В России испытали двигатель для новой ракеты "Союз-5" РД-171МВ
"Энергомаш" провел первое полноразмерное огневое испытание самого мощного в мире жидкостного ракетного двигателя РД-171МВ. Все параметры в норме.
Двигатель будет использован на новейшей ракете-носителе "Союз-5".
Разработка ракеты среднего класса "Союз-5" взамен производимой на Украине ракеты "Зенит" началась в 2016 году.
На первой ступени "Союза-5" планируется использовать двигатель РД-171МВ – модернизированный двигатель от первой ступени ракеты "Зенит", на второй – РД-0124МС – модернизированный двигатель от третьей ступени ракеты "Союз-2.1б", вместо производившегося на Украине двигателя РД-120 для "Зенита".
Кроме того, двигатель будет использоваться на первой ступени сверхтяжелой ракеты «Енисей».
В июле 2018 года "Роскосмос" заключил государственный контракт с РКК "Энергия" (головной разработчик ракеты "Союз-5") на 61,2 миллиарда рублей на создание и испытание ракеты "Союз-5". В рамках летных испытаний в 2023-2025 годах с космодрома Байконур предполагается выполнить не менее трех пусков "Союза-5". На первой ракете в конце 2023 года должны запустить макет космического аппарата. После окончания летных испытаний до 2036 года планируется осуществлять не менее двух пусков "Союза-5" в год. Изготавливать ракету будет РКЦ "Прогресс".
История создания
Работы над РД-170/171 начались в 1976 году в подмосковных Химках, где сейчас расположено головное предприятие НПО «Энергомаш». Речь шла о создании самого мощного в мире жидкостного ракетного двигателя с тягой 800 т (для сравнения: однокамерный двигатель F-1 от ракеты Saturn V имел тягу 680 т).
«Дело шло непросто, – рассказывает главный конструктор интегрированной структуры ракетного двигателестроения АО «НПО «Энергомаш им. академика В. П. Глушко» Петр Левочкин. – У этого двигателя мощность турбины, которая приводит в действие насосы, составляет 246 тыс. л. с. (что сравнимо с мощью пяти атомных ледоколов “Ленин” – по 44 тыс. л. с.), а весит агрегат всего 300 кг. И это при общей массе двигателя 10 т. Задачей конструкторов было не дать вырваться гигантской мощности наружу, и задача решалась очень тяжело. Основной проблемой стало обеспечение работы турбонасосного агрегата (ТНА). В СССР был накоплен большой опыт работы с мощными двигателями, где в качестве топлива использовался несимметричный диметилгидразин, а окислителем выступал азотный тетраоксид. Но когда перешли с высококипящих компонентов на пару “кислород-керосин”, выяснилось, что в кислороде горит буквально все. Понадобилась новая культура производства. Нельзя, например, было допускать попадания жировых пятен в кислородный тракт: наличие органики приводило к мгновенному окислению, а дальше – пожар. У некоторых конструкторов даже появилось мнение, что надо бросить бесплодные попытки достраивать постоянно горящий двигатель (вместе с которым горели и сроки), и перейти к созданию силовой установки меньшей мощности. Эта точка зрения дошла до коллегии Министерства общего машиностроения СССР, где Валентин Глушко и министр Сергей Афанасьев пообщались на высоких тонах. В итоге НПО “Энергомаш” получило задание на проектирование силовой установки половинной мощности – на 400 т тяги. К счастью, это не означало полного прекращения работ над большим двигателем – работы по его доводке были продолжены. И к тому самому моменту, как 400-тонный РД-180 был воплощен пока лишь в эскизном проекте, РД-170 гореть перестал. Решение было найдено. Более того, в процессе отработки двигатель был сертифицирован на 10-кратное полетное использование».
«Зенит», Atlas, «Ангара»
Серийный выпуск двигателей РД-170/171 предполагалось организовать на базе омского ПО «Полет». Ракета «Энергия» слетала два раза. У «Зенита» оказалась более счастливая судьба. Ее запускали с Байконура, затем использовали в проекте «Морской старт». «В своем классе “Зенит” является одной из лучших ракет в мире, – говорит Петр Левочкин. – “Зенит” стал квинтэссенцией умения и опыта советских двигателистов и управленцев. На “Морском старте” ракета демонстрировала полностью автоматизированный пуск: сама выезжает, заправляется, прицеливается и улетает».
