Наука и образование
Водородное сердце «Энергии»
15.11.2013 09:39
Сегодня исполняется 25 лет историческому полету многоразовой космической системы «Энергия-Буран». Тысячи воронежцев – работники КБХА и Воронежского механического завода – посвятили этому проекту годы жизни.
Дата | Сегодня исполняется 25 лет историческому полёту советской многоразовой космической системы «Энергия-Буран», ставшей ответом на аналогичную американскую программу «Спейс-Шаттл»
Тысячи воронежцев – работники Конструкторского бюро химавтоматики и Воронежского механического завода – посвятили этому проекту годы жизни, вложили в создание двигателей для «Энергии» все свои знания, талант и мастерство. Те события кажутся далеким прошлым, но и сейчас, спустя четверть века, опыт разработки комплекса, созданные технологии указывают новому поколению специалистов путь к дальнейшему освоению космического пространства.
Александр КАЖИКИН
Пресс-служба ОАО КБХА
Цена вопроса – не престиж, а безопасность
1972 год. Президент США Ричард Никсон объявил своим согражданам о начале реализации новой амбициозной космической программы «Спейс-Шаттл». Она предполагала создание системы с многоразовыми космическими кораблями, которые как челноки стали бы перевозить грузы с Земли в космос и обратно на регулярной основе. При грузоподъемности челнока в 29,5 тонны и возможности возвращать на Землю 14,5 тонны американское Правительство заявило планируемую регулярность рейсов – до 60 в год! Для сравнения, к тому времени США выводили в космос около 150 тонн полезной нагрузки в год. А здесь многократное увеличение, да еще и с возвращением сотен тонн обратно на Землю.
Советские ученые из Института прикладной математики Академии наук и специалисты НПО «Энергия» пришли к однозначному выводу о военном предназначении новой системы: благодаря шаттлам потенциальный соперник получал возможность отработки новейших систем космического оружия, способного уничтожать стратегические ракеты противника и наносить превентивный ракетно-ядерный удар по жизненно важным объектам СССР.
В 1976 году совместным постановлением ЦК КПСС и Совета Министров было положено начало созданию многоразовой космической системы «Энергия-Буран», которая должна была не просто стать симметричным ответом американским шаттлам, но и превзойти их. Мы отставали от американцев по срокам, но при этом внимательно изучали их опыт. В системе «Спейс-Шаттл» два мощных боковых ускорителя дополняли три маршевых ракетных двигателя, установленных на космическом корабле. Все вместе они работали с момента старта и обеспечивали доставку грузов в космос. Вот где она слабинка: убери челнок – и нет мощной ракеты.
15 ноября 1988 года. Запуск системы «Энергия-Буран»
В НПО «Энергия» под руководством Валентина Петровича Глушко – патриарха ракетного двигателестроения – принимается другая схема: связку из мощных кислородно-водородных двигателей разместить не на корабле, а на самой ракете. Убери «Буран» – и «Энергия» вместо него готова выводить на орбиту до 100 тонн любой другой полезной нагрузки, а это неоспоримое преимущество.
При выборе разработчика кислородно-водородного двигателя тягой 200 тонн Глушко долго взвешивал все «за» и «против».
Многое было в пользу московского НПО «Энергомаш», которое давно занималось двигателями большой размерности и тяги. Но специалисты из КБХА имели опыт работы с водородом при создании ядерного ракетного двигателя, а их главный конструктор Александр Дмитриевич Конопатов горячо отстаивал данную тему и окончательно склонил чашу весов в пользу воронежцев. Соседний Воронежский механический завод был выбран производственной базой для изготовления нового двигателя. p>
Отработка двигателя
Создание двигателя РД-0120 для ракеты «Энергия» занимает особое место в истории КБХА и ВМЗ. К началу его разработки опыт работы с жидким водородом в качестве горючего в целом по стране был небольшой. К тому же двигатели такой большой тяги воронежцы попросту не делали: освоенный максимум составлял 60 тонн. К решению научно-технических проблем по двигателю были подключены десятки научно-исследовательских институтов, КБ и заводов Советского Союза, все ниточки от которых сходились в Воронеже.
Испытательная база КБХА не позволяла проводить отработку столь мощного двигателя, поэтому на отраслевых экспериментальных базах в Загорске и Нижней Салде интенсивными темпами начали возводить огневые стенды для испытаний нового двигателя.
Жидкий водород, применявшийся в качестве горючего, давал превосходную энергетику, но оказался крайне сложен в применении и был чрезвычайно взрывоопасен. Перед началом испытаний в Загорске министр общего машиностроения Сергей Александрович Афанасьев встретился с воронежцами и дал такое наставление:
- Ребята, будьте очень аккуратны с водородом. Несколько лет назад на стенде, где вам предстоит работать, испытывали водородный двигатель главного конструктора Люльки. Так такой был взрыв, что нам не хватило годового лимита всего министерства на стекло, чтобы застеклить близлежащие поселки и населенные пункты.
