Автоматика и телемеханика, № 10, 2021

Заметки, хроника, информация

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНОГО ТВОРЧЕСТВА

И ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ОБЛАСТИ ПРАКТИЧЕСКОЙ

КОСМОНАВТИКИ Ю.П. ПОРТНОВА-СОКОЛОВА

(к 100-летию со дня рождения)

DOI: 10.31857/S0005231021100135

5 августа 2021 г. исполняется 100 лет со дня рождения Юрия Петровича

Портнова-Соколова крупного ученого в области теории построения борто-

вых систем управления объектами ракетно-космической техники.

После окончания в 1946 г. с отличием Московского авиационного инсти-

тута Ю.П. Портнов-Соколов, проработав три года на кафедре МАИ, посту-

пил на работу в Институт автоматики и телемеханики АН СССР (ИАТАН)

(в настоящее время Институт проблем управления РАН). Здесь он про-

шел яркий творческий путь и проработал до последних дней своей жизни

(до 2004 г.).

Уже в начале своей деятельности Юрий Петрович был привлечен к рабо-

там по ракетно-космической технике, которые возглавил в ИАТАН Б.Н. Пет-

ров - будущий академик, вице-президент АН СССР.

При исследовании динамики мощного жидкостного реактивного двигателя

(ЖРД) Юрием Петровичем Портновым-Соколовым были получены приори-

165

тетные результаты модели двигателя как объекта управления и принципы

его регулирования, которые легли в основу многих дальнейших работ в об-

ласти управления силовыми установками жидкостных ракет.

При создании межконтинентальной ракеты Королева, получившей рабо-

чее название Р-7, возникла проблема терминального управления расходова-

нием топлива через воздействие на тягу и коэффициент соотношения мно-

годвигательной установки ракеты блочной компоновки. Эта проблема была

абсолютно новой, не было никаких прототипов решений, даже отдаленно при-

ближающихся к возникшим здесь новым задачам.

При разработке этой проблемы коллективом сотрудников Института, ру-

ководимым Ю.П. Портновым-Соколовым, были получены основополагающие

результаты в создании бортовых терминальных систем управления расхо-

дованием топлива (СУРТ). В этих системах использовалась информация о

запасах и расходах топлива, а также инерциальная информация для воз-

действия на расход топлива, т.е. на тягу ЖРД и на соотношение расходов

компонентов топлива. Генеральная цель их функционирования состоит в ми-

нимизации гарантийных запасов топлива, что при неизменном стартовом ве-

се топлива позволяло использовать высвободившиеся гарантийные запасы

для увеличения сжигаемого в ЖРД количества компонентов топлива, т.е.

для увеличения конечной скорости ракеты. Установка таких систем на бор-

ту ракеты повышает на 10-15 % энергетические характеристики носителя и

соответственно увеличивает дальность стрельбы, массу полезного груза или

высоту орбиты, на которую груз выводится.

При участии коллектива Института, руководимого Ю.П. Портновым-

Соколовым, была создана система управления расходованием топлива раке-

ты Р-7, с помощью которой 4 октября 1957 г. был осуществлен запуск первого

спутника ПС-1, а 12 апреля 1961 г. полет Ю.А. Гагарина на корабле “Во-

сток”.

В итоге более чем полувековых работ под руководством Ю.П. Портнова-

Соколова сформировалось новое направление совершенствования ракет-

носителей с жидкостными ракетными двигательными установками на основе

создания широкого класса терминальных систем управления расходованием

топлива. Были разработаны технология проектирования таких систем и ряд

серийных систем управления СУРТ, являющихся неотъемлемой частью всех

мощных жидкостных ракет, от первой ракеты Р-7 до ракет-носителей “Про-

тон”, “Зенит”, “Энергия” и проектируемых в настоящее время перспективных

ракет-носителей (“Союз-5”, семейство “Ангара”, “Аврора”).

