SAS «Soyuz»：紧急救援原理

联盟号紧急脱离系统：演变与工作原理

2018年10月11日，搭载联盟MS-10飞船的联盟-FG火箭发射后121秒，第一级分离时发生故障。一侧助推器非正常脱离，导致其撞击芯级，撕裂燃料箱并造成稳定性丧失。发射紧急脱离系统（LES） 自动启动，将载人舱——包括宇航员阿列克谢·奥夫奇宁和尼克·黑格——从失控火箭上拉离。机组人员安全降落在哈萨克草原，无严重伤亡。

LES 在整个主动上升阶段提供机组安全保障，从发射台到轨道注入。它由固体燃料发动机、自动化系统和分离机构组成，经受住真实紧急情况和地面测试的检验。

早期发展：从东方号到曙光号

首艘载人飞船需要立即解决机组安全问题。东方号 使用弹射座椅：地面指令前40秒、发动机熄火后40–150秒（7公里高度）、舱段分离150–700秒，以及整器700–730秒。前20秒无保护。

对于多座曙光号，弹射座椅无法适应布局。前44秒完全依赖运载火箭。随后通过弹簧推杆抛开整流罩，并利用脱离塔上的四个固体燃料助推器，然后进行舱段分离。

系统关键差异：

• 东方号：单个弹射座椅，轨迹覆盖有限。
• 曙光号：整舱拉离，强化整流罩分离机构。

联盟号LES的诞生：设计抉择

从1961年起，OKB-1（后为TsKBM，现为RSC Energia）开发7K飞船。方案包括可分离发射脱离组件（LEA）或全弹射。他们选择具有静态稳定性和格栅翼的LEA，以最小化过载。LES发动机来自KB Khimavtomatiki“火花”和联盟固体燃料研究中心。

测试采用模型和试验台。方案覆盖三种情景：

• 发射台故障。
• 飞行早期失稳。
• 最大动态压力区。

首台设备E1498于1966年12月通过测试。修复了共振和异辛烷火灾问题——从第8号载具起改用飞船防冻液。1966年12月14日的一次误启动证明其价值：舱段安全着陆，而运载火箭爆炸。

1967年质子火箭上7K-L1区块成功救回，免除了昂贵的动态压力测试。

现代联盟MS飞船的LES

威胁监测从发射前30分钟开始。LES可由运载火箭控制信号、过载传感器数据或无线电指令触发。上升过程分为四个阶段，每阶段有定制LEA程序。

核心组件：

• 855M推进器，用于将LEA1从运载火箭拉离。
• 整流罩上的860M火箭发动机，用于LEA1A（LES抛弃后至整流罩脱落）。
• LES自动化系统（ASAS）。
• 组件保护单元上的组件。

运行程序：

• 程序1（LEA1）：早期故障，全拉离伴随中心发动机。
• 程序1A（LEA1A）：中段上升，860M发动机。

ASAS负责序列：异常检测 → 分离 → 减速 → 稳定 → 降落伞。

地面测试与可靠性

测试包括：

• E1498模拟：发动机喷流、圆柱热盾保护。
• 真实发射：1966年误触发、质子故障。

机组过载峰值短暂达15–20g，随后通过稳定器降低。联盟MS LES在1983年（联盟T-10-1）、1986年（联盟TM）和2018年（MS-10）事件中救下机组。

关键要点

• LES覆盖整个上升阶段，除早期版本前20–44秒。
• 自动化响应过载、运载信号或指令。
• LEA使用格栅翼减少侧向载荷。
• 固体燃料855M/860M发动机提供100–200 m/s冲量。
• 可靠性经5+次真实启动验证，无机组损失。

— Editorial Team