Лого Сделано у нас
85

Где делают самые лучшие ракетные двигатели в мире: НПО «Энергомаш» (фото)

Автор репортажа — Виталий Егоров (zelenyikot)

Представилась возможность оказаться на предприятии где создавались и создаются ракетные двигатели, которые вытягивали почти всю советскую космическую программу, а теперь тянут российскую, украинскую, южнокорейскую и, частично, даже американскую. Знакомьтесь: НПО «Энергомаш», недавно вошедшее в Объединенную ракетно-космическую корпорацию России, место где делают самые лучшие и мощные жидкостные ракетные двигатели в мире.Эти слова не пафос. Судите сами: здесь, в подмосковных Химках, разработаны двигатели для советско-российских ракет «Союз» и «Протон»; для российской «Ангары»; для советско-украинских «Зенита» и «Днепра»; для южнокорейской KSLV-1 и для американской ракеты Atlas-5. Но обо всем по порядку…

После проверки паспорта и прибытия сопровождающего, с проходной выдвигаемся в музей завода, или как тут его называют «Демонстрационный зал».

Хранитель зала Владимир Судаков — начальник Отдела информации. Судя по всему, с обязанностями он справляется неплохо — он один из всех моих собеседников знал кто такой «Zelenyikot».
Владимир провел короткую, но емкую экскурсию в музее.
Видите на столе 7 сантиметровую пшикалку? Вот с нее вырос весь советский и российский космос.

НПО «Энергомаш» развился из небольшой группы энтузиастов ракетостроения, сформированной в 1921 году, а в 1929-м названной Газодинамическая лаборатория, руководителем там был Валентин Петрович Глушко, позже он же стал генеральным конструктором НПО «Энергомаш».

Диск со сферой в центре — это не модель Солнечной системы, как я подумал, а макет электроракетного космического корабля. На диске предполагалось размещать солнечные батареи. На дальнем плане — первые модели жидкостных ракетных двигателей разработки ГДЛ.

За первыми концептами 20−30-х гг. пошли реальные работы на госфинансировании. Тут ГДЛ работало уже вместе с Королевским ГИРД. В военное время в «шарашке» разрабатывали ракетные ускорители для серийных военных самолетов. Создали целую линейку двигателей, и полагали, что являются одними из мировых лидеров жидкостного двигателестроения.

Но всю погоду испортили немцы, которые создали первую баллистическую ракету А4, более известную в России под названием «Фау-2».

Ее двигатель более чем на порядок превосходил советские разработки (25 тонн против 900 кг), и после войны инженеры принялись наверстывать упущенное.

Сначала создали полную реплику А4 под названием Р-1, но с использованием полностью советских материалов. На этом периоде нашим инженерам еще помогали немецкие. Но к секретным разработкам их старались не подпускать, поэтому дальше наши работали сами.

Первым делом инженеры принялись форсировать и облегчать немецкую конструкцию, и добились в этом немалых успехов — тяга повысилась до 51 тс.

Но дальше возникли проблемы нестабильности горения топлива в большей сферической камере сгорания. Глушко понял, что это тупик, и занялся разработкой двигателей с цилиндрической камерой.

На этом поприще он преуспел. В руках хранителя музея — первый рабочий прототип, подтвердивший верность выбранной схемы. Что самое удивительное — внутренняя часть камеры сгорания — медный сплав. Кажется, что элемент где давление превышает сотни атмосфер, а температура — тысячу градусов Цельсия, надо делать из какого-нибудь тугоплавкого титана или вольфрама. Но оказалось камеру проще охлаждать, а не добиваться неограниченной термостойкости. Камера охлаждалась жидкими компонентами топлива, а медь использовалась из-за своей высокой теплопроводности.

Первые разработки с новым типом камеры сгорания были военные. В демонстрационном зале они запрятаны в самый дальний и темный угол. А на свету — гордость — двигатели РД-107 и РД-108, которые обеспечили Советскому Союзу первенство в космосе, и позволяют России лидировать в пилотируемой космонавтике по сей день.

