zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
Где делают самые лучшие ракетные двигатели в мире
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".



Наконец, 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.

zelenyikot.

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

promo zelenyikot december 8, 2016 07:51 25
Buy for 800 tokens
Я не только пишу о космосе, но могу и рассказать о любимых темах для широкой или узкой аудитории. За последние два года я уже провел несколько десятков лекций во многих городах России. Часто приглашают на фестивали науки, профориентационные мероприятия для студентов, на конференции и выставки.…

Германия.
Глушко привез свои основные идеи из Германии вместе с немецкими инженерами и специалистами.
В СССР до победы над Германией никто даже представить себе не мог, что такого размера и мощности двигатели возможны.

Edited at 2014-12-09 06:57 am (UTC)

(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
Очень интересно. Но, почему они часто взрываются. Я имею в виду, при выводе на орбиту спутников.

Кто они? Ракеты "Союз" и Atlas-5 - одни из самых надежных в мире. Единственный случай, который я могу вспомнить, когда авария произошла по вине двигателя - это "Протон" в этом году. Но на "Энергомаше" протоновские движки не делают, они их только разработали.

Что реально на заводе разрешают фотографировать детали двигаталей в процессе производства? Или только коммерческие модели?

Edited at 2014-12-09 06:57 am (UTC)

Так их все равно американцам продают. Если секреты и есть, то они уже давно известны "потенциальным партнерам".
Мне давали сопровождающего, но единственные причины по которым он просил что-то не снимать коммерческого, а не совсекретного характера.

Очень содержательно, спасибо.

Неангадированные, не работающие в "Сколко" блоггеры увидели "Энергомаш" другим
http://lana-sator.livejournal.com/160176.html

Спасибо, очень увлекательно. Как-то наш репетитор по физике, очень увлеченный человек, рассказал, что было какое-то коренное отличие между советскими и американскими двигателями, из-за чего на тот момент мы в принципе не могли запустить человека на луну. А в чем оно заключалось, я забыл. Не напомните?

Мощности не хватало. "Энергия" бы смогла.

Вход в здание как бы намекает, что далее будет исключительно совок. Собственно, оно так и есть. Не понимаю - неужели нельзя сделать красиво? Маск, к примеру, понимает, как важно создавать нормальную атмосферу предприятия, на котором хочется работать. Потому и лучший.

Театр начинается с вешалки.

Edited at 2014-12-09 07:00 am (UTC)

Это не вход на предприятие, это вход в музей. Завод будет позже.

Спасибо, интересно!

Надеюсь, что музей им. Глушко в СПб всё-таки сделают в лучшем виде.
Всё-таки "Газодинамическая лаборатория" - одно из мест рождения нашей космонавтики.

>ротор бустерного насосного агрегата окислителя
изощренная вещь. Трудно представить как её делают. А когда такие машины разбиваются в лепешку после однократного использования, сердце кровью обливается

К слову о медных стенках КС.

Когда немцы разрабатывали один из вариантов форсирования своих ТРД, они рассматривали возможность "насадки" на него дополнительного ЖРД, насосы которого приводятся в действие турбиной ТРД. Стенки камеры сгорания этого движка были вообще алюминиевыми

"После закрытия программы "Буран", РД-170 повезло больше чем лунному F1 - ему нашли более утилитарное применение в ракете "Зенит""

Вас обманули. Комплекс 11K77 "Зенит" разрабатывался почти одновременно с Энергией-Буран.
И первая ступень этого комплекса использовалась в качестве ускорителей для "Энергии". То есть, с самого начала они были унифицированы.
Кстати, "Зенитом" со временем планировали заменить семейство "Союзов" для вывода космонавтов на орбиту. Под него вроде планировался новый обитаемый корабль весом больше 12 тонн, но с распадом СССР все заглохло.



Никто никого не обманывал. Речь о том, что использование двигателя не прекращалось.

Красавцы! Более того, американцы в советском двигателе постоянно находят новый потенциал( в купе с их электроникой)

печально, что российской космонавтике такой двигатель так-то и не нужен.

чиста постольку-поскольку и на экспорт.

масштабных проектов нет, а без американской инвалюты и не будет: под предлогом "кризиса" будут урезать все возможные расходы.

?

Log in

No account? Create an account