Nikomo>> В случае гибкой программы БЦВМ решает задачу оптимального управления: определяется закон изменения угла тангажа, обеспечивающий набор максимальной высоты круговой орбиты при заданных энергетических затратах. То есть, управление ракетой постоянно меняется, меняется сама программа выведения. При этом, конечно есть еще и другие условия: на атмосферном участке траектории имеют место ограничения по углу атаки и скоростному напору, изменение угла тангажа должно обеспечить быстрый выход на ограничение, а затем - движение, не превышающее это ограничение; на внеатмосферном участке траектории изменение угла тангажа, с одной строны, должно превышать скорость поворота плоскости местного горизонта, а с другой стороны - обеспечить управление, оптимальное с точки зрения энергетических затрат.Karev1> Так, на глазок, кажется, что общий выигрыш в массе ПГ будет не велик из-за увеличения гарантийного запаса топлива на последней ступени. С другой - стороны повышается надежность.
Ну, не только надежность, а и энергетические затраты, как тут отмечено. При жестком управлении СУ немедленно исправлет отклонения от жестко заданной траектории. Вышла, скажем, машина из плоскости стрельбы - ее тут же туда назад запихивают. А при гибком можно не спешить, а потихоньку возвращаться в эту самую плоскость.
Кстати, широко известный пример. При выведении Аполлона-13 из-за низкочастотных колебаний ("пого") на 2-й ступени раньше времени отключился центральный двигатель. Далее цитирую Шунейко (
Ракетостроение т3 4-13 ):
В момент времени T0 +02 мин 46,0 сек произошло зажигание ЖРД J-2 ступени S-II и возникли сильные колебания давления в системе жидкого кислорода одновременно с вибрацией подвески центрального ЖРД. Колебания давления в системе питания жидким кислородом явились причиной падения давления ниже требуемого минимума, возникшая кавитация на входе в кислородный насос снизила к. п. д. насоса и вызвала падение тяги ЖРД, как показало исследование давления в камере сгорания. Падение и колебания тяги явились причиной того, что сработало реле тяги, выключившее двигатель в T0 +05 мин 30,6 сек.
Сильные колебания низкой частоты 14—16 гц были локальными. Датчик на кожухе центрального ЖРД показал ускорение более 20 g, в то время как на командном отсеке было зарегистрировано ~0,1 g. Колебания, возникшие на ракете-носителе Saturn V в полете Apollo-13, превысили все ранее наблюдавшиеся колебания.
После выключения центрального ЖРД J-2S, (на 2 мин 12,4 сек раньше срока) колебания ступени и наружных ЖРД снизились до номинального уровня. Вследствие уменьшения тяги 4 наружных ЖРД J-2S проработали сверх запланированного номинального времени 34,1 сек. В результате в момент выключения наружных ЖРД скорость полета была на 68 м/сек меньше расчетной. Отделение второй ступени произошло на высоте 183,5 км. Двигательная установка ступени S-IVB начала работать в момент времени T0 +09 мин 56,9 сек и работала на 9,2 сек больше расчетного времени, чтобы компенсировать недостающую скорость. Однако, при выключении ступени S-IVB скорость полета все же оставалась меньше расчетной на 0,37 м/сек, и орбита, на которую вышел корабль (185/188 км), оказалась ниже расчетной круговой орбиты высотой 190 км. После выхода на орбиту ожидания был тщательно проанализирован имевшийся запас топлива, так как перерасход топлива ступенью S-IVB был весьма существенным.
Однако оказалось, что топлива достаточно, чтобы вывести корабль Apollo-13 на траекторию полета к Луне.
Переговоры в ЦУПе и связь с кораблем:
00:05:27, Отключение центрального двигателя (он отключился примерно на 2 минуты 12 секунд раньше, чем запланировано – с момента включения ступени «Эс-2» должно было пройти 4 минуты 47 секунд).
00:05:30, Пресс-центр: – 5 минут 30 секунд полетного времени. Со второй ступенью все в порядке. Джим Лоувелл только что доложил, что внутренний двигатель отключился по расписанию.
00:05:32, Лоувелл: – Внутренний.
00:05:37, КЭПКОМ: – Принято. Подтверждаем отключение внутреннего.
(внутренняя линия связи)
НОСИТЕЛЬ: – Подтверждаю отключение внутреннего, ПОЛЕТ-КОНТРОЛЬ.
ПОЛЕТ-КОНТРОЛЬ: – Принято.
НОСИТЕЛЬ: – Отделение, ПОЛЕТ-КОНТРОЛЬ.
ПОЛЕТ-КОНТРОЛЬ: – Принято.
ДИНАМИКА: – ПОЛЕТ-КОНТРОЛЬ, это ДИНАМИКА. Подтверждаю отделение.
ПОЛЕТ-КОНТРОЛЬ: – Принято.
00:05:45, КЭПКОМ: – Тринадцатый, это Хьюстон. Ожидаем «Эс-4Б» в «ВАО».
