Движение вверх: космические двигатели «Кузнецова»

Движение вверх: космические двигатели «Кузнецова»

9 апреля 2020 года на космодроме Байконур состоялся первый пилотируемый старт ракеты-носителя «Союз-2.1а», которая доставит корабль «Союз МС-16» с российско-американским экипажем на Международную космическую станцию. Ракета полностью оснащена российскими комплектующими, в том числе маршевыми двигателями РД-107А и РД-108А производства ПАО «Кузнецов». Примечательно, что в состав экипажа вошел космонавт-испытатель Роскосмоса Иван Вагнер, работавший ранее инженером-конструктором в АО «ОДК-Климов».

«Кузнецов» сегодня является единственным предприятием Объединенной двигателестроительной корпорации , которое специализируется на создании не только авиационной, но и ракетной техники. С 1960-х годов здесь производятся двигатели, с помощью которых человек впервые поднялся в космическое пространство.

«Кузнецовскими» двигательными установками РД-107А/РД-108А и НК-33 оснащаются все ракеты-носители «Союз». Доля предприятия в сегменте ракетных двигателей на российском рынке составляет 80%, а по пилотируемым пускам – 100%. Мир до сих пор не предложил модель космического двигателя, которая бы превзошла советские/российские разработки по стоимости и надежности в эксплуатации. Они до сих пор составляют основу отечественной космонавтики.

Двигатели ракеты РТ-15/8К96:

Разработка двигателей обоих ступеней – ЦКБ-7, главный конструктор П. А. Тюрин Разработка зарядов топлива – первоначальный вариант – вкладные заряды разработки НИИ-130 (главный конструктор – Жуков). Позже в Алтайском НИИ-9 химической технологии (г. Бийск) под руководством Якова Савченко разработан новый тип смесевого топлива и технология изготовления прочно скрепленного с корпусом двигателя заряда топлива с изготовлением методом литья под давлением топливной массы непосредственно в корпус двигателя. Возможно так же, что на 1-й ступени использован зярад разработки НИИ-9, а на 2-й ступени – НИИ-130.

Ракеты РТ-15 или их макеты на войсковых испытаниях комплекса. Предположительно 1966 г.

Ракеты РТ-15 или их макеты на войсковых испытаниях комплекса. Предположительно 1966 г.

1 ступень – 4-х сопловый РДТТ 15Д27 с разрезными управляющими соплами тягой 42000 кг. Копия двигателя второй ступени МБР РТ-2. Тип топлива – твердое смесевое ПАЛ-17/7. Тип заряда – моноблок, прочно скрепленный с корпусом двигателя и изготовленный методом литья под давлением топливной массы непосредственно в корпус двигателя. Удельный импульс – 237 / 267 ед (у земли / в пустоте); Время работы – 60 сек.

2 ступень – 4-х сопловый РДТТ 15Д28/15Д92 с разрезными управляющими соплами с тягой 22000 кг. Копия двигателя третьей ступени МБР РТ-2. Тип топлива – твердое смесевое ПАЛ-17/7. Тип заряда – моноблок, прочно скрепленный с корпусом двигателя и изготовленный методом литья под давлением топливной массы непосредственно в корпус двигателя. Удельный импульс – 271 ед (в пустоте). Время работы – 45 сек.

Выход на новые орбиты

Космическая страница в истории предприятия была открыта в 1958 году, когда самарский завод освоил производство новых двигателей РД-107 и РД-108, разработанных в ОКБ-456 специально для межконтинентальной баллистической ракеты Р-7.

Р-7 была жидкостной двухступенчатой ракетой. Первая ступень представляла собой четыре конических боковых блока длиной 19 метров и наибольшим диаметром три метра. На каждом блоке первой ступени были установлены двигатели РД-107. Они располагались симметрично вокруг центрального блока, второй ступени. Каждый двигатель имел шесть камер сгорания, две из которых использовались как рулевые.

Запуск ракеты-носителя «Восток-1» с Юрием Гагариным

В качестве двигателя второй ступени применялся РД-108, конструктивно основанный на РД-107. РД-108 отличался большим количеством рулевых камер и был способен работать дольше силовых установок блоков первой ступени. Запуск двигателей первой и второй ступени производился одновременно во время старта на Земле при помощи пирозажигательных устройств в каждой из 32 камер сгорания.

Конструкция Р-7 оказалась настолько удачной и надежной, что на ее основе было создано целое семейство ракет-носителей. Они подняли в космос первый искусственный спутник Земли, корабль «Восток» Юрия Гагарина, отправили в полет межпланетные станции для изучения Луны и космического пространства. С помощью двигателей РД-107 и РД-108 и сегодня доставляют на орбиту российских космонавтов, американских астронавтов и космических туристов из разных стран.

Тактико-технические характеристики ракеты РТ-15/8К96:

Типы боевой части – моноблочная ядерная БЧ мощностью 1 Мт.

