Вопрос: (Л.В. Докучаев, ЦНИИМАШ): Почему были выключены два двигателя сразу после старта Н-1 № 3Л?

Ответ: Во время пуска Н-1 № 3Л в силу несовершенства алгоритмов диагностики, заложенных в известную Вам систему КОРД, последняя неправильно интерпретировала отклонение некоторых параметров одного из ЖРД как аварийную ситуацию, что привело к выключению этого двигателя. В логику системы КОРД было заложено немедленное выключение второго двигателя на противоположном конце диаметра, чтобы не создавать возмущающий момент в соответствующей плоскости стабилизации. В результате, когда первый двигатель был выключен, по существу, по ложной команде, одновременно, уже по штатной команде, был выключен второй двигатель. Остальные ЖРД продолжали работать в течение 50 секунд, до возникновения новой аварийной ситуации, повлекшей за собой разрушение ракеты № 3Л.

При пуске № 6Л все двигатели блока А после старта работали нормально, но ракета сразу же начала разворачиваться вокруг продольной оси. Когда угол достиг 16⁰, сработала команда на выключение двигателей, исполнение которой на определенное время было блокировано. Когда команда прошла, все двигатели были выключены. Последствия были менее тяжелыми, чем при предыдущем пуске, когда ракета № 5Л упала на стартовое сооружение и полностью его разрушила.

После пуска № 6Л в конструкцию были внесены изменения (управляющие двигатели были заменены на более мощные), в результате чего запас управляемости по крену у Н-1 № 7Л повысился на порядок. В результате на № 7Л возмущающий момент по крену удалось парировать, и ракета летела более 100 сек., так что до запуска 2-ой ступени не хватило только 6 сек. На этот раз взорвался один из двигателей блока А, и все на этом кончилось.

Вопрос: (Л.В.Докучаев): Почему же система КОРД его своевременно не выключила?

Ответ: Потому что КОРД не успевает срабатывать в такой ситуации. Эта система реагировала по идее на тенденцию к возникновению аварийной ситуации, а тут в двигателе произошло что-то мгновенное, и система КОРД оказалась бессильной. Главный конструктор Н.Д.Кузнецов пытался доказать, что разрушилось что-то на ракете, а взрыв двигателя был только следствием, но успеха эти попытки не имели. Так или иначе, на машину № 8Л были поставлены модифицированные двигатели, каждый из которых проходил предварительные испытания на огневом стенде. Таким образом, была принята авиационная схема предполетного опробования всех двигателей, блестяще зарекомендовавшая себя на Сатурне 5. Американские разработчики создали двигатели, допускавшие, по крайней мере, трехкратное включение и имевшие десятикратный запас ресурса по отношению к минимально необходимому. Использование этого опыта можно было только приветствовать, однако пуск Н-1 № 8Л так и не состоялся. Комментировать этот факт я не буду, т.к. это не относится к теме данного семинара.

Вопрос: (Л.В.Докучаев): Все же, какая постулируется форма системы струй? И еще, на одном из плакатов ошибка: надо № 6Л, а не № 3Л.

Ответ: Форма струи как у верхней половины отсека Шуховской башни: половина гиперболического параболоида. Постулируется именно такая форма закрученных струй, которые лежат таким образом, на линейчатой поверхности. Кстати, если принять, что угол наклона каждой из струй всего полградуса, то получается возмущающий момент больше 200 тм. Попробуйте его уравновесить! Что касается плаката, то Вы правы. Спасибо. Действительно написано с точностью до наоборот.

Вопрос: (М.М. Бордюков, НИИ-4): Б.И., Вы создали очень большой соблазн просмотреть через призму предлагаемых Вами моделей статистику возмущений по крену на различных старых ракетах, которая должна была сохраниться. Это позволило бы охватить значительно больший диапазон конструктивных параметров и, в частности выяснить, всегда ли струи закручивались в жгут, и появлялся сильный возмущающий момент. Кстати, можно ли его восстановить по Вашим формулам?

Ответ: Формулы не дают, к сожалению, возможности подсчитать возмущающий момент, если Вы не знаете, насколько повернулись в тангенциальном направлении все струи. Эти формулы позволяют сказать только “да” или “нет”, т.е. устойчива или неустойчива данная конфигурация системы струй.

