СОВРЕМЕННЫЕ ЖРД
ОАО "НПО ЭНЕРГОМАШ ИМЕНИ АКАДЕМИКА В.П. ГЛУШКО".
СОСТОЯНИЕ ПРОГРАММ И ПЕРСПЕКТИВЫ

ОАО "НПО Энергомаш имени академика В.П.Глушко":
Владимир Константинович Чванов,
первый зам. исполнительного директора, главный конструктор
Владимир Сергеевич Судаков,
 начальник отдела

 

ОАО "НПО Энергомаш имени академика В.П.Глушко" - ведущее предприятие России и мира в области разработки мощных жидкостных ракетных двигателей для космических ракет-носителей. Практически все космические объекты СССР и России были выведены на орбиты с использованием двигателей разработки предприятия.

Современные жидкостные ракетные двигатели РД-171М, РД-180 и РД-191 относятся к семейству кислородно-керосиновых ЖРД с дожиганием окислительного газа, созданному на базе ЖРД РД-170/171.

РД-170, РД-171

ЖРД РД-170/171 были разработаны в 1976-1987 гг. для РН "Энергия" и "Зенит" соответственно. Их разработка стала качественно новым шагом в создании ЖРД. Самый мощный в мире четырехкамерный ЖРД обладает наивысшим уровнем параметров и характеристик для двигателей данного класса, работает на жидком кислороде и керосине. Двигатель РД-170 для РН "Энергия" предназначен для многоразового использования: он был сертифицирован на 4-кратное использование в 1990 г., на 10-кратное использование - в 1992 г.

Один из экземпляров двигателя был испытан на огневом стенде до 20 раз. Двигатель характеризуется высокой надежностью функционирования, ремонто- и контролепригодностью и имеет большой запас по ресурсу (не менее 5). Управление вектором тяги двигателя осуществляется благодаря созданию уникального сильфонного узла качания камер, работающего в зоне высокотемпературного газового потока. Двигатели прошли около 1000 огневых испытаний с общей наработкой свыше 100000 с.

Первый запуск РН "Зенит" с двигателем РД-171 был осуществлен в апреле 1985 г. В 1987 г. и 1988 г. выполнено два запуска РН "Энергия" с двигателями РД-170. За создание ЖРД РД-170/171 сотрудникам предприятия М.Р. Гнесину, Д.Е. Астахову и Г.Г. Деркачу была присуждена Ленинская премия.

Эксплуатация двигателя РД-171 продолжилась в запусках РН "Зенит" с плавучего космодрома в районе экватора в Тихом океане (программа "Морской старт"). Первый запуск РН "Зенит-3SL" с двигателем РД-171 по программе "Морской старт" состоялся 28 марта 1998 г.

Модернизация двигателя РД-171 была продолжена в 2003-2004 гг.: создан модернизированный двигатель РД-171М - повышена надежность, упрощено регулирование работы, снижена масса, внесен ряд конструктивных изменений. Сертификация двигателя РД-171М завершена 5 июля 2004 г. На сертификационном двигателе проведено 8 испытаний продолжительностью 1093,6 с, причем последнее испытание (сверх плана) - на режиме 105%. Первый товарный двигатель РД-171М был поставлен в Украину 25 марта 2004 г. после проведения КТИ продолжительностью 140 с.

Первый запуск РН "Зенит-3SL" с новым модернизированным двигателем РД-171М по программе "Морской старт" был выполнен в феврале 2006 г. Первый запуск РН "Зенит-3SLБ" с РД-171М по программе "Наземный старт" произведен 26 апреля 2008 г., а до этого был выполнен запуск РН "Зенит" в интересах Министерства обороны РФ.

В настоящее время НПО Энергомаш продолжает серийное производство ракетных двигателей РД-171М для ракет-носителей "Зенит" для возрождающейся программы "Морской старт" и программы "Наземный старт". Кроме того, двигатели РД-171М будут поставляться и в интересах Федеральной космической программы РФ. Серийное производство двигателя РД-171М, как и контрольно-технологические огневые испытания этих двигателей, осуществляется в НПО Энергомаш в Химках.

РД-180

В середине 90-х годов НПО Энергомаш вышло на международный рынок. В начале 1996 г. проект двигателя РД-180 НПО Энергомаш был признан победителем конкурса на разработку и поставку двигателя первой ступени для модернизированной РН "Атлас" американской компании Локхид Мартин. РД-180 - это двухкамерный двигатель с дожиганием окислительного генераторного газа, с управлением вектором тяги благодаря качанию каждой камеры в двух плоскостях, с возможностью обеспечения глубокого дросселирования тяги двигателя в полете. Данная конструкция базируется на хорошо проверенных конструкциях узлов и элементов двигателей РД-170/171. Создание мощного двигателя первой ступени осуществлено в сжатые сроки, а отработка - на малом количестве материальной части. После подписания контракта на разработку двигателя летом 1996 г. уже в ноябре 1996 г. было проведено первое огневое испытание двигателя-прототипа, а в апреле 1997 г. - огневое испытание штатного двигателя. В 1997-1998 гг. успешно проведена серия огневых испытаний двигателя в составе ступени РН в США. Весной 1999 г. завершена сертификация двигателя для использования в составе РН "Атлас 3". Первый запуск РН "Атлас 3" с двигателем РД-180 состоялся в мае 2000 г. Летом 2001 г. была завершена сертификация двигателя для использования в составе РН "Атлас 5". Первый полет РН "Атлас 5" с двигателем РД-180 состоялся в августе 2002 г.

