параметров возрастает весьма значительно. Здесь становятся необ­ ходимыми измерения температур, определение химического соста­ ва продуктов сгорания, измерение скоростей движения газов, жидко­ стей, измерение тепловых потоков, измерения напряжений и дефор­ маций в деталях двигателя и т. д. При этом следует отметить, что измерение таких величин, как, например, скорость и температура продуктов сгорания в различных точках камеры, является весьма трудной задачей, вырастающей иногда в самостоятельную научную проблему. Во многих случаях непосредственное измерение некото­ рых величин оказывается вообще невозможным и заменяется кос­ венным'определением. Измерения во время огневых испытаний за­ трудняются тем, что все они должны быть проведены дистанционно и, кроме того, многие компоненты основного и вспомогательного топ­ лив могут быть агрессивными или низкокипящими жидкостями.

Наиболее сложными и специфическими являются огневые испы­ тания камеры и ракетного двигателя в целом.

Для их проведения создаются специальные огневые стенды, ко­ торые являются сложными инженерно-строительными сооружения­ ми, а стенды, предназначенные для испытания крупных Ж РД, име­ ют, кроме того, и весьма внушительные размеры.

При стенде для огневых испытаний Ж РД должны быть созданы большие склады для хранения компонентов топлива, а также рас­ ходные емкости, откуда компоненты подаются в испытываемый дви­ гатель или камеру.

При создании огневого стенда необходимо позаботиться о пра­ вильном отводе от стенда и двигателя струи продуктов сгорания

топлива. Струя газов имеет высокую температуру и большую ско­ рость и оказывает сильное эррозионное воздействие на грунт, раз­ личные строительные и конструктивные материалы. Поэтому про­

494 Г л. X. Наземное оборудование, испытание ракет и ракетных двигателей

Измерение других физических величин требует специальных ме­ тодов, изложение которых выходит за рамки настоящей книги.

Показания приборов, измеряющих те или иные параметры элек­ трическими методами, записываются обычно при помощи осцил­ лографов. Показания же других приборов через определенные про­

Управление работой двигателя или камерой при огневом испы­ тании практически сводится к управлению зажиганием и системой подачи топлива.

Для управления двигателем и записи показаний приборов на стенде отводится специальное хорошо защищенное помещение, из которого можно наблюдать за работающим двигателем. В этом помещении располагаются пульты управления и измерительные пульты, где размещаются многочисленные измерительные, регистри­ рующие и контрольные приборы, по которым можно судить о ра­ боте наиболее важных агрегатов стенда и двигателя. На пульте управления располагаются выключатели, с помощью которых про­ водится запуск или выключение двигателя.

В наиболее совершенных стендах предполагаемая программа испытаний выдерживается автоматически. Для этого какой-либо временной механизм (например, в простейшем случае — проворачи­ вающийся барабан) последовательно включает заранее настроен­ ные на определенный режим механизмы стенда и его автоматиче­ скую аппаратуру. В этом случае для проведения испытания опера­ тору нужно подать только один сигнал.

Вменее совершенных стендах необходимые режимы работы дви­ гателя устанавливаются после запуска двигателя по показанию тех или иных приборов. В этом случае для осуществления программы испытания должно быть занято несколько человек.

Огневые стенды со всеми их устройствами располагаются, как правило, в районах, удаленных от населенных мест. Хотя за послед­ нее время ракетные двигатели (если говорить о серийных образ­ цах) стали весьма надежными, взрывы двигателей все-таки могут иметь место. Естественно, что опасность взрывов возрастает в слу­ чае проведения доводочных и особенно научно-исследовательских испытаний. При этом наиболее часто взрывы сопровождают испы­ тания, связанные с изысканием новых топлив.

Вдовершение ко всему этому некоторые компоненты топлива, как известно, являются ядовитыми, поэтому их пары не должны до­ стигать населенных мест.

Для обеспечения безопасности и предотвращения вредного дей­

ствия компонентов на людей, занятых во время испытаний, прово­ дится целый комплекс мероприятий. Огневые боксы, где устанавли­ ваются двигатели, делаются или целиком закрытыми, или откры­ тыми только с тех сторон, где никак не могут находиться люди. По­

мещения для управления и измерения, расположенные вблизи бок­ са, где во время испытания находится обязательно некоторе число людей, выполняются весьма прочными. При работе с агрессивными компонентами во время заправки, перекачки или соединения трубо­ проводов обслуживающий персонал должен использовать специаль­ ную одежду. В некоторых случаях приходится пользоваться проти­ вогазами или специальными защитными масками.

Для смывания пролившихся компонентов с агрегатов и трубо­ проводов стенда необходимо иметь в больших количествах воду или другие жидкости, растворяющие и нейтрализующие агрессивный компонент. Кроме того, для удаления компонентов с защитной одежды или с поверхности кожи необходимо иметь достаточное ко­ личество обмывочных пунктов. Все закрытые помещения должны иметь хорошую вентиляцию.

Проведение огневых испытаний требует четкого порядка на стенде, строгого соблюдения установленных правил хранения ком­ понентов топлива и обращения 'с ними, а также других мероприя­ тий по технике безопасности и противопожарной технике.

С т е н д о в ы е и с п ы т а н и я р а к е т

При создании новых ракет экспериментально отрабатывается не только двигательная установка, но и вся конструкция ракеты в це­ лом. На различных этапах проектирования и производства опытных образцов ракет проводятся многочисленные испытания отдельных узлов и элементов ее конструкции.

Наиболее ответственные элементы силовой схемы конструкции изготавливаются в большем числе образцов, чем необходимо для запуска, и часть из них испытывается на прочность. В резуль­ тате этих испытаний экспериментально определяется разрушающая нагрузка.