М.М.Бордюков: Но ведь эти формулы дают и значения угла, на который поворачиваются в тангенциальном направлении струи при возникновении конфигурации с винтовой симметрией!

Б.И.Рабинович: Михаил Михайлович, все это и так и не так.

В формулах фигурируют три константы: коэффициент нелинейного стабилизирующего момента, препятствующего отклонению струи от оси сопла, величина силы взаимного притяжения соседних струй при данном расстоянии между ними и, наконец, градиент этой силы по расстоянию между осями струй. Эти константы мне неизвестны, и придумать их я не могу. В рассматриваемой модели их можно определить только из эксперимента. Это эмпирические константы. В этом, конечно, проявляется ограниченность введенной феноменологической модели. Но, Михаил Михайлович! Французы говорят, что даже самая прекрасная женщина не может предложить больше того, что она имеет…

Вопрос: (Б.П.Умушкин, Технический Университет гражданской авиации): Создается впечатление, что система КОРД здесь вообще не причем. Важно наличие хотя бы одного разрыва в цепи ЖРД. Так ли это?



Ответ: Действительно это так. О КОРДЕ разговор особый, относящийся к другой проблеме, выходящей за рамки доклада. Что касается разрывов, то в принципе, с качественной точки зрения, достаточно наличия хотя бы одного разрыва в цепи ЖРД. По-видимому, в этом случае также наиболее вероятной будет симметричная конфигурация системы струй. Наверное, это можно проверить, сконструировать соответствующую модель. Однако я считаю необходимым при своем исследовании придерживаться экспериментальных факторов, чтобы не потерять почву под ногами. А факты таковы, что всегда выключается четное число двигателей, так что в каждой их паре выключенные, двигатели находятся на противоположных концах диаметра. Вариант выключения только одного двигателя исключен.

Вопрос: (М.Ю.Овчинников, ИПМ им. Келдыша РАН): Можно ли представить себе какую-то другую модель?



Ответ: Вероятно, можно было бы придумать вместо системы стержней какую-то упругую “занавеску”. Хотел бы подчеркнуть, что все это носит чисто эвритический характер и успех или неудача предлагаемой феноменологии определяется только тем, позволяет ли она получить конструктивные результаты, совместимые с экспериментом. Большего я, к сожалению, на Ваш интересный вопрос ответить не могу.

Вопрос: (М.Л.Пивоваров, ИКИ РАН): Хотел бы отметить, что доложенные результаты представляют, на мой взгляд, исключительный интерес и наводят на мысль организации специальных целенаправленных экспериментов для проверки аксиоматики используемой автором. Что Вы думаете об этом?

Ответ: Конечно, проведение специальных экспериментов чрезвычайно интересная задача и здесь есть, над чем подумать. К сожалению, я пока не могу сказать, что может из всего этого получиться. Таким “товаром”, который позволил бы дать обоснованный прогноз, я сейчас не располагаю.

Вопрос: (М.Ю.Овчинников): Лежат ли, все же, в основе Вашей аксиоматики, на основе которой Вы сконструировали феноменологическую модель рассматриваемых весьма сложных явлений взаимодействия горячих сверхзвуковых струй, решения каких-то газодинамических или гидродинамических задач, которые Вы здесь не упомянули?

Ответ: Попытаюсь ответить на Ваш вопрос. Приступая к синтезу той модели, которую я здесь представил аудитории, я, конечно, располагал решениями некоторых модельных задач, которые, сыграв роль “строительных лесов”, остались, так сказать, за кадром.

Перечислю эти решения. Первое было получено мною довольно давно и долго лежало без употребления. Оно относится к модельной задаче о движении сверхзвуковой газовой струи внутри цилиндрической трубы, совершающей малые гармонические колебания в направлении, перпендикулярном продольной оси, и малые гармонические угловые колебания.

Вопрос заключается в том, что будет в этой ситуации с главным вектором газодинамичеcких сил. Опираясь на строгое решение соответствующей линеаризованной нестационарной газодинамической задачи, я смог доказать, что только при частотах в сотни, если не тысячи, Герц проявляется эффект исчезновения “абсолютной жесткости” струи по отношению к перемещениям стенок трубы. Следствием этого является жесткое слежение вектора реактивной тяги за осью сопла при его низкочастотных колебаниях, постулируемое в задачах динамики ракет.

