Вячеслав Рахманин
Юбилей -
это всегда повод оглянуться на пройденный путь и прожитые годы, подвести
итоги проделанной работы, вспомнить о достижениях и неудачах, с позиции
накопленного опыта дать оценку ранее принятым решениям. И чем солиднее возраст
юбиляра, тем шире охват рецензируемых событий и достижений.
В мае 2004
г. НПО Энергомаш отметило свое 75-летие. За годы существования предприятие
имело различные наименования, подчинялось разным государственным структурам,
меняло места расположения, но всегда и везде сохранялась тематика работы
- создание жидкостных ракетных двигателей. За три четверти века на предприятии
сменилось несколько поколений работников, и каждое из них вложило свой труд
в технические достижения, сделавшие НПО Энергомаш всемирно известным разработчиком
высоконадежных ЖРД.
75 лет НПО
Энергомаш идет в авангарде работ по ракетному двигателестроению. В 1930-1940
гг. это были первые шаги в освоении новой техники, а начиная с 1947 г. в
НПО Энергомаш было разработано 54 типа двигателей, переданных в эксплуатацию.
На 21 ракете военного назначения и на 20 космических ракетах они устанавливались
на первые ступени, а на некоторых ракетах и на вторые ступени. Всего в составе
только космических ракет, запущенных с октября 1957 г., успешно отработало
более 13000 экземпляров двигателей, изготовленных по конструкторской документации
НПО Энергомаш. К этому можно добавить еще успешные запуски ракет военного
назначения в процессе их летно-конструкторских испытаний.
Исходной
датой организации нашего предприятия, носящего сегодня название "НПО
Энергомаш имени академика В.П. Глушко", принято считать 15 мая 1929
г., когда в ленинградской газодинамической лаборатории (ГДЛ) была организована
его первичная ячейка - подразделение по разработке электротермического реактивного
двигателя (ЭРД) для полетов в космическом пространстве. Сектор ЭРД возглавил
выпускник Ленинградского университета В.П. Глушко, со школьных лет мечтавший
заниматься созданием космической техники для межпланетных сообщений.
Группа инженеров
во главе с Глушко в течение года разрабатывала основные элементы принципиально
нового двигателя. Затем началась разработка первого жидкостного реактивного
двигателя. Начинающие двигателестроители под руководством Глушко при поддержке
Н.И. Тихомирова, Б.С. Петропавловского, И.Т. Клейменова и Г.Э. Лангемака
приступили к изучению особенностей конструирования, организации процессов
горения и обеспечения работоспособности камер сгорания ЖРД. Свои исследования
они проводили на серии разработанных для этой цели опытных ракетных моторов
(ОРМ). В этот начальный период работ на каждом варианте ОРМ, имевшем свой
порядковый номер - OPM-1, ОРМ-2, ОРМ-3 и т. д., изучался один или несколько
научно-технических аспектов общей проблемы.
В начале
30-х годов был обоснован оптимальный экспоненциальный профиль сопла и максимальный
угол его раскрытия для безотрывного истечения газа, впервые в ЖРД применены
центробежные форсунки.
В 1932-1933 гг. были разработаны чертежи турбонасосного агрегата (ТНА),
состоявшего из газовой турбины мощностью до 35 л.с. и насосов центробежного
типа, которые на рабочем режиме при частоте вращения вала 25000 об/мин создавали
напор 75 кгс/см2.
При решении
проблемы обеспечения надежного охлаждения камеры был выбран материал внутренней
стенки - хромоникелевая нержавеющая сталь.
При выборе
топливной пары экспериментально проверялась эффективность ряда химических
веществ. Исходя из требований обеспечения работоспособности камеры и условий
эксплуатации конструкторы ГДЛ остановились на компонентах топлива: азотная
кислота и тракторный керосин. В этот же период было рекомендовано использование
азотного тетроксида, получившего в наши дни широкое распространение в качестве
компонента штатного топлива. Правильность выбора высококипящего окислителя
вместо жидкого кислорода получила подтверждение на научно-технической конференции.
Полученные
опытным путем данные использовались при разработке двигателей OPM-50, ОРМ-52,
ОРМ-65, прошедших полномасштабную стендовую отработку с проведением официальных
сдаточных испытаний. Эти двигатели предназначались для установки в летательные
аппараты ГИРД-05, РЛА-01 и РП-318.
Полученные в 30-х годах теоретические знания и проектно-экспериментальные
наработки были успешно использованы в годы Великой Отечественной войны при
разработке ЖРД РД-1 и РД-1ХЗ, предназначенных для установки на боевые истребители
Ла-7, Як-3, Су-7 в качестве дополнительных ускорителей к основному мотору
самолета. По итогам государственных стендовых испытаний Государственный
Комитет Обороны в конце 1943 г. принял решение о запуске двигателя РД-1
в серийное производство. Это был первый отечественный ЖРД, изготавливавшийся
серийно.