Как и в самолетостроении, создание новых ракет сопровождает­ ся испытаниями моделей ракет в аэродинамических трубах.

Детально проверяется система управления. На специальных стендах испытываются рулевые машины, гироприборы, приборы управления дальностью и другие элементы системы управления. Особо контролируется работа приборов в условиях высокочастот­ ных вибраций, возникающих в корпусе ракеты при полете. Эти ви­ брации имитируются обычно на специальных вибрационных сто­ лах.

После окончательной сборки ракета не может быть сразу допу­ щена к летным испытаниям.

Специфической особенностью отработки управляемых снарядов и баллистических ракет является отсутствие на борту человека. В этом смысле задача испытания беспилотных летательных аппара­ тов представляет значительно большие трудности, чем, например, отработка самолета, на борту которого находится летчик. При про­ стых непредвиденных неполадках летчик обычно имеет возможность

496 Гл. А'. Н а з е м н о е о б о р у д о в а н и е , испы т ание ракет и ракет н ы х д ви га т е л е й

исправить положение по собственной инициативе, а также наблю­ дать характер проявления тех или иных неисправностей. После по­ садки (если это возможно) неисправности устраняются, и тот же самолет вторично может быть подвергнут испытаниям.

С беспилотными летательными аппаратами дело обстоит значи­ тельно сложнее. С одной ракетой может быть проведен только один пуск. В конце испытания баллистическая ракета гибнет независимо от того, правильно или нет работали бортовые устройства и аппара­ тура. В случае аварии конструкторам бывает очень трудно, а порой

передающей аппаратуры, при помощи которой может быть освеще­ на работа только некоторых важнейших узлов ракеты. Число пусков баллистических и зенитных управляемых ракет весьма ограничено их большой стоимостью. Поэтому статистический подход к резуль­ татам испытаний затруднителен.

Большое количество взаимосвязанных устройств и приборов, находящихся на борту ракеты, порождает так называемую пробле­ му надежности. Несмотря на тщательную проверку и отработку каждого прибора, каждого его узла, контакта, электронной лампы,

и т. д. и т. п., всегда существует какая-то весьма малая вероятность отказа данного конкретно взятого элемента. С этой вероятностью можно было бы не считаться, однако на борту ракеты находятся тысячи подобных узлов и элементов и отказ хотя бы одного из них может привести к отказу системы в целом. Таким образом, вероят* ность отказа автоматики ракеты представляет ощутимую опасность. Именно поэтому при эксплуатации беспилотных летательных аппаратов и устанавливается сложная и длительная система про­ верок.

Для новой неотработанной конструкции испытания приобретают в большой мере исследовательский характер, и летным испытаниям ракет предшествуют их стендовые испытания.

Огневые стендовые испытания ракеты следует рассматривать как комплексную проверку одновременной работы всех агрегатов при работающем двигателе, т. е. в условиях, приближающихся к натур­ ным.

При огневом испытании ракеты на стенде исследуется процесс запуска двигателя в комплексе с бортовой системой подачи. Наряду с отработкой запуска производится настройка двигателя на задан­ ную тягу.

Во время стендовых испытаний проверяется работа автомата стабилизации. Снимаются вибрации корпуса в местах установки приборов.

Наряду с отработкой конструкции самой ракеты при стендовых испытаниях производится и отработка наземного комплекса, вклю­ чающая заправку, установку, предстартовые испытания и пр.

498 Г л. X . Н а з е м н о е о б о р у д о в а н и е , исп ы т ан ие ракет и ракет н ы х д в и га т е л е й

в обеспечении средствами измерения, контроля, техники безопасно­ сти и пр. — ракетный стенд не отличается по существу от двигатель­ ного.

В отработке новых образцов ракет стендовые испытания дают для конструкторов очень много ценных сведений. Визуальное на­ блюдение за работой двигателя, осмотр ракеты после испытания, анализ результатов обработки многочисленных измерений при стен­ довых испытаниях наряду с возможностью повторных запусков в измененных условиях позволяют своевременно внести нужные изменения в конструкцию и добиться желаемого результата.

Летные испытания ракет

Летные испытания дальних баллистических ракет, как и вообще всех крупных ракет, представляют собой ответственную и сложную задачу.

Летные испытания имеют целью проверить работоспособность конструкции в рабочих условиях и получить дополнительные уточ­ ненные характеристики, необходимые для окончательной доводки машины.

При летных испытаниях проверяется работа двигательной уста­ новки, системы подачи и системы управления в реальных условиях, определяется степень соответствия наблюдаемых баллистических характеристик расчетным, исследуется динамика сврбодного полета головной части, процесс ее стабилизации или стабилизации самой ракеты, если головная часть не отделяющаяся.

Наиболее ответственны для проверки работы системы управле­ ния летные испытания, поскольку все предшествующие наземные испытания для автомата стабилизации и системы радиоуправления не дают полной уверенности в достаточно точной имитации этими

испытаниями летных условий. Поэтому при первых пусках ракеты особое внимание уделяется контролю работы автомата стабилиза­ ции. Для этого необходимо замерять реальные возмущения, кото­ рые получает ракета, углы отклонения рулей в процессе стабилиза­ ции, анализировать возможность возникновения автоколебательных режимов. Одновременно при летных испытаниях контролируется прохождение (своевременное выполнение) основных команд бор­ товой автоматики.

До летных испытаний ракеты проектируются на основе расчет­ ных предположительных данных об условиях работы конструкции в полете. При первых летных испытаниях эти данные уточняются. Особое значение имеет определение температур в различных точ­ ках корпуса ракеты и нагрузок, особенно для головной части при подходе к цели. На основе полученных данных отдельные узлы пе­ рерассчитываются и в ряде случаев конструктивно изменяются. Если реальные рабочие условия оказались менее опасными, чем