Другая группа решений соответствует двум модельным двумерным задачам гидродинамики идеальной жидкости того класса, который Вы, по-видимому, имели в виду.

Первая из них – это задача о бесконечном количестве источников, расположенных на равных расстояниях вдоль горизонтальной оси. Соответствующее поле скоростей в нижней полуплоскости получается на основе теории решеток методом конформного отображения. Сгущение линий тока на границах струй позволяет оценить эффект их взаимного притяжения.

При этом можно моделировать как “прямую”, так и “косую” решетку, т.е. струи, направленные по нормали и границе полуплоскости и отклоненные от этой нормали (асимптотическая модель винтовой симметрии).

Вторая задача – это задача обтекания системы диполей, расположенных на равных расстояниях вдоль дуги окружности, при наличии центрального вихря. Решение здесь также получается методами теории функций комплексного переменного, причем оно моделирует поле скоростей в плоскости, перпендикулярной продольной оси ракеты при “косой обдувке”, если постулировать геометрическую неизменяемость контура поперечного сечения каждой струи.

Наконец, определенное влияние на синтез используемой модели оказали известные книги Гуревича и Лаврентьева и Шабата (особенно последняя, посвященная математическим моделям в гидродинамике). Никакой специфики горячей струи здесь, конечно, нет и в помине. Этот аспект проблемы не рассматривался.

Что получится, если обратиться к более сложной постановке задачи, с учетом различных тонких эффектов, я не знаю. Однако надеюсь, что то, что было здесь рассказано, привлечет внимание профессионалов, специалистов по струям, которые смогут получить более далеко идущие результаты, а быть может и опровергнуть некоторые из утверждений автора. Во всяком случае, наличие информации о докладе в сети Интернет, о которой говорил Равиль Равильевич, вселяет надежду, что эта информация стимулирует появление новых идей, связанных с обсуждаемой проблемой.

Вопрос: (М.Л.Пивоваров): Возвращаюсь снова к проблеме экспериментальной проверки основных результатов. Ведь это можно проделать на физически-подобных моделях с использованием холодных струй?

Ответ: С учетом неполноты информации, которой я сейчас располагаю, о чем я уже говорил, отвечу, что сделать это можно. Более того, предположим, что вдруг появится какой-то, как сейчас принято говорить, “Спонсор”, заинтересованный в этой работе, который сказал бы: “Ребята, создайте эти самые струи и расскажите, что из этого получится не только с помощью ваших феноменологических моделей, а на основе более надежной экспериментальной фактуры! Я за это заплачу”. Я думаю, что в этом случае нашлись бы люди, которые сумели бы этой задачей заняться и ее решить, причем их не пришлось бы особенно долго искать.

Вопрос: (Н.А.Эйсмонт, ИКИ РАН): Борис Исаакович, нельзя ли связать как-то, о чем Вы здесь рассказали, с аварией французской ракеты-носителя Ариан-5, потерявшей при одном из пусков устойчивость по крену?

Ответ: Я могу поблагодарить Вас за этот интересный вопрос, но должен честно признаться, что ничего не знаю о подробностях этой аварии. Поэтому было бы неосторожно с моей стороны рассуждать на эту тему. Было бы, конечно, очень интересно получить более полную информацию, поскольку пока я фактически располагаю только двумя экспериментальными точками (Н-1 № 3Л и № 6Л).

В заключение хотел бы сказать следующее. Доложенное исследование не относится к основному направлению деятельности докладчика. Выбор темы был скорее продиктован желанием на первом заседании нашего семинара “показать что-нибудь простенькое”, как сказал когда-то при подобных обстоятельствах один из героев М.Булгакова.

Впрочем, эта мысль уже была однажды использована классиком несколько иного жанра, чем Воланд, а именно Владимиром Васильевичем Белецким. Так что грешно повторять эту формулу и не мне судить, справился ли я с поставленной задачей.

Благодарю уважаемую аудиторию за внимание и терпение.