Hoje, 15 de novembro, marca o 22º aniversário do primeiro e único voo de nossa espaçonave de transporte reutilizável "Buran". E também o segundo e último vôo do lançador superpesado Energia.
Leitores regulares sabem que este evento não pode passar pela minha atenção, já que participei do trabalho sobre "Buran", trabalhando no escritório de design experimental "Marte" de Moscou. Embora não seja no máximo "vanguarda". Houve um banquete no hotel "Ucrânia", onde celebramos este evento, verdadeiramente grande para nós. E havia planos para o próximo vôo, também não tripulado, mas muito mais longo, e havia trabalho nesses planos.
E então houve uma atemporalidade obscura, e então, em 1993, o programa foi fechado …
Ainda não escrevi sobre o Buran em si, embora o capítulo sobre ele seja o próximo em minha série inacabada sobre a história de projetos de navios reutilizáveis tripulados. No entanto, ele escreveu sobre a história de sua criação, e também sobre o foguete Energia. E agora não vou escrever sobre "Buran" como tal, porque não deveria ser um post de blog, mas um artigo real, ou talvez mais de um. Mas vou tentar mostrar a área de responsabilidade do nosso departamento.
Fizemos o que fornecia a URSS, provavelmente a única prioridade clara para todos sobre o ônibus espacial americano. Nós, nosso departamento, fizemos o complexo algorítmico e de software para o pouso automático "Buran". Pelo que eu sei, os americanos têm esse regime, mas nunca foram usados. Suas naves eram sempre pousadas por pilotos.
Agora, pelo que entendi, a tarefa de pousar sem a participação da tripulação está resolvida - afinal, drones, inclusive de grande porte, estão pousando. Mas, em minha opinião, os aviões de passageiros ainda não pousam “automaticamente”. E então, eu sei com certeza, campos de aviação bem equipados poderiam trazer aviões de passageiros bem equipados a uma altura de 15 metros. O próximo é a tripulação. A tarefa foi agravada pelo fato de que a qualidade aerodinâmica do "Buran" no subsônico era cerca de metade da qualidade da aeronave de passageiros - 4, 5 contra 8-10. Ou seja, o navio estava "duas vezes mais próximo do ferro" do que um avião de passageiros normal. O que não é surpreendente quando você compara sua forma.
O pouso automático de um whopper de 100 toneladas é uma coisa muito difícil. Não fizemos nenhum hardware, apenas o software para o modo de pouso - desde o momento de atingir (durante a descida) uma altitude de 4 km até a parada na pista. Tentarei contar brevemente como esse algoritmo foi feito.
Primeiro, o teórico escreve o algoritmo em uma linguagem de alto nível e o testa em casos de teste. Este algoritmo, que é escrito por uma pessoa, é "responsável" por uma operação relativamente pequena. Em seguida, ele é combinado em um subsistema e arrastado para o suporte de modelagem. No estande "ao redor" do algoritmo de bordo funcional, existem modelos - um modelo da dinâmica do aparelho, modelos de órgãos executivos, sistemas de sensores, etc. Eles também são escritos em uma linguagem de alto nível. Assim, o subsistema algorítmico é testado no “vôo matemático”.
Em seguida, os subsistemas são reunidos e verificados novamente. E então os algoritmos são "traduzidos" de uma linguagem de alto nível para a linguagem do veículo a bordo (BCVM). Para verificá-los, já na hipóstase do programa de bordo, existe outro estande de modelagem, que inclui um computador de bordo. E em torno dela está a mesma coisa - modelos matemáticos. Eles são, é claro, modificados em comparação com os modelos em uma bancada puramente matemática. O modelo "gira" em um mainframe de uso geral. Não se esqueça, estávamos na década de 1980, os computadores pessoais estavam apenas começando e tinham muito baixo consumo. Era a época do mainframe, tínhamos um par de dois EC-1061s. E para a comunicação de um veículo de bordo com um modelo matemático em um computador universal, é necessário um equipamento especial, também é necessário como parte de um estande para várias tarefas.
Chamamos esse suporte de semi-natural - afinal, nele, além de toda matemática, havia um verdadeiro computador de bordo. Implementou o modo de operação dos programas de bordo, muito próximo ao modo de tempo real. Demora muito para explicar, mas para o computador de bordo era indistinguível do tempo real "real".
Algum dia vou me recompor e escrever como funciona o modo de modelagem semi-natural - para este e outros casos. Enquanto isso, gostaria apenas de explicar a composição do nosso departamento - a equipe que fez tudo isso. Tinha um departamento complexo que lidava com os sistemas de sensores e executivos envolvidos em nossos programas. Havia um departamento de algoritmos - estes realmente escreviam algoritmos integrados e os trabalhavam em uma bancada matemática. Nosso departamento estava empenhado em a) tradução de programas para a linguagem de computador de bordo, b) criação de equipamentos especiais para um estande semi-natural (aqui trabalhei) ec) programas para este equipamento.
Nosso departamento ainda tinha nossos próprios projetistas para fazer a documentação para a fabricação de nossos blocos. E havia também um departamento encarregado de operar o referido par EC-1061.
O produto final do departamento e, portanto, de todo o bureau de design dentro do quadro do tema "tempestade", foi um programa em fita magnética (anos 1980!), Que foi levado para trabalhar mais adiante.
