?

Log in

No account? Create an account

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.
Subscribe to  zelenyikot

promo zelenyikot september 5, 07:45 77
Buy for 800 tokens
Наконец-то я могу официально объявить, что в продаже появилась научно-популярная книга моего авторства об исследовании Солнечной системы автоматическими межпланетными станциями. Здесь можно найти как описание отдельных космических миссий последних лет, так и обобщенные результаты исследований…

  • 1
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.

Авария по вине двигателя Энергомаша? По-моему: Зенит-3SL в 2007; движок - "литр".

Отказы именно двигателей - редкость. Работа двигателя может иметь отдаленные последствия. Но и отказ двигателя может быть вызван топливом или сбоем систем управления.

Советую почитать не советские разборы аварий. Одна причина и один узел редко называют. Обычно это длинная цепь причин, потому что ракета - надежное изделие. Но разгонник может не справиться из-за неправильной работы двигателя первой ступени.

Или двигатель отказывает из-за нарушения условий использования. Хрестоматийный пример: Challenger из-за погоды.

P.S. Упс, забыл: 2011 - авария Союза с Прогрессом. О причинах невывода европейского спутника станет известно позднее. Там разгонник, но, повторюсь, разбираться надо сначала.

Edited at 2014-12-09 07:58 am (UTC)

Союзовские движки вроде Самара делает. На Энергомаше их только разработали.

Союзы упомянуты, вот я и старался. А к пуговицам нет шансов придраться. Кто угодно будет виноват.

Скажем, Challenger погиб, потому что нарушили прямо писанные условия применения. Но это и конструктивный недочет - его устраняли. Двигатель отказал, ракета упала, но в других ракетах есть запас.

Советую прочесть короткую и ясную статью в трех частях:
http://unnatural.ru/falcon-1
Я, правда, так и не понял чья она. Или чей перевод и чего именно перевод.

Если не читали. Там любопытный пример разбора с полдюженой причин неудачи. Притом любопытно, что именно решили в SpaceX, если помнить их историю.

Часто? Вы путаете разгонный блок и маршевый двигатель.

Вы про недавний запуск Антареса?Там были неполадки двигателя модернизированным на южмаше(Днепропетровск)

Южмаш там не при делах - это вранье. Движки модернизировали американцы в сотрудничестве с самарцами.

с окб "южное"

"....«Антарес» (англ. Antares) — одноразовая ракета-носитель, разрабатываемая Orbital Sciences Corporation и КБ «Южное» для запуска полезных грузов массой до 5500 кг на низкую опорную орбиту[2]. Первый запуск осуществлён 21 апреля 2013 года. До 12 декабря 2011 года ракета-носитель носила название «Таурус-2» (англ. Taurus II)..." https://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%ED%F2%E0%F0%E5%F1_%28%F0%E0%EA%E5%F2%E0-%ED%EE%F1%E8%F2%E5%EB%FC%29 Так что Самарой там и не пахнет ,а Днепропетровском -очень даже.

Читаем там же:
На первой ступени установлены два кислород-керосиновых ракетных двигателя AJ-26 — разработанная компанией «Аэроджет» и лицензированная в США модификация советского двигателя НК-33 для использования на американских ракетах-носителях (в том числе в «Антаресе»), создаваемая путём снятия некоторой оснастки с оригинальных НК-33 (из числа 37 экземпляров, приобретённых у СНТК им. Н. Д. Кузнецова), добавления американской электроники, адаптации двигателя к производимому в США топливу, а также оснащения карданным шарниром для управления вектором тяги. Использованные в «Антаресе» двигатели НК-33 были изготовлены в 1970-х годах и куплены в середине 1990-х годов фирмой «Аэроджет Рокетдайн» по цене 1 млн долларов США. По состоянию на 31 марта 2010 года у фирмы в наличии имелось около 30-ти штук этих двигателей.

Сколько раз встретили слово "Украина"?

Но раз назвали своей продукцией им и отвечать.

Вообще это так выглядит на самом деле.
http://lana-sator.livejournal.com/160176.html

Теперь понятно, почему они взрываются.

Если вы о недавнем взрыве Antares, то к этому взрыву "Энергомаш" не имеет отношения - это была самарская разработка.

  • 1