Владимир Судаков показывает рулевые камеры — дополнительные ракетные двигатели, которые позволяют управлять полетом.

В дальнейших разработках от подобной конструкции отказалось — решили просто отклонять маршевую камеру двигателя целиком.

Проблемы с нестабильностью горения до конца решить так и не удалось, поэтому большинство двигателей конструкции КБ Глушко — многокамерные.

В зале имеется только один однокамерный гигант, который разрабатывался для лунной программы, но в серию так и не пошел — победил конкурирующий вариант НК-33 для ракеты Н1.

Разница их в том, что Н1 запускали на смеси кислород-керосин, а Глушко был готов запускать людей на диметилгидразине-тетраоксиде азота. Такая смесь эффективнее, но намного токсичнее керосина. В России на ней летает только грузовой «Протон». Впрочем, это ни сколь не мешает Китаю сейчас запускать своих тайконавтов именно на такой смеси.

Можно взглянуть и на двигатель «Протона».

А двигатель для баллистической ракеты Р-36М, до сих пор стоит на боевом дежурстве в ракетах «Воевода», широко известных под натовским названием «Сатана».

Впрочем, сейчас их, под названием «Днепр» тоже запускают с мирными целями.

Наконец добираемся до жемчужины КБ Глушко и гордости НПО «Энергомаш» — двигателю РД-170/171.

На сегодняшний день — это самый мощный кислород-керосиновый двигатель в мире — тяга 800 тс. Превосходит американский лунный F-1 на 100 тс, но достигает этого за счет четырех камер сгорания, против одной у F-1.

РД-170 разрабатывался для проекта «Энергия-Буран», в качестве двигателей боковых ускорителей. По первоначальному проекту предполагалось многоразовость ускорителей, поэтому двигатели были разработаны и сертифицированы для десятикратного использования. К сожалению, возврат ускорителей так и не был реализован, но двигатели сохраняют свои возможности. После закрытия программы «Буран», РД-170 повезло больше чем лунному F-1 — ему нашли более утилитарное применение в ракете «Зенит». В советское время ее, так же как и «Воеводу» разрабатывало КБ «Южное», которое после развала СССР оказалось за границей. Но в 90-е политика не помешала российско-украинскому сотрудничеству, а к 1995 году, совместно с США и Норвегией начал реализовываться проект «Морской старт». Хотя он так и не вышел на прибыльность, прошел реорганизацию и сейчас решается его дальнейшая судьба, но ракеты летали и заказы на двигатели поддерживали «Энергомаш» в годы космического безденежья 90-х- начала 2000-х.

Владимир Судаков демонстрирует фантастическую разработку инженеров «Энергомаша» — составной сильфон узла качания двигателя.

Как добиться подвижности узла при высоких давлениях и экстремальных температурах? Да фигня вопрос: всего лишь 12 слоев металла и дополнительные кольца бронирования, зальем меж слоев жидким кислородом и нет проблем…

Такая конструкция позволяет жестко закрепить двигатель, но управлять полетом отклонением камеры сгорания и сопла, при помощи карданного подвеса. На двигателе он виден чуть ниже и правее центра, над панелью с красными заглушками.

Американцы про свой космос любят повторять «Мы стоим на плечах гигантов». Глядя на такие творения советских инженеров понимаешь, что эта фраза всецело относится и к российской космонавтике. Та же «Ангара» хоть и детище уже российских конструкторов, но ее двигатель — РД-191 эволюционно восходит к РД-171.
Точно так же «половинка» РД-171, под названием РД-180 внесла свой вклад, и в американскую космонавтику, когда «Энергомаш» в 1995 году победил в конкурсе Lockheed Martin. Я спрашивал, не было ли в этой победе пропагандистского элемента — могли ли американцы заключить контракт с русскими, для демонстрации завершения эры соперничества и начала сотрудничества в космосе. Мне не ответили, но рассказали про офигевшие глаза американских заказчиков, когда они увидели творения сумрачного химкинского гения. По слухам, характеристики РД-180 почти вдвое превышали характеристики конкурентов. Причина в том, что в США так и не освоили ракетные двигатели с закрытым циклом. В принципе, можно и без него, тот же F-1 был с открытым циклом или Merlin от SpaceX. Но в соотношении «мощность/масса» двигатели закрытого цикла выигрывают, хоть и проигрывают в цене.

