Как битва советских конструкторов привела к созданию лучшего ракетного двигателя

Как битва советских конструкторов привела к созданию лучшего ракетного двигателя

45 лет назад советские ученые предприняли наглую попытку создать сверхтяжелую ракету для полета на Луну. Попытка эта была неудачной и «лунную гонку» мы американцам проиграли. Но на данный момент те же американцы стоят в очередь за ракетными двигателями, созданными у нас для советской лунной ракеты

Середина прошлого века стала временем азартного соревнования между США и СССР по освоению околоземного пространства. Главным «призом» была Луна. Исходя из этого конструкторы обеих государств, не жалея бюджетных денег и сил, наперегонки создавали сверхтяжелые ракеты, каковые имели возможность бы доставить человека на поверхность Луны и вернуть

его обратно. В СССР таковой ракетой стала Н1-Л1,

которую в ОКБ-1 разрабатывал сперва Сергей Павлович Королев, а по окончании его смерти – Василий Павлович Мишин. В Соединенных Штатах – «Сатурн-5», которую создал не меньше легендарный германский конструктор Вернер фон Браун (его еще при жизни нарекли «отцом» всей американской космической программы).

История не терпит сослагательного наклонения. Американцы ту гонку победили. SA-510 с «Аполлоном-4» на борту отправилась в первоначальный испытательный полет 9 ноября 1967 года, а спустя полтора года – в июле 1969, первая пилотируемая ракета США уже села на Луне.

Коммунистический же Альянс 21 февраля 1969 года лишь начал испытательные пуски собственной «лунной» ракеты. И, скоро по окончании американских запусков на Луну (последний полет по программе «Аполлон» состоялся 7 декабря 1972 года) советская лунная программа была свернута.

Но, научно-технический задел, созданный при работе над ракетой Н1-Л1, не пропал. Ракетные двигатели, сконструированные и выстроенные для данной ракеты известным советским конструктором Николаем Кузнецовым, были так успешны, что на данный момент требуются и России, и США.

Битва «великих стариков»

Поколение величайших советских армейских конструкторов, пик творческой мысли которых пришелся на 40-80-е годы прошлого века, довольно часто именуют «поколением великих стариков». Как раз их умом был создан «оборонный щит» нашей страны и как раз их разработки, по сути, так же, как и прежде лежат в базе развития военно-технической мысли в современной России. В данной плеяде значатся и имена двух великих советских двигателестроителей — Валентина Дмитриевича Петровича и Николая Кузнецова Глушко.

На газотурбинных двигателях первого конструктора до сих пор летают стратегические бомбардировщики и перекачивают «голубое золото» газоперекачивающиеагрегаты «Газпрома». На ракетных двигателях второго конструктора, практически,поднялась в небо вся советская и русский космонавтика. Казалось бы, они работалив различных сферах.

Но, в истории был момент, в то время, когда пути двух советских академиков пересеклись между собой.

Это произошло во второй половине 50-ых годов двадцатого века, в то время, когда основной коммунистический конструктор космических автомобилей и аппаратов Сергей Павлович Королев близко приступил к созданию новой советской ракеты, предназначенной для полета на Луну. Незадолго до этого Глушко именно был удостоен звания Героя Социалистического Труда за работу над жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) для баллистической ракеты Р-5М с боевым ядерным зарядом.

Но задачу создать ЖРД для всех четырех ступеней советской «лунной» ракеты Королев нежданно ставит не перед Глушко, а перед Николаем Кузнецовым — генеральным конструктором и руководителем Умелого завода №276 (город Куйбышев), что тогда специализировался только на производстве и разработке турбовинтовых и турбореактивных двигателей для авиации. Доподлинно неизвестно, что послужило обстоятельством таковой «смены коня» — непростые индивидуальные взаимоотношения между Королевым и Глушко, либо то, что конструктору ракеты требовались кислород-керосиновые двигатели, а конструктор двигателей настаивал на гептил-амиловых…

Но факт остается фактом — к моменту первого испытательного полета сверхтяжелой «лунной» американской ракеты «Сатурн-5» на Куйбышевском моторном заводе, что тогда входил в Министерство авиационной индустрии СССР, Николай Кузнецов создал и удачно совершил стендовые опробования четырех типов новых ракетных двигателей для каждой из ступеней советской лунной ракеты Н1-Л1. К 1971 году в ходе летных опробований данной ракеты (она стартовала четыре раза) они были доработаны и взяли шифры НК-33, НК-43, НК-39 и НК-31. Но в серию эти двигатели так и не пошли.

Основной идеолог советской лунной программы – Сергей Павлович Королев, погиб в январе 1966 года. Спустя три года делается как мы знаем, что первыми Луны достигли космонавты США. В первой половине 70-ых годов XX века на базе ОКБ КБ и Глушко, которым руководил «преемник» Королева Василий Мишин, создается НПО «Энергия». Его в качестве генерального конструктора и директора управляет Валентин Глушко.

