ДВИГАТЕЛИ РАЗГОННЫХ БЛОКОВ РАЗРАБОТКИ КБХИММАШ им. А.М. ИСАЕВА - ФИЛИАЛА ФГУП "ГКНПЦ ИМ. М.В. ХРУНИЧЕВА"

КБХИММАШ им. А.М. ИСАЕВА - ФИЛИАЛ ФГУП "ГКНПЦ ИМ. М.В. ХРУНИЧЕВА":
Владимир Андреевич Петрик, генеральный директор
Юрий Александрович Дерягин, начальник проектного отдела
Валерий Юрьевич Пиунов, заместитель генерального конструктора

 

Широкое развитие информационных и коммуникационных технологий привели к необходимости значительного увеличения количества космических аппаратов (КА), предназначенных для решения этих задач. В Советском Союзе, а затем в России активно начались работы по созданию разгонных блоков (РБ) ракет-носителей (РН), обеспечивающих заключительные операции по доставке и установке КА на требуемые орбиты.

НПО им. С.А. Лавочкина разработало РБ "Фрегат" для РН типа "Союз", "Зенит", в составе двигательной установки (ДУ) которого используется маршевый двигатель С5.92 и ЖРДМТ С5.221 разработки КБхиммаш. Двигатель С5.92 тягой 2000 кгс был разработан в период с 1978 г. по 1987 г. и предназначался для использования в составе КА ("Фобос 1", "Фобос 2") для полета на спутник Марса - Фобос (1988-1989 гг.).

Двигатель С5.92 с турбонасосной системой подачи компонентов топлива АТ-НДМГ выполнен по схеме без дожигания генераторного газа. Конструкция двигателя обеспечивает его работу на двух режимах по тяге (2000 кгс и 1400 кгс), многократность включений (до 20), большое время работы (до 2000 с). Удельный импульс тяги составляет 330+2,3 с. Масса конструкции 82 кг. В конструкции двигателя впервые реализован принципиально новый способ создания управляющих моментов по каналам управления путем плоскопараллельного перемещения камеры в двух плоскостях.

За период с 09.02.2000 г. по настоящее время было осуществлено 18 пусков разгонного блока "Фрегат" с маршевым двигателем С5.92. Серийное изготовление двигателей С5.92 ведет опытное производство КБхиммаш.

В настоящее время НПО им. С.А. Лавочкина разрабатывает РБ "Фрегат СБ", на котором будет установлен маршевый двигатель С5.92 с улучшенными характеристиками. Предусмотрен запуск космических аппаратов этим разгонным блоком, в том числе и с космодрома Kypу во французской Гвиане.

В начале 90-х годов в КБхиммаш по техническому заданию КБ "Салют" был создан двигатель 14Д30, предназначенный для использования в качестве маршевого двигателя разгонного блока (РБ) "Бриз-М". Предусматривалось использование этого РБ в составе РН "Протон-К", "Протон-М".

Двигатель 14Д30 с турбонасосной системой подачи компонентов топлива АТ-НДМГ выполнен по схеме без дожигания генераторного газа. Двигатель однорежимный, многократного включения создает тягу вдоль продольной оси РБ и управляющие моменты по каналам, тангаж и рыскание обеспечиваются поворотом (качанием) камеры в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Тяга – 2000 кгс. Удельный импульс тяги составляет 328,1 с. Масса конструкции 99 кг.

За период с 06.07.1999 г. по август 2010 г. было проведено 34 пуска РБ "Бриз-М" с маршевым двигателем 14Д30. В РБ "Бриз-КМ", запускаемого с ракеты-носителя "Рокот", также установлен маршевый двигатель тягой 2000 кгс разработки КБхиммаш.

Следует отметить, что в процессе изготовления всех двигателей, предназначенных для РБ "Фрегат", "Фрегат-СБ", "Бриз-М", "Бриз-КМ", для контроля их работоспособности проводятся контрольно-технологические испытания (КТИ) каждого экземпляра двигателя. Продолжительность КТИ -пять включений по 50 с каждое. В процессе КТИ с помощью стендовой системы управления проводится настройка двигателя на заданное значение соотношения расходов компонентов топлива (2,0) с точностью ±1%. После нейтрализации внутренних полостей двигателя до предельно допустимой концентрации паров компонентов он направляется в опытное производство для регламентных проверок и проведения работ по подготовке к отправке двигателя на завод-изготовитель разгонных блоков. Такая методика обеспечивает, во-первых, на стадии изготовления двигателя выявлять случайные (единичные) отклонения от требований конструкторской документации, а, во-вторых, уменьшить гарантийные запасы заправляемого в баки топлива благодаря уменьшению разброса величины соотношения расходов компонентов топлива при работе двигателя в составе РБ.

С перспективой на будущее и учетом проводимых работ по модернизации РН "Союз" и созданию размерного ряда РН "Ангара" КБхиммаш ведет работы, направленные как на улучшение характеристик существующих двигателей РБ, так и на проведение проектных и экспериментальных работ по созданию новых двигателей.

В 2009 г. в инициативном порядке были разработаны материалы технического предложения по маршевому двигателю тягой 4000 кгс с турбонасосной системой подачи компонентов топлива АТ-НДМГ, выполненного по схеме с дожиганием окислительного генераторного газа. Двигатель однорежимный (возможен вариант двухрежимного исполнения), многократного включения создает тягу вдоль продольной оси РБ и управляющие моменты по каналам тангажа и рыскания его поворотом (качанием) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (возможен вариант плоско-параллельного перемещения двигателя). Тяга двигателя – 4000 кгс. Удельный импульс тяги - 337 с. Масса конструкции 95+2,4 кг. Габаритные размеры двигателя позволяют устанавливать его в зонах размещения двигателей С5.92, 14Д30 в РБ "Фрегат", "Бриз-М".

С учетом необходимости разработки конструкций двигателей РБ, использующих высокоэнергетические экологически чистые компоненты топлива КБхиммаш в рамках ОКР "Ускорение-Б-КБХМ" разработало инженерные записки по многокамерным двигателям многократного включения тягой 1000 кгс и 2000 кгс на компонентах топлива кислород-водород. Двигатели спроектированы на основе рулевых камер (4 и 8 штук) и электрических приводов двигателя КВД1, который в настоящее время принят для эксплуатации в составе разгонного блока 12КРБ индийской ракеты ЖСЛВ.

В настоящее время КБхиммаш проводит работы, направленные на исследование возможности создания двигателя на экологически чистых компонентах топлива жидкий кислород + СПГ (сжиженный природный газ). После серии научно-исследовательских и экспериментальных работ КБхиммаш разработало конструкторскую документацию и изготовило два экземпляра двигателя-демонстратора С5.86.1000-0 тягой 7500 кгс.

Всего было проведено два огневых испытания двух экземпляров двигателя на стенде НИЦ РКП. Результаты испытаний подтвердили правильность принятых схемных и конструктивных решений двигателя, его работоспособность и стабильность режима работы.

В настоящее время ведется подготовка к ресурсному испытанию двигателя (не менее 1000 с), которое должно подтвердить отсутствие большого количества продуктов сгорания твердой фазы в газовых трактах двигателя при времени работы >1000 с.

По результатам испытания будет принято решение об изготовлении двигателя тягой 7500 кгс на компонентах топлива жидкий кислород + СПГ.