За работы по программе РД-180 в декабре 2003 г. сотрудникам предприятия Б.И. Каторгину, В.К. Чванову, С.С. Головченко, В.Н. Худякову, Ф.Ю. Челькису, В.И. Семенову присуждена Государственная премия РФ по науке и технике.

Компания Локхид Мартин заявила в 1997 г. о намерении заказать не менее 101 двигателя РД-180 для использования в составе РН "Атлас 3" и "Атлас 5". Маркетингом и реализацией данного двигателя заказчику - компании ULA - совместному предприятию компаний Боинг и Локхид Мартин - с целью установки на ракетах семейства "Атлас" занимается совместное предприятие РД АМРОСС, созданное НПО Энергомаш и Пратт-Уитни (США). В США поставлено более 50 товарных двигателей, успешно выполнено 32 запуска РН "Атлас 3" и "Атлас 5" с двигателями РД-180 на первой ступени.

РД-191

Разработка двигателя РД-191 началась в конце 1998 г. Этот двигатель с дожиганием окислительного газа предназначен для семейства отечественных РН "Ангара". Этот однокамерный кислородно-керосиновый двигатель, создаваемый также на основе конструкции узлов и элементов двигателей РД-170/171, является маршевым двигателем для унифицированного ракетного модуля первой ступени. Он отличается способностью глубокого дросселирования, уникальной для маршевых двигателей первой ступени. В течение 1999 г. была выпущена конструкторская документация, в 2000 г. начата автономная отработка агрегатов двигателя РД-191, завершена подготовка производства. В мае 2001 г. собран первый доводочный двигатель РД-191. Первое огневое испытание двигателя РД-191 проведено в июле 2001 г. Основной принцип программы огневых доводочных испытаний - малое число двигателей и большая наработка на каждом экземпляре с максимальным количеством измерений.

Двигатель РД-191 прошел все предусмотренные этапы отработки. В период отработки проводились ремонтные работы, а также переборки двигателя, в процессе которых вносились конструктивные изменения, позволявшие устранить причины возникавших дефектов. Отработка РД-191 в основном завершена в октябре 2008 г. Его характеристики полностью соответствуют требованиям технического задания. Все агрегаты имеют наработку, превышающую ресурсную. Совместные испытания комплекта сопел крена с РД-191, проведенные для оценки отбора горячего газа и частоты включений блока сопел крена на частотную устойчивость двигателя, установили, что параметры РД-191 соответствуют требованиям технического задания.

30 июля 2009 г. в НИЦ РКП было успешно проведено первое огневое испытание универсального ракетного модуля УРМ-1 с ЖРД РД-191 разработки ОАО "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" в рамках программы создания РН "Ангара". Двигатель отработал в соответствии с циклограммой около 233 с, выйдя на режим 100% номинальной тяги (196 тс), а затем был дросселирован до 37,6% (73,7 тс). В ходе испытания было успешно проведено качание камеры сгорания, а также штатно функционировал блок сопел крена. Осенью 2009 г. было успешно проведено еще два огневых испытания этого же двигателя в составе УРМ-1 в НИЦ РКП в Пересвете.

В ОАО "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" успешно завершен этап межведомственных испытаний (МВИ) двигателя РД-191 - маршевого двигателя семейства РН "Ангара". Межведомственной комиссией (МВК), образованной совместным решением Космических войск Министерства обороны РФ и Федерального космического агентства, 17 мая 2011 г. подписан Акт МВК, в котором констатировано, что двигатель РД-191 успешно завершил стадию наземной отработки и пригоден для использования в составе семейства ракет-носителей "Ангара". Кроме того, рекомендовано присвоить конструкторской и технологической документации литеру О1, открывающую новому двигателю путь в серийное производство.

Коллективом предприятия впервые решена уникальная задача - создан мощный ЖРД, способный надежно работать в широком диапазоне изменения тяги - от 105% до 27% номинальной тяги. Двигатель РД-191 полностью удовлетворяет требованиям технического задания применительно к специфичным условиям работы в составе бокового и центрального блоков РН тяжелого класса "Ангара 5".

К маю этого года проведено 120 огневых испытаний с общей наработкой 26892,4 с, включая три наземных испытания в составе ракетного блока УРМ-1. Максимальная наработка на одном двигателе составила 3635 с. Прототип двигателя РД-191 прошел два летных испытания в составе первой ступени корейской РН КСЛВ (время работы 375 с).