И за этим работы по ракете Н1-Л1 в Советском Альянсе совсем закрываются, а НПО «Энергия» начинает разрабатывать идею многоразовой космической совокупности «Энергия-Буран». В том же 1974 году Совет обороны СССР приказывает Куйбышевскому ОКБ-276 остановить предстоящие работы над ракетными двигателями, всецело погрузившись в конструирование газотурбинных двигателей для наземных приводов и стратегической авиации для газоперекачивающих агрегатов, каковые скоро погонят коммунистический газ из Западной Сибири в капиталистическую Европу. Около сотни двигателей НК-33 и НК-43, уже изготовленных в Куйбышеве для ракеты Н1-Л1, приказано стереть с лица земли.

Строптивый генерал

Но, как позже выяснилось, Николай Кузнецов правительства и тот приказ партии выполнил лишь наполовину. Он вправду создал двигатели, на которых до сих пор летает и будет летать вся стратегическая авиация нашей страны. А треть мощности газоперекачивающих агрегатов «Газпрома» до сих пор снабжают кузнецовские газотурбинные двигатели.

Более того – под управлением Кузнецова напредприятиях куйбышевского двигателестроительного куста в середине 70-х годовпрошлого века было налажено серийное производство «глушковских» двигателей для первой и второй ступеней разных модификаций ракет-носителей среднего класса «Альянс» — РД-107A/РД-108A. И за прошедшее время в Куйбышеве, а после этого в Самаре было выстроено более 9 тыс жидкостных реактивных двигателей.

Но собственный собственное ракетное «детище» — НК-33 и НК-43 — генерал, действительный член и конструктор Академии наук СССР Н. Д. Кузнецов, без оглядки на прямой правительства и приказ партии, ликвидировать не стал. Он особым образом их законсервировал и упрятал подальше от посторонних глаз. И ни один человек, причастный к данной операции, в последующие 20 лет никому не проговорился о том, что в окрестностях Самары в укромном месте ждут собственного часа около сотни неповторимых изделий.

Данный час настал в первой половине 90-ых годов двадцатого века. За три года до этого погиб основной оппонент «кузнецовских» ракетных двигателей — Валентин Павлович Глушко. Он еще успел заметить полет собственного грандиозного творения – сверхтяжелой ракеты «Энергия» с МТКК «Буран».

Но СССР разваливался на глазах и его политическому управлению, по сути, было уже не до космоса. К этому времени трещала по швам и прошлая совокупность взаимоотношений между КБ, двигателестроительными фирмами, ракетостроителями, министерствами, отраслями и ведомствами. Ранее «закрытым» фирмам, к примеру, дали самим выходить на интернациональную арену со своей продукцией. И Николай Кузнецов этим воспользовался.

Он дотянулся из «запасников» собственные ракетные двигатели и предъявил их широкой общественности на первой интернациональной выставке «Авиадвигатель» в первой половине 90-ых годов двадцатого века Москве. Эти изделия произвели на мировую общественность эффект разорвавшейся бомбы. «Уникальность этого двигателя в том, что он создавался не ракетным, а авиационным конструкторским бюро. И эта специфика проявляется во всем.

Большая часть ракетных двигателей, к примеру, опутаны сотнями и десятками трубопроводов. А в отечественном двигателе их нет. Часть конструкции НК-33 это, по сути, турбореактивный двигатель, что до этого создавал Кузнецов, к примеру НК-12… Американцы, в то время, когда заметили эту конструкторскую схему, схватились за голову и сообщили: «Мы около данной схемы ходили десятки лет и не знали, как ее внедрить.

По причине того, что ее разработка потребовала большого количества денег!» — поделился с «Специалист online» собственными впечатлениями от первой встречи с американцами основной конструктор ракетных двигателей объединения «Кузнецов» Валерий Данильченко.

Более того «Кузнецовские» двигатели продемонстрировали величайшую надежность, потому, что на совершенствование их материалов и конструкции денег также не жалели. По словам конструкторов, на этом этапе было «сожжено» (другими словами выработано) около 100 двигателей – это в десять раз больше того, что смогут себе позволить на данный момент сжечь в ходе опробований и российские, и зарубежные разработчики ракетных двигателей.

Но наряду с этим доктор наук Кузнецов добился того, что один из двигателей НК-33, предназначенный для работы на первой ступени «лунной» ракеты, без съема со стенда проработал в общем итоге более четырех (!) часов. Для сравнения, расчетное время работы первой ступени американской ракеты Antares, на которой на данный момент стоят модернизированные НК-33, образовывает 230 секунд. За это время два таких двигателя забрасывают ракету на высоту 107 км.