Вот тут на видео испытаний двигателя Merlin-1D видно как из трубки рядом с соплом хлещет струя генераторного газа:

В замкнутом цикле этот газ возвращается в камеру сгорания, что позволяет более эффективно использовать топливо. В музее отдельно установлен ротор бустерного насосного агрегата окислителя. Подобные роторы еще не единожды будут нам встречаться на экскурсии по НПО «Энергомаш».

Н

аконец, завершение экспозиции — надежда предприятия — двигатель РД-191. Это пока самая младшая модель семейства. Он создавался для ракеты «Ангара», успел поработать в корейской KSLV-1, и его рассматривает в качестве одного из вариантов американская компания Orbital Scienses, которой понадобилась замена самарского НК-33 после аварии ракеты Antares в октябре.

На заводе эту троицу РД-170, РД-180, РД-191 в шутку называют «литр», «поллитра» и «четвертинка».

Ух, что-то объемная получилась экскурсия. Давайте осмотр завода отложим на следующий день. Там тоже много интересного, а главное получилось увидеть, как такое чудо инженерной мысли создается из кучи стальных и алюминиевых болванок.

Не пропустите.

Выражаю благодарность Департаменту информационной политики и СМИ Объединенной ракетно-космической корпорации и пресс-службе НПО «Энергомаш», за помощь в организации съемок.

  • 2
    Vsemoguchij Vsemoguchij
    11.02.1506:59:48

    Спасибо! Отличная статья!

  • 0
    gradimir grujic gradimir grujic
    11.02.1509:49:25

    Добавил в избранное. +    

  • 0
    Edwardino Orloffski
    11.02.1510:57:34

    «советско-украинский» — это как?    

    • 0
      Zveruga Zveruga
      11.02.1511:42:11

      Верно. Автор должен был написать «российско-украинских» или «советских».

  • 0
    Нет аватара paster
    11.02.1513:29:06

    и его (РД-191) рассматривает в качестве одного из вариантов американская компания Orbital Scienses, которой понадобилась замена самарского НК-33 после аварии ракеты Antares в октябре.

    Положим его рассматривают не из-за аварии, а из-за того, что у НК-33 и НК-33.1 показатели по всем параметрам, в том числе по модернизации, обходят всех на голову.

    Недаром они у нас просили за $100500+ млрд. тех процесс этого старого РД, но мы даже отказались от продажи в США уже готовых двигателей.

    • 0
      Нет аватара Anton2
      11.02.1514:03:51

      Насколько американцы зависят от наших двигателей?

      • 1
        Zveruga Zveruga
        11.02.1515:45:51

        Пока довольно серьёзно, раз они и свои военные спутники и пилотов до МКС на наших двигателях выводят. Могут на своих, но дороже.

        • -1
          Нет аватара Anton2
          11.02.1515:48:54

          Могут ли? Можно ссылки?

          • 1
            Zveruga Zveruga
            11.02.1515:57:44

            У них есть свои двигатели, но открытого цикла, а это значит они менее эффективны минимум на 20%.

            Когда американцы смотрели испытания двигателя РД-180 в России у них глаза округлились. Так как по слухам их двигатели тогда были чуть ли не в два раза менее эффективны.

            • 0
              Нет аватара Anton2
              11.02.1516:24:15

              Грузоподъёмность и надёжность одинаковы ?

              Прсото интересно, можно ли использовать это для контр-санкций.

              • 1
                Zveruga Zveruga
                11.02.1516:56:25

                Нет, «грузоподъёмность» их двигателей ниже. Наши эффективней.