В 1990-е, в сложный для российской промышленности период в НПО «Энергомаш» пришлось вспомнить о разработке, которую готовили для замены упрямого РД-170. О том самом 400-тонном двигателе. В те времена правительство России разрешило НПО «Энергомаш» выйти на конкурс, который проводила компания Lockheed Martin (США) по модернизации ракеты-носителя Atlas. Предложения российской компании оказались конкурентоспособными и по цене, и по качеству, и с тех пор – с 1996 года – началось сотрудничество с американскими ракетчиками. В этом году ракета Atlas c РД-180 должна вывести на орбиту перспективный пилотируемый корабль Boeing Starliner. Это будет тестовый полет, следующий планируется с астронавтами на борту.
В 1997 году ГКНПЦ имени М. В. Хруничева начал проект по созданию ракеты-носителя на замену «Протону» – старой надежной ракете, работающей на токсичных высококипящих компонентах, а также целой линейки ракет меньшей грузоподъемности – речь идет о носителях «Ангара». Сразу был предложен модульный принцип: каждая из ступеней ракеты в зависимости от грузоподъемности собиралась из универсальных ракетных модулей (УРМ). Для первой и второй ступени должны применяться УРМ-1 на базе двигателя РД-191 (это уже четверть от РД-170 с тягой 200 т). В самом легком варианте используется только один УРМ-1, в тяжелом носителе A-5 – уже 5. Двигатель разработан и производится, осталось только дождаться, когда программа «Ангара» все-таки выйдет на стабильный график.
«Стоит отметить, что технологии, заложенные в РД-170, транслировались и в РД-180, и в РД-191, – объясняет Петр Левочкин. – Но происходила и эволюция. В РД-180 проще система управления, там использованы цифровые приводы. На РД-191 они тоже есть, при этом они меньше и легче в два раза. Эволюционировала также система защиты от возгорания».
Первые испытания доводочного двигателя РД-171МВ для новой ракеты «Союз-5» были проведены в 2019 году.
Один из самых перспективных проектов ракеты средней грузоподъемности (около 17 т полезного груза на околоземную орбиту) – это «Союз-5» (известный также как «Иртыш»), создаваемый РКК «Энергия». Именно для него НПО «Энергомаш» разработало двигатель первой ступени РД-171МВ. Ракета считается отчасти более современной и технологичной заменой «Зениту», однако в перспективе может стать модулем первой ступени новой ракеты сверхтяжелого класса (пока известной как «Енисей», или РН-СТК). «Енисей», первые испытания которого начнутся на рубеже 2020–2030-х годов, откроет российской пилотируемой космонавтике дорогу к Луне, Марсу, позволит отправлять в далекий космос тяжелые исследовательские аппараты.«В модернизированную версию, – говорит Петр Левочкин, – мы внедрили весь опыт, который получили при создании РД-180 и РД-191, а также продвинулись дальше. Это и повышенная защита от возгорания, новые фильтры, покрытия, самые современные материалы и технологии их обработки, новая система управления, более быстродействующая система аварийной защиты, видящая проблему на более ранней стадии и мгновенно отключающая двигатели.
Есть и еще одно важное достоинство нашего двигателя, которое обязательно должно быть использовано в будущем. Дело в том, что боковые блоки “Энергии” планировались многоразовыми. Была создана технология их парашютирования, предусматривалось место хранения парашюта. После полета или огневых испытаний на стенде двигатель не требует разборки: нами создана технология термовакуумной очистки полостей двигателя и кислородного тракта от остатков компонентов. Так что мы постоянно объясняем ракетостроителям, что, если бы у нас существовала работающая технология возврата первых ступеней, им не пришлось бы покупать у нас довольно дорогой двигатель всего на один полет.
Сегодня такие технологии начали разрабатываться. И ракетчиками, и нами. Первая ступень улетает на высоту примерно 90 км и там развивает скорость 4 км/с. Для обеспечения оптимальных условий полета ступени в плотных слоях атмосферы при посадке требуется включить двигатель повторно – а это проблема. Ведь надо сделать так, чтобы топливо и окислитель находились внизу, у заборных устройств, а не болтались по бакам. Иначе обеспечить управляемый полет практически невозможно. Но мы работаем над этим».
