Таких параметров надежности, возможности соотношения тяги и многоразового использования к массе до сих пор нет ни у одного ракетного двигателя в мире.

Возвращение двигателя

Упоминание о США не просто так. Американцам в тот момент именно нужна был новая коммерческая ракета-носитель (РН), трудящаяся на границе легкого и среднего классов. Исходя из этого уже летом 1993 года между самарскими двигателестроителями и американской компанией Aerojet был заключен соглашение о сотрудничестве по применению НК-33 в составе двигательной установки РН Taurus-2 (Antares).

Для этого американцы приобрели 47 двигателей НК-33 и НК-43 из тех запасов, каковые сохранились в Самаре, по цене 1 миллионов долларов за изделие. Это решение великого конструктора о продаже в страну самый вероятного соперника неповторимых изделий и тогда, и по сей день, приводит к неоднозначной реакции. Самого Николая Дмитриевича об этом уже не спросишь – он погиб в 1995 году.

Но по отзывам знавших его людей, главным мотивом продажи американцам половины запасов двигателей НК-33 были не деньги. Легко он весьма желал, дабы двигатель наконец-то полетел….

И американцы, вправду, подняли его в космос, не смотря на то, что и в модернизированном виде. В частности, были заменены уплотнители, обновлена совокупность управления, двигатель был адаптирован к американскому керосину и оснащен карданным шарниром для управления вектором тяги. И в таком виде детище советских конструкторов было сертифицировано в Соединенных Штатах и стало называться НК-33/AJ-26. Эта работа экспертами Aerojet велась совместно с конструкторами Самарского научного комплекса им.

Кузнецова (СНТК им. Кузнецова), а в будущем, в то время, когда СНТК им. Кузнецова было снова соединено с серийным заводом «Моторостроитель» — совместно со экспертами объединенной двигателестроительной компании «Кузнецов».

Главный количество данной работы по модернизации двигателей производился во время 2008-2012 годов. «Сама деятельность по вхождению НК-33 в летные опробования продолжалась около 5-6 лет, но с двигателем трудились с 95 года, подтверждая его характеристики, показывая его возможности. И в рамках отечественного, и в рамках американского проектов с НК-33 была совершена огромная умело-конструкторская работа.

В рамках модернизации в двигателе были реализованы дополнительные конструктивные ответы, поднявшие уровень его технических характеристик на новую ступень. Что касается американского варианта то мы его форсировали до 108 процентов тяги, американские эксперты дополнили двигатель управляемым вектором тяги. По русскому проекту двигатель имеет модификацию, он был адаптирован к новым условиям полета» — выделил «Специалист online» исполнительный директор объединения «Кузнецов» Николай Якушин.

Первый рейс Antares с тремя малыми спутниками NASA PhoneSat и одним коммерческим наноспутником был совершен в ночь с 21 на 22 апреля 2013 года со стартовой площадки на острове Уоллопс в восточной части прибрежной полосы США. Эта РН предназначена для запуска нужных грузов весом до 5,5 тонны на низкую опорную орбиту, и ее разработчик — личная компания Orbital Sciences Corporation (OSC) — уже подрядился по договору с NASA за 3,5 миллиардов долларов совершить посредством данной ракеты восемь рейсов космического грузовика Cygnus с грузом для Интернациональной космической станции. В 2013 году произошло уже 3 успешных коммерческих рейса Antares.

В Российской Федерации первый старт ракеты-носителя с двигателем НК-33 прошёл в декабре 2013 года. Ею стала РН «Альянс-2-1 В» на 3 тонны нужной нагрузки, в базе двигательной установки которой находится модернизированный двигатель НК-33 под литерой НК-33А. изготовитель и Разработчик ракеты — «ЦСКБ-Прогресс» (Самара). Намерено под новый легкий «Альянс» в этом двигателе были заменены и доработаны практически 30 позиций: электропроводка, приводы, совокупность зажигания и другое.

Место старта — космодром Плесецк. Помимо этого, «ЦСКБ-Прогресс» на данный момент трудится над РН «Альянс-2-3» нужной нагрузкой 11–12 тысячь киллограм, в котором четыре глушковских двигателя РД-107А сочетаются с одним НК-33-1. Имеется в Российской Федерации проект и РН тяжелого класса нужной нагрузкой 20 тысячь киллограм с пятью двигателями НК-33 (плюс управляемый вектор тяги).

Экономика проекта

Нынешняя мотивация и американцев, и россиян по поводу двигателя НК-33 понятна. В мире на данный момент много предложений по «извозу» на легких ракетах-носителях, потому, что покорение космоса в свое время и начиналось с легких РН, выводящих на низкую околоземную орбиту космические аппараты массой до 5 т. В Соединенных Штатах это семейства РН Pegasus, Taurus, Minotaur, Delta 11 (моделей 7320 и 7420), Falcon , в Индии — РН PSLV в разных конфигурациях, в Израиле — РН Shavit. Европейцы главные надежды связывают с Vega.