                Отредактировано: Zveruga~17:56 11.02.15
                • 0
                  Нет аватара Anton2
                  11.02.1517:59:31

                  А насколько отказ поставить эти двигатели скажется на космонавтике США ?

                  Может стоит это как контрсанкции использовать?

                  Отредактировано: Anton2~19:01 11.02.15
                  • 0
                    Zveruga Zveruga
                    11.02.1518:10:39

                    Они смогут выводить свои ракеты в космос, но им это будет обходится дороже чем сейчас. Насколько? Думаю не менее чем на 20%.

                    О чём это говорит? О том, что США станут нам неконкурентом на рынке вывода спутников в космос. В перспективе на ближайшие 5 лет. За это время они при вливании не менее 5 миллиардов долларов смогут создать аналогичный двигатель и вернутся на рынок коммерческого вывода спутников как полноправный конкурент.

                    Использовать это как контрсанкции? На эти 5 лет мы скорее всего не сможем получить заказы из самого США, так как на это стоит запрет в виде санкций.

                    Отредактировано: Zveruga~19:15 11.02.15
                    • 0
                      Нет аватара Anton2
                      11.02.1520:22:46

                      На эти 5 лет мы скорее всего не сможем получить заказы из самого США

                      заказы на двигатели? Но этот заказ-то есть.

                      • 0
                        Zveruga Zveruga
                        11.02.1520:33:56

                        Заказы на двигатели разрешены конгрессом США, а вот заказы на вывод спутников США Россией запрещены. Американцы очень следят за своими предпринимателями и охраняют свой бизнес от любых внешних конкурентов, любыми надуманными предлогами.

                        В общем нечестная конкуренция их конёк.

                        Отредактировано: Zveruga~21:35 11.02.15
        • 0
          Омутин Зафар Омутин Зафар
          11.02.1519:57:07

          Спутники военные США выводят на своих ракетах и движках. На МКС летают на наших Союзах.

          5млрд.для них -это мелочь, военный бюджет США в год в 100 раз более.

          Отредактировано: Омутин Зафар~20:58 11.02.15
          • 0
            Zveruga Zveruga
            11.02.1520:06:24

            Вы несколько ошибаетесь. США некоторые из своих военных спутников выводят на своих ракетах Антарес, которые летают на наших двигателях.

            В госдуме было обсуждение на этот счёт, но поставку двигателей решили не отменять.

            Что касается 5 миллиардов долларов то по факту это не мелочь, так как эти деньги придётся взять из каких то текущих ежегодных нужд. Затем нужно потратить время на строительство испытательного стенда, проведение многочисленных НИОКР при создании двигателя закрытого цикла, в котором опыта у них с гулькин нос и результат всего этого не очевиден.

            Наши владеют прекрасными знаниями в теории горения.

            Отредактировано: Zveruga~21:09 11.02.15
            • 0
              Нет аватара zaffar
              12.02.1510:06:39

              Это вы несколько ошибаетесь. Американский конгресс сам запретил использовать наши РФ движки для военных запусков.

              • 0
                Zveruga Zveruga
                12.02.1510:20:16

                Как запретил так и разрешил.

  • 0
    Нет аватара senpoul
    12.02.1523:18:47

    Уважаемый Виталий.

    У Вас получился очень интересный обзор, но я предлагаю поправить предложение «Но в соотношении «мощность/масса" двигатели закрытого цикла выигрывают, хоть и проигрывают в цене.» на вариант: «Но по удельному импульсу, и как следствии массовой эффективности РН, двигатели закрытого цикла выигрывают, хоть и проигрывают в цене."

    Так будет корректнее с точки зрения реального положения вещей, поскольку по соотношению мощность/масса двигатель открытого цикла будет лучше, в следствии более простого турбонасоса и упрощения схемы трубопроводов (масса меньше). Если конечно технологии одного порядка (сравнивая F1 и РД-171 не очевидно).    

    С Уважением.

    Отредактировано: senpoul~00:23 13.02.15
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,