НК-33: возвращение «лунного» двигателя

В 1960-е годы после первых успехов в освоении космоса СССР включается в «лунную» гонку. Советские ученые разрабатывают сверхтяжелую ракету для полета на Луну. Фантастический по масштабам проект реализовывается силами многих КБ. Для создания двигателя, который смог бы доставить космонавтов на Луну и вернуть их обратно, разработчик ракеты Сергей Королев выбирает Государственный союзный опытный завод №276. Здесь под руководством Николая Кузнецова создается жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) НК-15 для первой ступени ракеты-носителя Н1.

В процессе летных испытаний двигатели дорабатываются до модели НК-33 и разрабатываются модификации для всех четырех ступеней ракеты − НК-15В (НК-43), НК-19 (НК-39), НК-21 (НК-31). Коллектив Кузнецова смог создать высокоэффективный и простой в эксплуатации двигатель. Главным преимуществом НК-33 стал минимальный вес к тяге и чрезвычайная надежность, подтвержденная многократными испытаниями. НК-33 стал первым в мире двигателем в своем классе, выполненным по замкнутой схеме, работающим на компонентах кислород-керосин и предназначенным для многократного применения.

Фото: ПАО «Кузнецов»

Как известно, американцы опередили Советский Союз в высадке на Луну, и в 1974 году отечественная «лунная» программа была свернута. Более сотни уже изготовленных двигателей НК-33 и НК-43 подлежали уничтожению. Однако Кузнецов пошел наперекор властям и сохранил свое детище, законсервировав и спрятав двигатели на предприятии под Куйбышевым.

В 1990-е годы, когда система госзаказа рушилась на глазах, многие оборонные предприятия находились в режиме выживания. Государство дало им «зеленый свет» на самостоятельную международную торговлю. Здесь и получила продолжение история двигателей НК-33. Извлеченные Николаем Кузнецовым из запасников, они с большим успехом были продемонстрированы широкой публике и привлекли внимание иностранцев.

Зарубежные специалисты поразились оригинальности конструкции НК-33. Созданный КБ − разработчиком авиационных двигателей, он даже внешне сильно отличался от своих ракетных собратьев. Другой особенностью НК-33 была высочайшая надежность. Огромные ресурсы позволили Кузнецову на этапе испытаний выработать около 100 двигателей. Один из образцов НК-33 проработал на стенде более 4 часов, при том что расчетное время работы двигателя в космосе – около 200 секунд. Особенно двигателем заинтересовались американцы, которые затем выкупили часть сохранившихся НК-33 для своей космической программы.

Старт ракеты-носителя легкого класса «Союз-2-1в». Фото: Роскосмос

Работа американцев по доводке двигателей велась совместно с самарскими специалистами. Параллельно проводились отечественные опытно-конструкторские работы по модернизации НК-33 и его адаптации к современным условиям. В 2012 году после испытаний было принято решение использовать ЖРД НК-33 в качестве маршевого двигателя для первой ступени ракеты-носителя легкого класса «Союз-2-1в». В 2013 году «кузнецовский» двигатель спустя 40 с лишним лет после его создания поднялся в небо – первые полеты совершили и американская, и российская ракеты. Современная модификация НК-33А сегодня используется для запуска ракет «Союз-2-1в» и продолжает совершенствоваться.

События, связанные с этим

Ту-155: начало криогенной авиации

Петр Брацлавец: создатель космического телевидения

Модификации ракеты РТ-15/8К96:

• Комплекс 15П696, ракета РТ-15 с транспортным контейнером (возможно макет) – первый мобильный вариант комплекса.
• Комплекс 15П696, ракета РТ-15 с ТПК – второй мобильный вариант комплекса.
• Комплекс 15П096, ракета РТ-15 – стационарный комплекс, не испытывался.

Организационная структура комплекса – в состав ракетного дивизиона входили:

• 6 СПУ 8У253 / 15У59 с ракетами РТ-15 в ТПК 15Я25;
• подвижный командный пункт, включающий в себя:

1. машину боевого управления 15Н809 (шасси МАЗ-543);
2. машину подготовки позиции 15В51 (шасси МАЗ-543);
3. две дизель-электростанции 15Н694 (шасси МАЗ-543);
4. подвижный узел связи “Рельеф” (3 машины на шасси МАЗ-543 – “А”, “Б” и “В”);
5. автофургон для личного состава;

• Техническая позиция включала в себя:

1. 15Т79 – агрегат загрузки контейнера;
2. 15Т81 – перегрузочный агрегат;
3. 15Т84 – транспортный агрегат;
4. 15Т21П – изотермическая стыковочная машина;
5. машины регламентных испытаний системы управления и системы прицеливания.

Проекции ракеты РТ-15 в ТПК 15Я25

Статус:

СССР – на вооружении комплекс состоял в опытной эксплуатации с 1970 по 1971 г.г. – 1965 г. 7 ноября – СПУ “Объект 815” впервые показана публике на Параде на Красной площади в Москве. – 1966 г. 7 ноября – СПУ “Объект 815” повторно показаны на Параде на Красной площади.