[ «ВАО» – выход на аварийную орбиту – это другое название Режима-3. В этом режиме третья ступень «Эс-4Б» может вывести командно-сервисный модуль на аварийную орбиту, после чего тот отделяется и тормозит главным двигателем сервисного модуля так, чтобы посадка осуществлялась дальше 3400 миль от места старта – иначе произойдет жесткое приземление, а не приводнение.
Режим 4 – главный двигатель может вывести корабль на околоземную орбиту]
00:05:48, Лоувелл: – «Эс-4Б» в «ВАО», принято.
00:05:54, КЭПКОМ: – Принято. Джим, ты вошел в этот режим.
00:05:56, Лоувелл: – Начался режим «Эс-4Б» в «ВАО».
(внутренняя линия связи)
НОСИТЕЛЬ: – ПОЛЕТ-КОНТРОЛЬ, это НОСИТЕЛЬ. Внутренний отключился слишком рано.
ПОЛЕТ-КОНТРОЛЬ: – Так.
КЭПКОМ: – ПОЛЕТ-КОНТРОЛЬ, подтверждаю отключение двигателя номер 5.
ПОЛЕТ-КОНТРОЛЬ: – Принято. НОСИТЕЛЬ, у вас с этим не возникает никаких проблем?
НОСИТЕЛЬ: – Нет, не очень, ПОЛЕТ-КОНТРОЛЬ. Остальные двигатели продолжают работать.
00:06:01, Пресс-центр: – НОСИТЕЛЬ докладывает, что внутренний двигатель отключился раньше времени, внешние четыре продолжают работать.
[Раннее отключение центрального двигателя вызвало значительное отклонение от запланированной траектории: высота – на 10.7 морских миль ниже, а скорость – на 1732.3 м в секунду меньше ожидаемых]
00:06:04, КЭПКОМ: – Вы приближаетесь к отметке 6 минут 13 секунд.
00:06:08, Лоувелл: – Прошли 6 минут.
00:06:13, Лоувелл: – Хьюстон, в чем причина отключения пятого двигателя?
00:06:16, КЭПКОМ: – Джим, мы не имеем представления, почему внутренний отключился так рано, но остальные двигатели продолжают работать, и вы в норме.
00:06:24, Лоувелл: – Принято.
[Преждевременное отключение центрального двигателя ступени «Эс-2» было вызвано тем, что на 132 секунде в камере сгорания возникли сильные колебания давления с частотой 16 герц]
00:06:41, Пресс-центр: – 6 минут 40 секунд… (прервано КЭПКОМом).
00:06:43, КЭПКОМ: – (пропало за словами пресс-центра)… у вас все в норме, карданы в порядке, наклон в норме.
00:06:46, Лоувелл: – Принято.
00:06:57, КЭПКОМ: – Тринадцатый, это Хьюстон. Время «Низкого уровня» восемь плюс три, четыре – в номинале. Время отключения «Эс-4Б» девятка плюс четыре, восемь. Все.
00:07:04, Лоувелл: – Принято. «Низкий уровень» в номинале, девятка, четыре, восемь – отключение «Эс-4Б».
[Каждый топливный бак ступени «Эс-2» оснащен пятью расположенными на дне датчиками. Когда два датчика оказываются вне уровня топлива, компьютер начинает процедуру отключения. Этот сигнал называется «Низкий уровень». КЭПКОМ сообщает экипажу о предполагаемом времени отключения двигателя, основанном на расчетах текущего потребления]
00:07:10, КЭПКОМ: – Подтверждаю. Ожидаем «Эс-4Б» на орбиту… (пауза)… Джим, отметка «Эс-4Б» на орбиту.
00:07:13, Лоувелл: – Принято. Мы на отметке «Эс-4Б» на орбиту.
[Если бы ступень «Эс-2» выключилась раньше времени, то ступень «Эс-4Б» могла бы вывести корабль на безопасную орбиту. Однако тогда не оставалось бы топлива для транслунного запуска. Экипажу бы пришлось перейти на запасной план околоземной экспедиции]
00:07:26, Пресс-центр: – По-прежнему на второй ступени «Сатурна» работают четыре двигателя. Высота 96 морских миль, 505 миль в сторону.
00:07:45, Пресс-центр: – 7 минут 45 секунд. НОСИТЕЛЬ докладывает, что все в норме, 4 двигателя продолжают работать.
00:07:59, Пресс-центр: – Раннее отключение центрального двигателя не вызовет проблем. Ступень проработает чуть дольше, чем предписано планом… (прервано КЭПКОМом).
00:08:05, КЭПКОМ: – Тринадцатый. Восемь минут, все в норме.
00:08:10, Лоувелл: – Тринадцатый принял.
00:08:18, Пресс-центр: – 8 минут 17 секунд, скорость 5.5 км в секунду. Это около 71 процента от минимально необходимой для выхода на орбиту.
00:08:38, Пресс-центр: – 8 минут 35 секунд, вторая ступень продолжает работать на четырех оставшихся двигателях, все в норме.
A Lannister always pays his debts.