В эти же
годы велась разработка первого в мире трехкамерного авиационного двигателя
РД-3 с диапазоном регулирования тяги от 100 до 900 кгс.
В 1947-1948
гг. коллектив НПО Энергомаш освоил на заводе в Химках изготовление из отечественные
материалов двигателя трофейной ракеты А-4 (Фау-2). Эту работу также можно
считать достижением, так как изготовленные двигатели по надежности были
значительно лучше выпускавшихся немцами в годы войны. Кроме того, ракета
P-1 (советский аналог А-4) с двигателем РД-100 стала единственным изделием,
успешно сданным в эксплуатацию, в то время как ни один из других объектов
немецкой ракетной техники, воспроизводство которых было поручено нескольким
подразделениям НИИ-88, так и не был доведен до эксплуатации.
При дальнейшей
модернизации немецкого прототипа двигателя для ракет Р-2 и Р-5 в его конструкцию
было внесено немало усовершенствований, позволивших увеличить тягу двигателя
в 1,7 раза.
Для дальнейшего
прогресса в ракетостроении требовалось применение более эффективного топлива
и существенного увеличения внутрикамерного давления. Была разработана принципиально
новая конструкция и оригинальная технология изготовления паяно-сварной камеры.
Новая конструкция
камеры произвела подлинную техническую революцию в области создания ЖРД.
В середине 50-х годов НПО Энергомаш приступило к созданию двигателей нового
поколения. Первые такие двигатели, получившие обозначения 8Д74 и 8Д75, были
установлены на обеих ступенях первой в мире межконтинентальной баллистической
ракеты Р-7, использовавшейся одновременно и в качестве первой космической
ракеты.
Заметный
вклад в разработку новых ЖРД внесли разработчики ТНА. Впервые в нашей стране
был создан турбонасосный агрегат оригинальной конструкции.
Нельзя обойти
вниманием и конструкторов-компоновщиков общего вида двигателя. В компоновке
двигателей 8Д74 и 8Д75 нашла дальнейшее развитие идея многокамерного двигателя
РД-3. Применение четырехкамерной схемы с одним ТHA позволило существенно
сократить продольные габариты двигателей, а также размеры камер. Четырехкамерная
компоновка двигателя была успешно использована при создании в НПО Энергомаш
других двигателей, таких как 8Д59, 8Д716, 8Д520, 8Д521.
Простота
конструкции двигателей 8Д74 и 8Д75 обеспечила им высокую надежность. Вот
уже около 47 лет они выводят космические аппараты и пилотируемые корабли.
За эти годы двигатели подверглись ряду модернизаций, ими комплектовались
несколько вариантов космических ракет: "Спутник", "Восток",
"Восход", "Молния", "Союз", "Союз-ФГ";
они отработали при 1690 пусках ракет… Эксплуатация модернизированных двигателей
8Д74 и 8Д75 продолжается, имеются перспективы их использования в международных
космических программах.
В начале
60-х годов на базе двигателя 8Д74 был разработан ЖРД 8Д716 для первой ступени
ракеты Р-9А. В свое время это был самый мощный и самый экономичный ЖРД в
мире.
Для реализации
заданных характеристик двигателя в его схеме и конструкции были использованы
новые технические решения. Впервые в практике НПО Энергомаш был разработан
однозонный восстановительный газогенератор с астехиометрическим соотношением
основных компонентов топлива, позволявший подавать продукты сгорания на
лопатки турбины без дополнительной балластировки. Также впервые управление
вектором тяги осуществлялось качанием основных камер (вместо рулевых агрегатов),
а для наддува баков использовались продукты сгорания основных компонентов
топлива. Ракета Р-9А - единственная в мире кислородная ракета, которую можно
было запускать из шахтного сооружения. Аналогичная американская кислородная
ракета "Титан-1" перед пуском поднималась из шахты на лифте, и
запуск двигателя происходил на поверхности земли.
В эти же
годы был разработан двигатель 8Д710, по особенностям своей конструкции выходящий
из общего ряда разработок отечественных ЖРД. Он оказался единственным в
мире двигателем, у которого в качестве компонентов топлива использовались
жидкий кислород и несимметричный диметилгидразин (НДМГ).
К особенностям
конструкции двигателя 8Д710 следует отнести широкое использование титановых
сплавов.
Двигатель 8Д710 безотказно работал в составе второй ступени ракет-носителей
11K63 ("Космос-2"), запускавшихся в рамках отечественной космической
программы, а также программы "Интеркосмос" в течение около 30
лет.
(Продолжение
следует).