100トンの鉄の自動着陸またはあなたは誰と仕事をしていますか?

投稿では「宇宙」テーマを継続します。 今回は、Energy-Buranプログラムのあまり知られていない側面、つまり、軌道船の自動着陸のシステムについてお話したいと思います。



プログラムについて簡単に



画像 Energy-Buranプログラムについては多くのことが書かれていますが、信頼できる情報が豊富な特別なサイトburan.ruにすぐに行くことをお勧めします。



簡単に要約すると、Energy-Buranプログラムは、100トンクラスの汎用重打上げロケットEnergiaと、そのペイロードとしてのBuranオービターの作成を提供しました。



ブラン船は多くの点でアメリカのスペースシャトルシステムに類似していた:翼と尾のないグライダー、タイル張りの熱保護、貨物ハッチ、同様の重量とサイズのパラメーター(30トンの撤退と20トンの軌道からの戻り、最大7人の宇宙飛行士)装備は静止していません。船は後に開発され、大きな違いがありました。 「ブラン」は、アメリカのカウンターパートとは異なり、もともと軌道ステーションや他の船とのドッキングを目的としており、乗組員の救助システムがあり(その不在はチャレンジャーの乗組員を一度に破壊しました)、そして最も重要なことには、宇宙ミッションを実行できました、軌道上で作業し、全自動モードで着陸します。





ブランはどのように座りましたか



この記事の範囲外で、離陸、軌道、操縦、ドッキング、およびペイロードの操作の段階を残します。 より詳細に着陸することを検討してください。



作家ルキアネンコがかつて本「スターズ-コールド・トイ」で適切に述べたように、ブランの着陸は落下する鋳鉄の恵みで行われます。 この皮肉なフレーズは確かに理にかなっています。



一般的な場合、軌道翼のある船の着陸は4つの段階に分けることができます。

  1. 軌道からの降下
  2. 大気中の軌道速度の減衰
  3. 車線に入るための操作
  4. ストリップに着陸


軌道からの出発は非常に簡単です-船は後方前方の後退位置に向き、行進エンジンは速度を軌道の閾値以下に低下させる衝動を与え、船は軌道から下降し始めます。 大気の高密度層への進入時のオリエンテーションエンジン。これは、南アメリカの約100 kmの高度で発生したため、正しい「飛行機」位置に船を展開します。 大気圏に入ってから着陸するまで約30分経過し、その間に船はその軌道速度(約8 km / s)を完全に消滅させ、指定された着陸エリアに移動して滑走路に着陸します。



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次の段階のタスクは、所定の速度と方向で着陸飛行場の近くの特定のポイントに到達することです。 タスクはいくつかの点で複雑です:第一に、船はプラズマクラウドのほとんどの部分を移動し、地面と通信できません。第二に、空力抵抗が大気中で開始するまでに、メインエンジンの燃料がすでに使い果たされているため、アンダーショットが検出されたときに速度を上げる操作は不可能です、低推力とエレボンのステアリングエンジンの助けを借りてのみ、船のグライダーを制御することが可能です。



比ur的に言えば、飛行中の超過速度を抑えるために、制御システムは機首をわずかに上げ、空力抵抗を増やして速度を下げ、不足分を補うために機首を下げます。 もちろん、これは非常に大雑把な近似ですが、実際には事実です。



第2段階の結果は、高度約4キロメートル、速度300 km / hを超える着陸飛行場付近の地点への出口になります。 より高い速度では、ブランは慣性が強すぎて着陸に必要な操縦を行うことができず、より低い速度では、空力特性が低いために制御されないダイビングに陥ります(「翼のある鋳鉄の落下」)。



その後、着陸の最も困難な段階-着陸帯へのアクセスに従います。 船舶のセンサー、無線ビーコン、地上管制センターからの情報の流れを使用した自動化は、現在の船舶の位置を理解し、着陸エリアの風の強さと方向を評価し、滑走路のどちらの端に着陸して滑走路に入るかを決定する必要があります 20 km / h以下の速度エラー、700メートル以下の滑走路軸に沿ったスリップ、38メートル以下の横方向の偏差が発生しました。



ハード&ソフト



着陸プロセスを制御するために、地上の監視および制御機器に加えて、独自のBVRM(オンボードデジタルコンピューティングマシン)「Burana」「Biser-4」を使用しました。 軍の命令によりコンピューターのアーキテクチャが決定されました。これは、4つの並列の独立したコンピューティングチャネルとコンパレータの形式で実装され、チャネルの出力で結果を継続的に比較しました。 いずれかのチャネルの結果が他の3つのチャネルから逸脱した場合、チャネルは切断され、デジタルコンピュータは通常どおり動作し続けました。 同様に、損傷した別のコンピューティングチャネルを無効にして、コンピューターの自動バックアップとフォールトトレランスを実現できます。 計算チャネル(または、現代用語ではコア)は4 MHzの周波数で動作し、128 KBのRAMと16 KBの固定プログラムメモリを備えていました。 このようなアーキテクチャにより、BCMは核戦争でも「ブラン」の着陸プロセスを制御することができました(これは軍の要請により作業指示書に含まれていました)。