СПУ “объект 815” комплекса с БРСД РТ-15 перед парадом в Москве, 07.11.1966 г.

Испытательные пуски ракет РТ-15 (в работе, версия 06.06.2011 г.):

Источники: 44 ракетный полк в/ч 89503. Сайт https://rocketpolk44.narod.ru, 2011 г. Википедия – свободная энциклопедия. https://ru.wikipedia.org, 2011 г. Машкин А., Околелов Н., Чечин А. Тяжелый танк Т-10. // https://lib.rus.ec, 2011 г. Музей ВС СССР. 1989 г. Ракетная техника. Информацияонная система. Сайт https://rbase.new-factoria.ru, 2011 г. РВСН и развитие отечественного ракетостроения в 1960-е годы. // Техника и вооружение, архив сайта https://vadimvswar.narod.ru, 2011 г. Советские вооруженные силы 1988 г. Томск. 1988 г. Encyclopedia Astronautica. Сайт https://www.astronautix.com, 2011 г. Globalsecurity.org. Сайт https://www.globalsecurity.org, 2011 г. SIPRI. World armaments & disarmaments. 1975, 1976, 1977, 1979, 1981. Stokholm (Швеция). Soviet military power: an assessment of the threat 1988. Washington, 1988. США. https://militaryrussia.ru/blog/topic-380

НК-33: возвращение «лунного» двигателя

В 1960-е годы после первых успехов в освоении космоса СССР включается в «лунную» гонку. Советские ученые разрабатывают сверхтяжелую ракету для полета на Луну. Фантастический по масштабам проект реализовывается силами многих КБ. Для создания двигателя, который смог бы доставить космонавтов на Луну и вернуть их обратно, разработчик ракеты Сергей Королев выбирает Государственный союзный опытный завод №276. Здесь под руководством Николая Кузнецова создается жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) НК-15 для первой ступени ракеты-носителя Н1.

В процессе летных испытаний двигатели дорабатываются до модели НК-33 и разрабатываются модификации для всех четырех ступеней ракеты − НК-15В (НК-43), НК-19 (НК-39), НК-21 (НК-31). Коллектив Кузнецова смог создать высокоэффективный и простой в эксплуатации двигатель. Главным преимуществом НК-33 стал минимальный вес к тяге и чрезвычайная надежность, подтвержденная многократными испытаниями. НК-33 стал первым в мире двигателем в своем классе, выполненным по замкнутой схеме, работающим на компонентах кислород-керосин и предназначенным для многократного применения.

Фото: ПАО «Кузнецов»

Как известно, американцы опередили Советский Союз в высадке на Луну, и в 1974 году отечественная «лунная» программа была свернута. Более сотни уже изготовленных двигателей НК-33 и НК-43 подлежали уничтожению. Однако Кузнецов пошел наперекор властям и сохранил свое детище, законсервировав и спрятав двигатели на предприятии под Куйбышевым.

В 1990-е годы, когда система госзаказа рушилась на глазах, многие оборонные предприятия находились в режиме выживания. Государство дало им «зеленый свет» на самостоятельную международную торговлю. Здесь и получила продолжение история двигателей НК-33. Извлеченные Николаем Кузнецовым из запасников, они с большим успехом были продемонстрированы широкой публике и привлекли внимание иностранцев.

Зарубежные специалисты поразились оригинальности конструкции НК-33. Созданный КБ − разработчиком авиационных двигателей, он даже внешне сильно отличался от своих ракетных собратьев. Другой особенностью НК-33 была высочайшая надежность. Огромные ресурсы позволили Кузнецову на этапе испытаний выработать около 100 двигателей. Один из образцов НК-33 проработал на стенде более 4 часов, при том что расчетное время работы двигателя в космосе – около 200 секунд. Особенно двигателем заинтересовались американцы, которые затем выкупили часть сохранившихся НК-33 для своей космической программы.

Старт ракеты-носителя легкого класса «Союз-2-1в». Фото: Роскосмос

Работа американцев по доводке двигателей велась совместно с самарскими специалистами. Параллельно проводились отечественные опытно-конструкторские работы по модернизации НК-33 и его адаптации к современным условиям. В 2012 году после испытаний было принято решение использовать ЖРД НК-33 в качестве маршевого двигателя для первой ступени ракеты-носителя легкого класса «Союз-2-1в». В 2013 году «кузнецовский» двигатель спустя 40 с лишним лет после его создания поднялся в небо – первые полеты совершили и американская, и российская ракеты. Современная модификация НК-33А сегодня используется для запуска ракет «Союз-2-1в» и продолжает совершенствоваться.

События, связанные с этим

Ту-155: начало криогенной авиации

Петр Брацлавец: создатель космического телевидения