Завершение отработки двигателя РД-191 - важнейший этап развития отечественного двигателестроения, демонстрирующий высочайший творческий потенциал коллектива НПО Энергомаш, а также всех ученых и специалистов двигателестроительной отрасли, принимавших участие в этой масштабной работе.

19 мая 2011 г. НПО Энергомаш поставлен в ГКНПЦ им. Хруничева первый товарный двигатель РД-191 № Д023, предназначенный для ЛКИ РН "Ангара 1.2". Впереди - этап летно-конструкторских испытаний в составе РН "Ангара 1.2." и "Ангара 5".

Модернизация двигателя РД-171М, разработка двигателей РД-180 и РД-191 стали венцом многолетней работы НПО Энергомаш, подтверждением конструкторских возможностей КБ, сохранения традиций школы академика Глушко, технологических и производственных возможностей предприятия, способности на собственной испытательной базе проводить уникальные испытания двигателей в процессе их разработки, доводки и сертификации. Подтверждена сбалансированность и продуктивность всех структурных составляющих предприятия. В очередной раз НПО Энергомаш удалось организовать внутриотраслевую кооперацию, которая позволяет производить высокотехнологичную продукцию высочайшего качества с использованием только отечественных материалов и комплектующих. НПО Энергомаш не боится делиться частью работы с предприятиями отрасли, считая, что развитая, живая кооперация - не угроза конкуренции нашему предприятию, а разумная политика сохранения двигателестроительного направления космической промышленности Российской Федерации.

Перспективы эксплуатации

Итак, можно с уверенностью утверждать о дальнейшем продолжении эксплуатации описанных выше двигателей.

Относительно эксплуатации двигателя РД-171М это подтверждается реализацией программы "Наземный старт", запусками в интересах Федеральной космической программы и в интересах Министерства обороны РФ, а также возобновлением в ближайшее время программы "Морской старт". Кроме того, рассматривается несколько перспективных проектов тяжелых РН с возможным использованием двигателей РД-171М.

Относительно эксплуатации двигателя РД-180 это подтверждается продолжением запусков РН "Атлас 5" в США, причем компания ULA провела ряд мер для увеличения ежегодных темпов запусков этой РН. В США рассматриваются варианты использования этой РН с двигателями РД-180 и в других космических программах, в том числе и для пилотируемых полетов.

Как многие уже знают, было объявлено о проекте разработки новой перспективной РН России, запускаемой с нового космодрома "Восточный". Предусматривается использование на первой ступени этой РН "Русь-М" двигателей РД-180В. В настоящее время НПО Энергомаш подготовил материалы по двигателю РД-180В. Эти материалы направлены в ЦСКБ-Прогресс и Роскосмос.

Что касается эксплуатации двигателей РД-191 в составе семейства РН "Ангара", то в конце прошлого года было сообщено о новых задержках по срокам начала летно-конструкторских испытаний РН "Ангара". Сейчас первое ЛКИ намечено на 2013 г. В частности это объяснялось воздействием мирового финансового кризиса и сокращением финансирования работ, связанных с созданием стартового комплекса для этих РН в Плесецке. Руководство Космическими войсками тем не менее уверено, что "…отставание по строительству ракетно-космического комплекса "Ангара" в Плесецке мы постараемся ликвидировать. Сейчас все вопросы решены, финансирование есть".

Кроме того, как уже ранее сообщалось, ведутся работы по российско-казахстанской программе "Байтерек". Соглашение о создании совместного РКК "Байтерек" было подписано президентами России и Казахстана в 2004 г. Первоначально планировалось, что комплекс разместится на Байконуре на 200-й площадке, с которой ранее запускались РН "Протон". Осенью 2009 г. принято решение о выделении под совместный российско-казахстанский проект "Байтерек" бывшей стартовой площадки (250-й) ракетного комплекса "Энергия-Буран". Реализует проект совместное российско-казахстанское предприятие "Байтерек", которое принадлежит двум сторонам в равных долях, 50 на 50. На космодроме Байконур будет создан РКК с высоким уровнем экологической безопасности на базе новой российской РН "Ангара 5". Как уже было сказано ранее, на универсальных блоках первой ступени будут установлены двигатели РД-191 разработки ОАО "НПО Энергомаш".

Таким образом, можно констатировать, что семейство мощных кислородно-керосиновых жидкостных ракетных двигателей на основе двигателей РД-170/171 разработки и производства ОАО "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" находится в эксплуатации, имеет прочные и устойчивые планы продолжения эксплуатации в ближайшие годы и большие перспективы их эксплуатации и в отдаленном будущем.

ОАО "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" и сегодня остается мировым лидером в области разработки мощных жидкостных ракетных двигателей, поддерживая и укрепляя традиции, заложенные основателем и долголетним руководителем предприятия академиком Валентином Петровичем Глушко - основоположником отечественного жидкостного ракетного двигателестроения.