Участие в этих работах потребовало адаптации коллектива научных со-

трудников ИАТ, руководимого Ю.П. Портновым-Соколовым, к условиям ра-

боты в режиме опытно-конструкторской разработки (ОКР). Новые принципы

построения и методы синтеза получали воплощение в конструкторской до-

кументации и технологии разработки систем управления. Помимо участия в

разработке эскизных проектов, создания алгоритмов управления, максималь-

но приближенных к условиям их реализации на бортовых вычислительных

средствах, формирования эксплуатационных характеристик систем управле-

166

ния на основе оценки их динамики и точности, ОКР включает создание доку-

ментации, регламентирующей технологию стендовой и натурной отработок.

В состав такой документации входят тестовые примеры для контроля пра-

вильности функционирования бортового программного обеспечения, имита-

ционные программные модули для проведения предпускового моделирова-

ния, методики адаптации алгоритмов управления к условиям конкретного

пуска, оценки функционирования системы управления при стендовых и на-

турных испытаниях.

За работы в области практической космонавтики Ю.П. Портнов-Соколов

награжден высокими правительственными наградами и дважды удостоен Го-

сударственной премии СССР.

В процессе разработки конкретных бортовых систем и исследований раз-

личных задач терминального управления возникло понимание, что борто-

вые терминальные системы имеют свою специфику и занимают определен-

ное место в общем ряду систем автоматического управления. Практические

задачи, возникающие в ракетно-космической технике, послужили толчком к

разработке теории бортовых систем терминального управления и система-

тическому изложению теории и накопленного опыта в специальной моногра-

фии. Основная особенность развитых методов синтеза заключается в том, что

все они инициированы практическими нуждами проектирования бортовых

систем управления и учитывают реальные условия эксплуатации объектов

ракетно-космической техники.

На основе обобщения результатов исследований в теории бортовых терми-

нальных систем управления Ю.П. Портновым-Соколовым создана научная

школа в области теории терминального управления.

В 90-х гг. XX в. Ю.П. Портновым-Соколовым был выполнен цикл работ по

проблеме безопасности и управлению риском объектов ракетно-космической

техники, отмеченный в 2004 г. Премией РАН им. акад. Б.Н. Петрова.

В основе этих работ лежит концепция управления безопасностью по обоб-

щенному критерию, учитывающему различные факторы риска. Обеспечение

безопасности охватывает основные этапы жизненного цикла объектов, начи-

ная от формирования проектного облика до этапа сопровождения эксплуата-

ции. Здесь используются средства проектно-технического и эксплуатационно-

технического управления. В системах управления совершенствуются их прин-

ципы действия с приоритетом критерия безопасности и реализуются отказо-

устойчивые алгоритмы формирования управления.

Творческий жизненный путь Ю.П. Портнова-Соколова является ярким

примером служения своей стране, науке, идее.

Фундаментальность и жизнестойкость сформировавшегося в итоге на-

правления в ракетодинамике подтверждается в настоящее время востребо-

ванностью бортовых терминальных систем управления расходованием топ-

лива в современных средствах выведения. Институт продолжает и развивает

работы, начатые под руководством Ю.П. Портнова-Соколова, активно участ-

вуя в совершенствовании новых перспективных ракет-носителей, повышая их

энергетические характеристики, безопасность и, как следствие, повышая рей-

167

тинг отечественных ракет-носителей на коммерческом рынке выведения на

космические орбиты полезных нагрузок

Основные результаты пройденного пути составляют как научное насле-

дие, содержащееся в многочисленных статьях, монографии и изобретениях,

так и значительный личный вклад Ю.П. Портнова-Соколова в практическую

космонавтику. Однако, пожалуй, самым главным в наследии Ю.П. Портнова-

Соколова является создание коллектива единомышленников, который и в на-

стоящее время развивает его идеи и сохраняет востребованность Института

в области практической космонавтики.

В.П. Иванов, д-р техн. наук (vladguc@ipu.ru)

168