着陸プロセスをプログラムするために、最終的な近似方法が選択されました。 各操作サイクルで、BCMCは現在の位置、速度、着陸軌道上の大気状態、およびその他の多くのパラメーターに応じて、所定のポイントでの船の「ヒット」を予測し、予測結果が着陸に必要なポイントと異なる場合、制御コマンドが発行されました軌道を調整します。 このサイクルは、船が着陸段階の最終地点に到達するまで繰り返されました。



特別な問題指向のリアルタイムプログラミング言語PROL2と、SAPOのプログラミングおよびデバッグ用の自動化システムが作成されました。 言語PROL2は、よく知られた論理言語であるPrologをほぼ繰り返していましたが、ロシアの公用語に基づいて構築されました。 また、Prologには、コンピューターの動作を制御するオペレーティングシステム「Prolog-dispatcher」が記述されていました。



テストと飛行



個々のブランシステムと船全体をテストするために、飛行のすべての段階の数値シミュレーションが実行され、多数の地上ベースのスタンドが構築され、いくつかのBTSアナログ航空機が構築されました。



アナログ航空機は、ターボジェット航空機が尾部に設置されたブラングライダーでした。 彼は単独で飛行場から離陸し、エンジン推力と計画飛行の両方で着陸できました。



数学モデルで船の自動着陸のシステムをテストした後、フィールド実験の番でした。 彼らはこのように見えました:パイロットはアナログ飛行機を最大の高さに上げ、水平飛行に変換してエンジンをオフにし、BCVMのエンジニアとプログラマーは、アルゴリズムを後で修正するために、搭載システムが着陸プロセスを制御する方法をリアルタイムで見ることができました。 もちろん、これはややエキサイティングな瞬間でしたが、すべてが順調に進み、一連のテストの結果によれば、自動着陸のハードウェアとソフトウェアの複合体が飛行することが許可されました。 合計24のアナログフライトが完了しました( www.buran.ru/htm/hrono.htm



ブラン宇宙船の最初で唯一の飛行は、1988年11月15日に行われました。 着陸は全自動で、すべての船舶システムとVympel自動着陸システムの地上部分は正常に機能しました。



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しかし、好奇心case盛なケースがないわけではありません。 ブランは、滑走路の軸の少し右にある飛行場に近づいていました;すべてが南東アプローチで残りのエネルギーを「消散させる」ことを確実にするつもりでした。 そのため、共同司令塔で勤務中の専門家と試験パイロットを考えました。 しかし、20 kmの高さからキーポイントに出ると、「ブラン」は機動を「横たえた」ため、指揮所にいた全員に衝撃を与えました。 左のロールで南東から予想されるアプローチの代わりに、船は精力的に左に曲がり、右翼に45°のロールで北東方向から滑走路にアプローチし始めました。

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説明されたイベントの参加者であるアントン・ステパノフ:

ブランのコースが急変したとき、私たちのコンピューターの女性オペレーターの1人が叫びました。「戻ってきてください!」-彼女は彼女の顔を見たはずです-すぐに恐怖と希望があり、ネイティブチャイルドとしての船の心配がありました 。」

G.E.ロジノロジンスキー:

...ブランが軌道に入った後、私は自分の目で、ミッションコントロールセンターの「同志のチーム」がそのようなおよびそのような誤動作のために「TASSメッセージ」を事前に準備した方法を見ましたこの実験を安全に完了することはできませんでした。これらの人々は、すでに近づいて、ブランが突然予期せぬ動きを始めたとき、特に活発になりました...



飛行後の分析では、このような軌道を選択する確率は3%未満であることが示されましたが、現在の状況では、これが船内のコンピューターの最も正しい解決策でした。



まとめ



現時点では、「ブラン」のすべてのコピーが失われ、プログラムの全予約が破棄されます。 宇宙に飛び込んだ船は、2005年2月12日にバイコヌールの格納庫で屋根が崩壊したため、より良い時期まで停泊し、完全に破壊されました。 2番目の飛行船は、バイコヌールでほぼ破壊された状態のままです。 3番目の船は、あまり知られていない会社Sia Internationalに販売されましたが、輸出されず、工場にあります。 4番目と5番目は工場でスクラップのために解体されます。



ちなみに、ゴーリキーパークに立つ船は宇宙船ではなく、BTSのアナログ試験機です。



タイトルの後半について



なぜ「そして誰と仕事をしているのですか?」 ブランの着陸システムのプログラマーの一人であるアレクサンダー・ユリエビッチ・スンドゥコフと一緒に仕事をすることができたのはもう1年前だったからです。 この記事は、昼食時の彼の話に触発されています。



そして、どんな面白い人と昼食を食べますか? -)))



参照資料



www.buran.ru

www.buran.ru/htm/vympel01.htm

www.buran.ru/htm/algoritm.htm

www.keldysh.ru/departments/dpt_23/dpt_23.html

www.xserver.ru/computer/langprogr/razn/16



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