Além disso - esta é a posição do desenvolvedor corporativo do sistema de controle. Afinal, é claro que o sistema de controle de uma aeronave não é apenas um computador de bordo. Este sistema foi feito por uma empresa muito maior do que nós. Eles eram os desenvolvedores e "donos" do computador de bordo, enchiam-no de uma variedade de programas que realizavam toda a gama de tarefas para controlar a nave, desde a preparação antes do lançamento até o desligamento pós-pouso dos sistemas. E para nós, nosso algoritmo de aterrissagem, naquele computador de bordo, apenas uma parte do tempo do computador foi alocada, em paralelo (mais precisamente, eu diria, quase-paralelo) outros sistemas de software funcionaram. Afinal, se calcularmos a trajetória de pouso, isso não significa que não precisamos mais estabilizar o aparelho, ligar e desligar todos os tipos de equipamentos, manter as condições térmicas, gerar telemetria e assim por diante, e assim por diante…
No entanto, vamos voltar a trabalhar no modo de pouso. Depois de trabalhar em um computador de bordo redundante padrão como parte de todo o conjunto de programas, esse conjunto foi transportado para o estande do desenvolvedor corporativo da espaçonave Buran. E havia um stand, chamado stand full-size, no qual um navio inteiro estava envolvido. Quando os programas estavam rodando, ele acenava elevons, zumbia drives e tudo mais. E os sinais vieram de acelerômetros e giroscópios reais.
Então eu vi o suficiente de tudo isso no acelerador Breeze-M, mas por enquanto meu papel era bastante modesto. Eu não viajei para fora do meu bureau de design …
Então, passamos pelo estande de tamanho real. Você acha que isso é tudo? Não.
O próximo foi o laboratório voador. É o Tu-154, cujo sistema de controle é configurado para que a aeronave reaja às ações de controle geradas pelo computador de bordo, como se não fosse um Tu-154, mas um Buran. Claro, é possível "retornar" rapidamente ao modo normal. "Buransky" foi ativado apenas durante o experimento.
O ponto culminante dos testes foram 24 voos do Buran, feitos especialmente para esta etapa. Chamava-se BTS-002, tinha 4 motores do mesmo Tu-154 e podia decolar na própria pista. Ele sentou-se no processo de teste, é claro, com os motores desligados - afinal, "no estado" a espaçonave está no modo de planejamento, não há motores atmosféricos nela.
A complexidade deste trabalho, ou melhor, nosso complexo software-algorítmico, pode ser ilustrada pelo seguinte. Em um dos voos do BTS-002. voou "no programa" até que o trem de pouso principal tocou a pista. Em seguida, o piloto assumiu o controle e baixou o suporte do nariz. Em seguida, o programa foi ligado novamente e manteve o dispositivo totalmente parado.
A propósito, isso é bastante compreensível. Enquanto o aparelho está no ar, ele não tem restrições à rotação em torno dos três eixos. E gira, como esperado, em torno do centro de massa. Aqui ele tocou a tira com as rodas das escoras principais. O que está acontecendo? A rotação do rolo agora é impossível de todo. A rotação do passo não é mais em torno do centro de massa, mas em torno do eixo que passa pelos pontos de contato das rodas, e ainda é livre. E a rotação ao longo do curso agora é determinada de forma complexa pela relação entre o torque de direção do leme e a força de atrito das rodas na faixa.
Aqui está um regime tão difícil, tão radicalmente diferente de voar e correr ao longo da faixa "em três pontos". Porque quando a roda dianteira também cai na pista, então - como uma piada: ninguém está girando em lugar nenhum …
… Acrescentarei que os problemas, compreensíveis e incompreensíveis, de todas as etapas de teste foram trazidos até nós, analisados, eliminados e novamente percorreram toda a linha, desde o estande matemático até o BTS em Zhukovsky.
Nós vamos. Todo mundo sabe que o pouso foi impecável: um erro de tempo de 1 segundo - após um vôo de três horas! - desvio do eixo da faixa 1, 5 m, na faixa - algumas dezenas de metros. Nossos rapazes, aqueles que estavam no KDP - este é um prédio de serviços perto da faixa - disseram que os sentimentos eram - palavras não podem ser expressas. Mesmo assim, eles sabiam o que era, quantas coisas funcionavam ali, quantos milhões de eventos inter-relacionados aconteceram na relação certa para que esse pouso ocorresse.
E direi também: "Buran" se foi, mas a experiência não desapareceu. Este trabalho formou uma esplêndida equipe de especialistas de primeira classe, a maioria jovens. A carga foi tal que a equipe não caiu ao chão em anos difíceis, e isso tornou possível, justamente naquela época, criar um sistema de controle para o estágio superior "Breeze-M". Não era mais um sistema de software, já havia nosso próprio computador de bordo, e os blocos que controlavam todas as máquinas de bordo - motores, squibs, sistemas relacionados de outros desenvolvedores, etc. E fizemos o complexo de solo para verificação e pré-lançamento do superior estágio.
Claro, "Breeze" foi feito pela KB para todos. Mas um papel muito importante, principalmente na criação do complexo de software, foi desempenhado pelo povo de Buran - pessoas que construíram e aperfeiçoaram no decorrer do épico de Buran a própria tecnologia de fazer muito trabalho com a participação de centenas de especialistas de dezenas de perfis diferentes. E agora o bureau de design, que provou seu valor, tem muito trabalho …