Бразилия вместе с Украиной ставили на «Космос-4». Легкие РН создаются в Иране, Северной Корее, Южной Корее, Японии. Деятельно трудится по теме легких РН Китай.

Но, для американцев тема применения в их РН русских двигателей НК-33, серьёзна, первым делом, с позиций оптимального сочетания цены, эффективности и надёжности этих двигателей. Двигатели НК-33 не только являются одними из самых надежных ракетных двигателей в мире и фаворитами по соотношению тяги к массе.

Цена серийно изготовленного «модернизированного» под современные требования НК-33 выясняется в два раза меньше, чем цена подобных по тяге ракетных двигателей вторых производителей и конструкторов. А при организации крупносерийного производства этого двигателя на объединении «Кузнецов» его цена, по предварительным подсчетам, может упасть еще на 30–40 млн рублей. Исходя из этого Aerojet объявила, что ей необходимо еще как минимум 50 двигателей НК-33 из России.

У нашей страны мотивация мало вторая. России в принципе нужна на данный момент новая легкая ракета. Так сложилось исторически, что отечественные легкие РН – это межконтинентальные баллистические ракеты (МБР), где вместо боевой части находится нужный груз. Таков «Днепр» на базе РС-20, «Рокот» и «Стрела» на базе РС-18, «Циклон-3» на базе Р-36.

У них имеется один плюс – относительная низкая стоимость, в особенности, в случае если речь заходит о переделке снятых с боевого дежурства МБР. Но, запас таких ракет конечен («Циклон-3», к примеру, уже отлетал собственный два года назад), да и большая часть из них, снова же исторически, производилось на Украине. А что в том месте на данный момент происходит, растолковывать, думаю, не нужно.

Исходя из этого в Российской Федерации на данный момент ведутся работы по созданию сходу двух легких РН – «Альянса 2-1В» и «Ангары 1.2». «Легкие ракеты, сделанные в свое время на базе баллистических ракет, такие, к примеру, как «Рокот» либо «Днепр», на следующий день-послезавтра сойдут со сцены. И это высвободит нишу легких средств выведения в РФ. Исходя из этого появление в Российской Федерации сходу двух новых носителей легкого класса — «Ангара 1.2» и «Альянс-2-1В» — это не болезненно с позиций борьбы.

Это позитивно. Они не будут мешать друг другу ни по линии исполнения своевременных задач русского Минобороны, ни по линии коммерческого космоса в мире ракет-носителей», — выделил «Специалист online» исполнительный директор объединения «Кузнецов» Николай Якушин.

Исходя из этого «ЦСКБ-Прогресс» уже создал легкий «Альянс» на «кузнецовском» двигателе, а Национальный космический научно-производственный центр им. Хруничева формирует семейство ракет-носителей «Ангара» на маршевых двигателях РД-191 разработки НПО «Энергомаш им. Глушко». Первая машина уже полетела, вторая — еще нет.

И отправится ли «Ангара», ответ о создании которой принималось более 20 лет назад, по большому счету в серийное производство – еще громадный вопрос. В качестве чисто военного изделия – в полной мере вероятно. В качестве средства выведения коммерческих нагрузок – вызывающе большие сомнения, потому, что по эффективности выведения нужной нагрузки легкий «Альянс» практически в 1,5 раза опережает легкую «Ангару».

Исходя из этого «Объединенная двигателестроительная корпорация» (ОДК), куда на данный момент входит ОАО «Кузнецов», объединившее сейчас пара важнейших активов самарского двигателестроительного комплекса, к 2017 году собирается всецело вернуть в Самаре серийное производство двигателей НК-33. «С учетом востребованности изделия на данный момент мы решаем вопрос воспроизводства двигателя. Это совместная задача, которая реализуется в рамках «ОДК». Это программа неспециализированная.

На данный момент прорабатывается вопрос с американскими экспертами в части формирования долговременных взаимоотношений по поставкам ракетных двигателей по программе «Антарес», длятся работы по отечественному проекту. Нами организован конкретный график восстановления производства. Для целей США с учетом действительности сроков мы говорим о начале поставок двигателей с 2018 года на уровне 6-8 двигателей в год.

Для отечественного проекта ориентировочный срок начала поставок — 2017 год» — выделил «Специалисту» Николай Якушин. Чтобы выполнить намеченное, в Самаре, на объединении «Кузнецов», в рамкахФЦП «Развитие оборонно-промышленного комплекса до 2020 года» на данный момент началось строительство нового производственного корпуса по изготовлению ракетных двигателей. Кроме классических РД-107A/РД-108A, тут будут каждый год изготавливать по новым разработкам и на современном оборудовании и пара десятков ракетных двигателей марки «НК».

ракетные двигатели


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: