О РАЗРАБОТКЕ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ "ЭНЕРГИЯ" И О РОЛИ В.П. ГЛУШКО В СОЗДАНИИ ДВИГАТЕЛЯ РД-170 (171)

Игорь Алексеевич Клепиков, д.т.н.
Вячеслав Федорович Рахманин, к.т.н.

(Продолжение. Начало в № 3 - 2009)

Поддержка министра

30 июня 1980 г. в КБЭМ состоялось совещание с участием министра общего машиностроения и ряда руководителей предприятий министерства. Вначале М.Р. Гнесин и В.П. Радовский доложили о результатах последних испытаний "шапок" 6УК и двигателя и заверили, что причины отказов выявлены, разработаны и внедрены мероприятия в обеспечение надежной работы ТНА уже со следующего испытания. Затем министр предложил заслушать альтернативную позицию и предоставил слово И.А. Клепикову.

В своем выступлении тот указал, что излагает позицию авторов справки и, в частности, отметил:
1. Справка выпущена по поручению руководства КБЭМ.
2. Компоновка четырех модулей тягой по 185 тс в хвостовых отсеках 11К25 и 11К77 возможна, но это должен быть новый ЖРД (МД-185). Предлагалось продолжить работы по двигателю 11Д520 в течение года, чтобы в июле 1981 г. принять решение о дальнейшем направлении работ.
3. Для гарантированного успешного испытания двигателя в составе блока А в НИИХМ надо, чтобы состояние отработки позволило бы проведение на трех экземплярах двигателя по три испытания каждого с суммарной наработкой на двигатель 340 с (по правилам, вытекающим из теории надежности и опыта, имеющегося в отрасли).
Результаты испытаний 11Д520 и 6УК показывают, что после устранения одного вида отказов появляются новые виды, и по опыту отработок предыдущих двигателей в КБЭМ приходилось проводить на порядок больше испытаний, чем проделано сейчас, при этом устранялось до 98 % отказов, т.е. доводка еще не завершалась, а для выявления оставшихся 2 % приходилось проводить еще десятки испытаний.
4. В 1980 г. коренного перелома в доводке не следует ожидать; перелом возможен через 1,5…2 года, при этом готовность двигателя 11Д520 (521) к установке на ракету может быть не ранее 1984 г. Начать летные испытания РН 11К77 можно будет в 1985 г., а испытания МКС "Энергия" - в 1988 г. (этот прогноз, сделанный автором в 1980 г., оказался верным).
5. Рассматривались два варианта изготовления МД-185: взамен или параллельно с работами по 11Д520 (521). При дополнительном использовании производственных мощностей отрасли (ПО "Полет", Куйбышевского куста заводов, ЮМЗ и др.) это не помешало бы разработке 11Д520 (521).
6. Показана возможность обеспечения готовности МД-185 к поставкам на летные испытания ракет 11К77 в 1984 г., а проведение летных испытаний МКС становилось выполнимым в 1985 г. При этом МД-185 являлся подлинно модульным двигателем, т.к. мог применяться на пяти ступенях четырех различных носителей.
Эти утверждения базировались на возможности более высоких темпов испытаний благодаря снижению трудоемкости изготовления двигателя МД-185.
7. Показано, что для МД-185 можно быстрее обеспечить и подтвердить высокую надежность (Рн = 0,997 при γ = 0,95), при этом проще получается система аварийной защиты (САЗ) и обеспечиваются большие возможности выполнения программы полета МКС в случае отказа одного из 16 двигателей первой ступени.

На вопрос министра - "так что, большой двигатель невозможно сделать?" - И.А. Клепиков ответил, что сделать можно любой двигатель, дело в затратах времени и средств. В заявленные сроки - не получится, слишком велики намеченные объемы экспериментальных работ.

Далее были выступления М.Р. Гнесина, В.П. Радовского, В.Я. Лихушина, И.Н. Садовского, директора ЦНИИМАШ Ю.А. Мозжорина, заместителя министра Г.М. Табакова, В.П. Глушко и министра С.А. Афанасьева.

Остановимся на выступлении В.П. Глушко. Он, в частности, сказал: "Очевидное - очевидно. "Четвертушку" создать проще, однако это имело бы смысл, если бы разработки начались одновременно. Однако работы по двигателю 11Д520 (521) идут уже несколько лет, и я уверен, что все будет сделано в назначенные сроки. А "четвертушку" отработать ранее 1984 г. не удастся".

Далее Глушко обратил внимание на необходимость обеспечения высокой надежности разрабатываемых ракет-носителей. И связал это с количеством устанавливаемых на первой ступени двигателей.

Далее он отметил, что “для ракет 11К77, 11К55 и даже для первой ступени 11К37 (12 двигателей) использование "четвертушки" возможно. Но для МКС (16 двигателей) - нет, там нужна особо высокая надежность двигательной установки, получить которую для связки 16 двигателей МД-185 по опыту работ с Н1 практически невозможно”.

Глушко заявил, что "главная задача - разработка МКС и 11К77, а 11К55 и 11К37 - подождут". В заключение он добавил, что для большей концентрации усилий по созданию 11Д520 ему придется чаще бывать в Химках, пока дело не наладится.

В завершающем выступлении министра были подведены итоги обсуждения, которые нашли отражение в протоколе совещания:
1. Отметить неудовлетворительный ход отработки двигателя 11Д520 для 11К77 - отставание от установленных сроков более 1,5 лет.
2. Принять к сведению заявление В.Я. Лихушина, что темпы испытаний составляли одно испытание в месяц, хотя исходили из возможности десяти. При переходе к темпу десять испытаний в месяц двигатель может быть доведен до испытаний в составе ступени в середине 1983 г.
Учитывая трудности в обеспечении необходимого темпа испытаний, предлагается предусмотреть резервный вариант двигателя для МКС и 11К77.
3. Принять к сведению заявление И.Н. Садовского, что работы по САЗ в ГКБ НПО "Энергия" ведутся неудовлетворительно и что разработка резервного варианта двигателя для блоков "А" необходима. Двигатель тягой 185 тс во многом упростил бы конструкцию ракеты при решении вопросов безопасности полетов.
4. Принять к сведению информацию Ю.А. Мозжорина о том, что Межведомственная экспертная комиссия отметила неудовлетворительное состояние с отработкой двигателя 11Д520. Учитывая такое состояние, необходимо вести работы по подстраховочному варианту.
5. Поручить В.П. Радовскому в трехдневный срок направить в ГКБ НПО "Энергия", КБЮ, ЦНИИМАШ и НИИТП отчеты о результатах проработок по однокамерному двигателю (обе справки).
6. Поручить В.П. Глушко, В.Ф. Уткину, И.Н. Садовскому совместно с В.П. Радовским, с участием ЦНИИМАШ и НИИТП, представить в месячный срок свои предложения по этим материалам в ГУ МОМ для рассмотрения на специальном совещании в августе.
7. Принять к сведению заявления В.П. Глушко, В.П. Радовского, М.Р. Гнесина о том, что намечены к реализации необходимые мероприятия и есть уверенность в том, что в сентябре - октябре 1980 г. будет подтверждена работоспособность ТНА, а в декабре - двигателя 11Д520.
План, предусматривающий выполнение объема работ по подтверждению работоспособности двигателя 11Д520, принять как социалистическое обязательство коллектива КБЭМ к XXIV съезду КПСС.
8. Генеральному конструктору НПО "Энергия" В.П. Глушко… сосредоточить свою деятельность на работах в КБЭМ по созданию двигателя 11Д520.

Протокол совещания был подписан министром С.А. Афанасьевым.

2 июля 1980 г. по просьбе И.Н. Садовского И.А. Клепиков повторил свой доклад для ведущих работников ГКБ НПО "Энергия", в состав которого входило и КБЭМ.

3 июля 1980 г. вышел приказ № 213 по НПО "Энергия", где во исполнение решения совещания у министра 30 июня 1980 г. создается комиссия И.Н. Садовского и ряд подкомиссий по изучению материалов о возможности использования МД-185 в блоке А МКС "Энергия".

4 июля 1980 г. В.П. Глушко собрал научно-технический актив КБЭМ, на котором, обрисовав серьезность положения с отработкой двигателя 11Д520, проинформировал о факте совещания 30 июня 1980 г. с участием министра и отметил: "Не надо искать более легкие пути выхода, а надо сосредоточиться на отработке двигателя 11Д520 и не допускать сомнений".

До выступления на совещании в присутствии министра Клепиков и его единомышленники не помышляли о дальнейшем продвижении своих предложений по разработке альтернативного модульного двигателя, однако неожиданная поддержка министра и положительное отношение к разработке двигателя типа МД-185 ряда авторитетных специалистов отрасли не оставляли авторам этого предложения иного, как отстаивать свою точку зрения на целесообразность создания нового двигателя. Так для них сложилась следующая ситуация. Во-первых, готовя материалы для доклада министру, они еще раз осмыслили свое предложение и прониклись уверенностью, что только его реализация даст возможность выполнить директивные сроки создания МКС. Во-вторых, убеждая министра в целесообразности разработки альтернативного двигателя, они стали заложниками собственного технического предложения и неожиданно для себя оказались участниками противостояния как научно-технических концепций, так и личных амбиций.

Ведущие специалисты отрасли, причастные к выбору дальнейшего направления работ, разделились на два лагеря: одни - за создание двигателя МД-185, другие - за продолжение отработки двигателя 11Д520. Побудительные причины были разные, в том числе и связанные с личным отношением В.П. Глушко к высказанной идее. Не будем  анализировать причины и приводить фамилии сторонников каждого варианта ведения работ. Остановимся на позиции министра С.А. Афанасьева.

По прошествии нескольких лет, после первого полета РН "Энергия", он откровенно признался, что не верил в возможность создания двигателя 11Д520, и поэтому для него предложение о создании альтернативного двигателя, по техническим характеристикам близкого к уже освоенным промышленностью, являлась надеждой выполнить правительственное постановление по созданию МКС. Не вникая в проблему обеспечения надежности многодвигательных носителей, С.А. Афанасьев со свойственной ему решительностью ухватился за возможность получения резервного варианта двигателя.
Вообще у министра был запасной вариант и до предложения о разработке МД-185. О нем он упоминал в узком кругу руководящих работников министерства. Имелись в виду двигатели ОКБ Н.Д. Кузнецова (НК-33), созданные для последнего варианта РН Н1, но так и не испытанные в составе ракеты. Эти двигатели хранились на складе в Куйбышеве, но об их использовании в составе МКС Афанасьев открыто не упоминал, зная негативное отношение к ним Глушко. Видимо, это был запас на тот крайний случай, если идея создания двигателя 11Д520 будет окончательно дискредитирована.

Необходимо отметить, что С.А. Афанасьев относился к плеяде тех государственных деятелей, которые, принимая ответственное решение, всегда опирались на выводы и рекомендации научно-технических специалистов, предварительно изучивших проблему. Вот и в этом случае, не довольствуясь собственными внутренними ощущениями и позицией, занятой рядом руководителей предприятий, он поручил провести сравнительный анализ технических материалов, представленных в двух технических справках работников КБЭМ. С этой целью 23 июля 1980 г. приказом № 248, подписанным заместителем министра Б.В. Бальмонтом, была сформирована комплексная бригада, в которую включили опытных специалистов КБЭМ, ГКБ НПО "Энергия", ЦНИИМАШ, НИИТП, КБЮ и КБХМ. Руководителем бригады назначался Клепиков, а его заместителями Я.П. Коляко (ГКБ НПО "Энергия") и В.И. Петрова (ЦНИИМАШ). В приказе была поставлена задача: до 30 августа 1980 г. определить оптимальную компоновку модульного двигателя в отсеках изделий 11К77 и 11К25 с оценкой массовых и энергетических характеристик ДУ, результаты работ оформить техсправкой до 5 сентября 1980 г. Руководителям предприятий Вачнадзе В.Д., Радовскому В.П., Уткину В.Ф., Мозжорину Ю.А., Богомолову В.Н., Лихушину В.Я. давалось указание обеспечить участие специалистов в работе комплексной бригады.

Комплексная бригада успешно справилась с поручением и 2 сентября 1980 г. была подписана требуемая техсправка "Оценка возможности компоновки четырех ЖРД типа МД-185 в хвостовых отсеках первой ступени 11К77 и 11К25".

В процессе работы бригады было выполнено следующее:
1. Рассмотрены пять вариантов схем ТНА, выбраны два основных для дальнейших работ, разработаны компоновки этих вариантов и проведены необходимые прочностные, энергетические и другие расчеты в обоснование принятых принципиальных конструкторских решений.
2. Разработаны шесть вариантов компоновок двигателя МД-185 в хвостовом отсеке первой ступени 11К77 (два - КБЭМ, три - ГКБ НПО "Энергия" и один - КБЮ), выбраны два основных для дальнейших работ, удовлетворяющие поставленным задачам.

Сделаны следующие выводы по комплексу проведенных работ:
1. В целом компоновочные работы, проведенные на традиционном "предэскизном" уровне, показали возможность размещения четырех модульных двигателей МД-185 в хвостовых отсеках первой ступени 11К77 и блока А 11К25 без потерь энергетических характеристик и без переделок стартов 11К77 и 11К25 при минимальных (допустимых) доработках нижнего днища бака горючего.
2. Окончательный облик компоновки двигателя МД-185 должен быть определен на дальнейших стадиях работ (эскизный проект, макетирование) с учетом дополнительных проработок по системе качания, разводке питающих магистралей от бака до двигателей, размещения газовых баллонов, с оценкой необходимости пассивной защиты и др.
3. Поскольку в хвостовых отсеках первой ступени 11К55 и второй ступени 11К37 условия компоновки двигателя типа МД-185 лучше, чем на первой ступени 11К77 (блока А 11К25), данные выводы распространяются на все пять ступеней (первая ступень 11К77, блок А 11К25, первая ступень 11К37, вторая ступень 11К37, первая ступень 11К55).

На все опасения и возражения оппонентов были даны обоснованные ответы.

Техническая справка была направлена в министерство и в ГКБ НПО "Энергия", где представленные комплексной бригадой результаты компоновки размещения двигателей МД-185 в отсеке блока А ракеты 11К25 подверглись ревизии.

НТС КБЭМ и заседание президиума НТС Минобщемаша

Материалы, полученные в результате проработки техсправки комплексной бригады специалистами ГКБ НПО "Энергия", а также оценку характеристик МКС 11Ф36 в случае использования двигателей МД-185 главный конструктор МКС И.Н. Садовский 23 сентября 1980 г. направил в КБЭМ. В этих материалах указывалось, что использование двигателей МД-185 вместо 11Д521 обеспечивает:
1. Повышение надежности изделия за счет введения резервирования по тяге, возвращения к традиционной, апробированной в практике создания ЖРД, относительно простой структурной схеме двигателя.
2. В случае замены двигателя 11Д521 на МД-185 можно будет отказаться от сложной системы спасения корабля с обеспечением выключения блока и слива из него окислителя.
3. Для достижения указанной цели, по мнению авторов, достаточно обеспечить надежность единичного двигателя МД-185 на уровне Рн = 0,998 и коэффициент охвата аварийных ситуаций системы защиты САЗ, равный 0,86.

В заключение предлагалось немедленно начать разработку двигателя МД-185 с тем, чтобы в первом квартале 1981 г. был закончен выпуск основной конструкторской документации, определяющий подготовку производства.

До выхода этих материалов вся конкретная работа (расчеты, проработка конструкции, компоновки) проводилась, в основном, специалистами в области создания ЖРД. Материалы, направленные в КБЭМ Садовским, были первой конкретной проработкой специалистами-ракетчиками использования двигателя МД-185 на ракете 11К25. Проработка проводилась без участия Глушко, вопреки его отношению к использованию такого двигателя на ракете 11К25. Этот шаг Садовского привел к резкому ускорению событий, связанных с выбором размерности двигателей и, соответственно, их количества на МКС.

В противовес позиции Садовского Глушко 4 октября 1980 г. провел НТС КБЭМ, на котором обсуждались результаты и выводы проработок Садовского и перспектива использования двигателя МД-185.

Выступавшие на НТС заместители главного конструктора и начальники конструкторских отделов высказались за концентрацию всех сил КБ и завода на доводке двигателей 11Д520 (521) и против отвлечения на работы по двигателю МД-185.

Директор завода Богдановский и заместитель главного инженера С.А. Шумаков отметили более приемлемое для завода изготовление менее трудоемкого МД-185 и высказались за параллельные работы по двигателям 11Д520 и МД-185 при условии оказания помощи от других заводов отрасли и переносе сроков окончания отработки двигателей на более позднее время.

Наиболее четко отношение двигателистов КБЭМ к рассматриваемому на НТС вопросу изложил Глушко: "Проблема сегодняшнего НТС: рассмотрение предложения по двигателю МД-185, порождена тем, что у нас тяжело идет доводка двигателя 11Д520 (11Д521). Предлагается помощь в части замены двигателя 11Д521 на четыре двигателя МД-185. Помогает ли это предложение решить задачи? Вопрос надежности. Это главное. На нем рушится суть предложения. Мы явно теряем в надежности, т.к. вместо четырех двигателей 11Д521 должны применяться шестнадцать двигателей МД-185. При этом нужно обеспечить надежность двигателя 0,998. Брать этот коэффициент выше значения 0,995 - авантюра, ничем не подкрепленная. По коэффициенту охвата 0,86 такое же положение. На "Шаттле" пять двигателей, на "Буране" суммарно восемь двигателей, а при применении двигателей МД-185 - двадцать двигателей. Это - аналогия изделия Н1. Такая идеология привела к краху темы. Предлагаемая замена двигателя 11Д521 на двигатели МД-185 приводит к возможному повторению подобной ситуации. При этом основная ответственность ложится на двигателистов, которые должны обеспечить надежность двигателя 0,998. С этим согласиться нельзя. Двигатель МД-185 не резерв, а неправильное порочное направление. Компоновка двигателей МД-185 в хвостовом отсеке - это спрессованная связка, которая при отказе одного двигателя выводит из строя все. В этом отношении предполагается всю ответственность возложить на двигателистов, которые должны обеспечить систему САЗ. Не следует также забывать предстоящие разработки носителя "Вулкан", на котором планируется установка двенадцати двигателей. При переходе на двигатель МД-185 число таких двигателей возрастает до 36.

Применение двигателя МД-185 для изделия 11К77 возможно, но изменяет всю идеологию разработки изделия "Буран", построенную на использовании первой ступени изделия 11К77 как модуля для проверки работы двигателя 11Д520 (521) в летных условиях".

Итоговый вывод Глушко был таков: необходимо сосредоточить все силы на отработке двигателя 11Д520(521), не отвлекаясь на побочные предложения.

Естественно, что материалы, полученные при проработке по приказу № 248, планировалось обсудить в Минобщемаше.  8 октября 1980 г. собирается расширенный состав президиума НТС Минобщемаша с повесткой "О разработке эскизного проекта двигателя тягой 185 тс (МД-185)".

Заслушав доклады Клепикова И.А., Садовского И.Н., выступления Лихушина В.Я., Мозжорина Ю.А., Глушко В.П., Уткина В.Ф., Хохлова Н.Д., Бакланова О.Д., Вачнадзе В.Д. и заключение министра Афанасьева С.А., президиум Научно-технического совета Минобщемаша отметил:

“1. Межведомственная экспертная комиссия, рассматривавшая дополнение к техническому проекту МКС, отметила, что работы по созданию двигателя 11Д520/11Д521 ведутся с отставанием от намеченных сроков на 1,5 - 2 года, энергетические характеристики двигателя до сих пор не подтверждены, выявлен ряд серьезных недостатков конструкции, устранение которых требует проведения сложной конструкторско-технологической доработки и тщательной экспериментальной проверки принимаемых решений.
2. …Из проведенных за 2 года 27 испытаний установок 6УК (двигатель 11Д520 без камер сгорания) 16 испытаний закончились аварийным исходом, а из трех испытаний двигателей 11Д520 аварийно закончились два испытания. Вместо запланированного темпа ОИ (огневых испытаний - авт.) 6-8 испытаний в месяц фактически за два года испытаний средний темп составил 1,3 испытания в месяц, наработка составила всего 180 с, а для выхода на ЛКИ необходима наработка 45 000 с.
В начале работ КБЭМ была совершена грубая ошибка при оценке сроков создания двигателя 11Д520.
3. Проработки, проведенные комплексной бригадой по приказу № 248, показали возможность размещения четырех двигателей МД-185 в хвостовых отсеках первой ступени ракеты-носителя 11К77 и на блоке "А" 11К25 без потерь энергетических характеристик МКС, без переделок стартов, при минимальных доработках нижних днищ баков этих ракет. При этом возможно упрощение конструктивной схемы ракеты-носителя МКС за счет исключения системы слива окислителя из блоков "А" и системы сопровождения на начальном участке движения, и обеспечиваются равные с существующим вариантом 11К25 с ЖРД 11Д521 проектная вероятность выполнения задачи и безопасность полета при упрощении схемы выхода изделия из аварийных ситуаций, связанных с выключением одного из двигателей ракеты-носителя I ступени МКС "Буран". Разработка двигателя типа МД-185 соответствует перспективным планам отрасли в части формирования системы средств выведения и создания в ее рамках носителей легкого и тяжелого классов, поскольку проведенные предварительные оценки показали возможность использования этого двигателя на ракетах-носителях 11К37 и 11К55”.

Президиум НТС обратил внимание Глушко и Трофимова на то, что рассмотрение упомянутых материалов по МД-185 и его возможному использованию на ракетах-носителях 11К77 и 11К25 на заседании НТС КБ энергетического машиностроения НПО "Энергия" проведено без разработчиков этих предложений и без участия специалистов отрасли.

 (Продолжение в следующем номере).