Вчера был сугубо занят. Сегодня появилось свободное время, и я внимательно поразглядывал несколько видеозаписей вчерашней катастрофы Протона-М, очередной раз поискал и посмотрел довольно куцые описания его устройства (и не обнаружил ничего нового для себя), посмотрел некоторые технические комметарии спецов на форуме "Новости космонавтики" (по наводке Мерлина) и напряг свои личные воспоминания об устройстве ряда жидкостных стратегических ракет, которые я изучал на военной кафедре в начале 70х и на переподготовках с конца 70х до середины 80х (в т.ч, легкая МБР УР-100 = 8К84, которая разрабатывалась тем же КБ Челомея практически одновременно со сверхтяжелой МБР УР-500 = 8К82 = РН "Протон").
В общем, ИМХО, картина достаточно однозначная: катастрофический отказ системы угловой стабилизации, причем отказ какой-то беспредельный (от слова "беспредел") - типа перепутанных кабелей или одновременного выхода из строя нескольких (всех?) рулевых машинок. А все 6 двигателей первой ступени, судя по видеозаписям, вроде бы работали нормально.
Дело в том, что система управления (СУ) в "Протоне-М" - затроенная (с голосованием 2 из 3х?), т.е., практически любой отказ любого прибора СУ должен парироваться. Более того, отключение любого одного двигателя или отказ одной рулевой машинки на первой ступени также не должны привести к катастрофе (подробнее см. ниже) - хотя отключение одного двигателя первой ступени в начале ее работы вроде должно привести к "недолету".
Ниже - собранное по крупицам краткое описание устройства первой ступени "Протона" (включая некоторые мои домыслы по аналогии с другими ракетами, включая УР-100) применительно к этой катастрофе и отдельные ее подробности.
1. Устройство и работа первой ступени РН семейства "Протон"
Первая ступень "Протона" имеет уникальную конструкцию, которая в принципе не менялась при модернизациях в цепи "Протон" - "Протон-К" - "Протон-М" (но существенно модернизировались двигатели). Она представляет собой пакет из центрального блока и 6 боковых блоков.
Центральный блок - это фактически только бак окислителя + часть локальной автоматики первой ступени, имеющая отношение к окислителю (прежде всего, автоматика т.н. "системы опорожнения баков" - СОБ, обеспечивающей стабилизацию соотношения расхода окислителя и горючего) и газогенератор наддува бака "кислым" газом. Окислитель - азотный тетроксид (АТ), в отличие от более распространенного в 60е годы окислителя АК-27И (27% раствор АТ в безводной азотной кислоте, с добавлением иода в качестве ингибитора коррозии). Замерзание чистого АТ при слегка пониженной температуре воздуха парируется подогревом АТ при заправке.
А вот каждый боковой блок сложнее: он содержит бак горючего (НДМГ, или "гептил"), один качающийся однокамерный двигатель, газогенератор наддува бака "восстановительным" газом и локальную автоматику (СОБ, качания двигателя и т.п.). Двигатели - с замкнутым циклом (ТНА - на основных компонентах топлива, "выхлоп" ТНА - в камеру сгорания двигателя).
Для угловой ориентации ракеты каждый двигатель первой ступени качается (на +/-7,5 град в тангенциальной плоскости) своей рулевой машинкой. Управление по крену (вращению) обеспечивается синхронным отклонением всех 6 двигателей "по кругу". Управление по тангажу и курсу (рысканью) - отклонением 4 или всех 6 двигателей в одну сторону: это мой домысел, но это логично, и именно так сделано на УР-100 (4 однокамерных двигателя, качающихся в тангенциальных плоскостях). Нетрудно понять, что в такой системе отключение одного из двигателей или даже заклинивание одной рулевой машинки в ее крайнем положении в принципе может парироваься качанием остальных двигателей, и эта возможность наверняка реализована в СУ.
2. Некоторые комментарии к катастрофе
Все уже все видели сами, но тем не менее попробую связно описать эту картину маслом.
1) По стандартной программе полета РН "Протон", первые 10 секунд РН должна подниматься вертикально, затем - весьма плавный "боевой разворот" по тангажу, с переходом на траекторию разгона с углом наклона порядка 15 град в течение нескольких десятков секунд. Однако в первые же секунды подъема произошел патологически быстрый значительный поворот РН вокруг ее оси. Дальше фактически наступило кувыркание, причем двигатели на вид продолжали нормально работать. А воспламенение РН - это, ИМХО, следствие разрушения баков из-за недопустимых угловых скорости и/или ускорения (АТ и гептил мгновенно самовоспламеняются при контакте, так что достаточно небольших утечек).
2) После взрыва Н-1, "осевшей" на старт после аварийного отключения двигателей и полностью разрушившей этот старт, в программы полета разных РН ввели блокировку отключения двигателей в течение нескольких десятков сек после подъема - дабы РН улетела хоть немного в сторону. Пэтому при явном катастрофическом отказе угловой стабилизации, двигатели продолжали работать до конца.
3) На струи темного дыма с боков ракеты в начале ее полета я много раз обращал внимание, глядя на видеозаписи нормальных пусков самых разных ракет (и "наших", и "чужих"). Перед пуском производится наддув баков (азотом или гелием из баллонов, или же продуктами сгорания основных компонентов топлива в специальных газогенераторах, как и сделано в "Протоне"). Наддув с избыточным давлением в несколько атмосфер необходим для предотвращения кавитации в насосах ТНА при запуске двигателя. Но в полете такое давление становится излишним и даже опасным, поскольку гидростатическое давление столба жидкости возрастает пропорционально кажущемуся ускорению ракеты и значительно увеличивает давление внизу баков.
Сброс лишнего давления наддува производится через т.н. дренажно-предохранительные клапаны, расположенные вверху баков, но дым становится хорошо виден только ближе к "хвосту" ракеты. А сам дым - это бурая двуокись азота из бака окислителя (пары АТ из бака и продукт неполного сгорания топлива с большим избытком окислителя при наддуве бака окислителя) и "обычный" дым от весьма неполного сгорания топлива с большим изытком горючего при наддуве баков горючего.
ЗЫ. Дренажно-предохранительные клапаны вверху баков предназначены для сброса излишков давления при заправке и вроде бы должны блокироваться в закрытом состоянии по команде "Ключ на старт" перед включением наддува. Вероятно, для сброса избытка давления наддува в полете есть специальные клапаны в хвостовой части ступени -.это и было бы проще для размещения автоматики, и хорошо объясняет видимое положение источников дыма. Однако это слишком далеко от моей старой военной специальности (формально - "электрооборудование ракет", реально - СУ), а в Сети таких частных подробностей не видно.