Были проведены экспериментальные исследования по определению корреляционных характеристик, существенно влияющих на вибронагружение конструкции. Потребовалась разработка и использование специальных средств измерения и анализа с применением электронно-вычислительных машин для получения необходимой информации в реальном масштабе времени.
Объем и сложность экспериментальных исследований по аэрогазодинамике и аэроакустике, проведенных в аэродинамических трубах и на натурных стендах, значительны и не имеют аналогов в отечественной ракетной технике.
За период с 1975 по 1987 г. было спроектировано, изготовлено и испытано около 200 моделей и их модификаций. Большинство из них принципиально новые с высокими параметрами (по давлению до 500 атм., температуре 3800 ╟С и большим объемом измерений - до 1200 статических и 75 динамических параметров на каждой модели).
Результаты пусков ракеты-носителя "Энергия", анализ данных измерений в полной мере подтвердили основные аэродинамические характеристики, параметры стационарных и нестационарных процессов, данные по акустике и тепловому воздействию, полученные ранее при модельных испытаниях.
Аэродинамические характеристики использовались в расчетах баллистики, устойчивости и управляемости ракеты, динамики нагружения и прочности конструкции, блоков и выступающих элементов, процесса отделения параблоков, нагружения рулевых приводов двигательных установок, регулирования наддува баков окислителя и горючего, а также при определении зон отчуждения для падения отработавших блоков и элементов конструкции, при транспортировании, установке ракеты на стартовое устройство и при решении зачастую специфичных вопросов, например, безопасности заправки ракеты компонентами топлива в условиях пылевого воздействия.
Сложность задач аэродинамики определилась, прежде всего, спецификой аэродинамической компоновки. Параллельное расположение ракетных блоков и полезного груза, наличие каналов большой протяженности между ними влекут за собой появление многочисленных зон интерференции и отрыва потока, приводящих к нелинейности изменения аэродинамических характеристик по углам атаки и скоростям полета, появлению нестационарных нагрузок. Наличие протяженного участка полета с примерно постоянными величинами скоростного напора, близкими к максимальным значениям, привело к необходимости рассмотрения большого числа расчетных случаев аэродинамического нагружения ракеты в диапазоне чисел Маха от 0,8 до 2,0 и широком диапазоне кинематических параметров.
Использование данных по суммарным аэродинамическим характеристикам в контуре управления ракетой предъявляло высокие требования к точности и достоверности их определения. Аналогичные требования накладывались также особенностями стартового участка движения, в частности, малыми зазорами между элементами конструкции ракеты и стартового сооружения в условиях ветрового воздействия. Жесткие требования предъявлялись также к точности определения исходных данных по распределенным аэродинамическим характеристикам и перепадам давления, так как из-за больших абсолютных размеров блоков сравнительно малые, порядка 0,01 атм., погрешности давления приводили к ошибкам в десятки тонн при определении нагрузок на блоки.
Поскольку носитель "Энергия" является универсальным, аэродинамические характеристики определялись для ряда компоновочных схем с различными полезными грузами, в том числе и с крылатыми. При этом для каждого варианта требовалось повторение в полном объеме. Рабочая документация по аэрогазодинамическим характеристикам ракеты-носителя "Энергия" составляет 10 томов графического и текстового материала.
Основной объем исходных данных определялся по результатам экспериментальных исследований на моделях в аэродинамических трубах. При этом, основные аэродинамические исследования проводились на экспериментальной базе, имеющей аэродинамические трубы, наиболее полно удовлетворяющие условиям моделирования (большие масштабы моделей, необходимые параметры потока, углы атаки и скольжения). В ряде случаев использовались аналоговые методы исследований. Исследования аэродинамических характеристик сопровождались методическими исследованиями по определению влияния поддерживающих устройств, полей течений и стенок аэродинамических труб на точность определения аэродинамических характеристик.