Специалисты воронежского КБ со всей серьезностью отнеслись к совету министра – нештатные ситуации в отработке были, но ни одного случая взрыва с масштабными разрушениями допущено не было. Хотя шутка ли обуздать жидкость, которая с начальной температурой ниже минус 250 градусов по Цельсию мчится внутри агрегатов двигателя под давлением 450 атмосфер со скоростью кубометра в секунду? Заставить надежно работать любую, самую совершенную конструкцию из металла в такой среде неимоверно трудно. Только что этот водород своей низкой температурой охрупчивал прочнейшие сплавы, пытаясь расколоть их в пыль, и уже спустя сотые доли секунды, воспламенившись с кислородом, он вырывается с неистовой силой из сопла двигателя при температуре в несколько тысяч градусов выше по Цельсию.
Специалисты и рабочие КБХА и ВМЗ у первого товарного двигателя РД-0120. 1983 год.
Чтобы наделить двигатель диаметром в два с половиной метра мощью, равной силовой установке атомного ледокола Ленин, конструкторам, технологам, рабочим и испытателям КБХА и ВМЗ пришлось провести не одну бессонную ночь за решением научно-технических проблем. В производстве были освоены сотни новых технологий: формообразование, механическая обработка и пайка крупногабаритных блоков сопла, перфорация днища головки камеры сгорания мельчайшими отверстиями в 0,2 миллиметра, высокотемпературная газостатическая обработка литых корпусных деталей, изостатическое прессование из гранул заготовок крыльчаток водородного насоса и многие другие.
Каждая из них серьезно двигала советскую науку, промышленность вперед. Но конечная цель затмевала собой все эти локальные успехи, превращая их в повседневную и само собой разумеющуюся работу.
После Загорска, где двигатель испытывали первое время на режиме 25 процентов от номинальной тяги, дела в Нижней Салде застопорились. Какое-то время не удавалось выйти на режим в 70 процентов. У главного конструктора двигателя Владимира Рачука была обязанность: после каждого испытания лично звонить министру Афанасьеву и генеральному конструктору Глушко с докладом. У них были два принципиально разных характера. Валентин Петрович Глушко, человек очень интеллигентный, но при этом весьма саркастичный, при очередном объяснении причин неудачного испытания мог с иронией заметить:
– Ну что, воронежцы, опять улучшений в двигателе наделали? Сергей Александрович Афанасьев был напротив прямой и горячий. Но его открытое негодование компенсировалось такой же прямой и открытой благодарностью при успехе.
Когда первое испытание на режиме 70 процентов все-таки благополучно состоялось, Рачук, по обыкновению, позвонил Афанасьеву. Секретарь ответила, что он на приеме у министра обороны СССР Дмитрия Устинова. Не откладывая в долгий ящик, главный конструктор двигателя набрал приемную Устинова и объяснил ситуацию.
Афанасьев как раз дожидался приема и взял трубку.
- Докладываю, Сергей Александрович, только что отработали семьсот секунд на режиме 70 процентов.
- Да ты что, дорогой! – громыхнул Афанасьев. – Ты хоть понимаешь, как меня обрадовал. Да я теперь к Дмитрию Федоровичу дверь сейчас ногой открою, а то я все из-под стола с ним обычно разговариваю!
Представить Афанасьева, под два метра ростом, под столом было сложно и смешно одновременно. Впрочем, у члена Политбюро ЦК КПСС, Героя Советского Союза Устинова под столом могли поместиться и не такие.
Не менее сложным оказался и выход на режим стопроцентной тяги двигателя – разрушались крыльчатки насоса горючего. Безрезультатно перепробовав все известные способы их изготовления, воронежцы применили принципиально новый метод газостатического прессования гранул, для чего в КБХА в срочном порядке был построен новый металлургический комплекс. Дальше дело пошло веселей. Всего на огневых стендах страны было проведено около 800 огневых испытаний двигателя, что позволило добиться требуемых энергетических характеристик и высокой надежности.
В процессе отработки одолевали и конструкторские просчеты, и производственный брак, и ошибки в подготовке испытаний, но все это воронежцы выдержали с честью, не спасовали перед сложностями и вышли победителями.
15 мая 1987 года с Байконура был осуществлен первый пуск ракеты «Энергия» с макетом полезной нагрузки под названием «Полюс» весом около 80 тонн. Связка из четырех воронежских двигателей, как и ракета в целом, надежно отработала по заданной программе. Эта дата стала днем триумфа для коллективов КБХА и ВМЗ.
Впрочем, раздачу государственных наград и особые торжества отменили: из-за ошибки в системе управления самого космического аппарата «Полюс» так и не вышел на заданную орбиту. Оставалось готовиться к первому запуску ракеты с «Бураном».
Полёт
15 ноября 1988 года. Байконур. Раннее утро. Температура по метеосводке 2,8 градуса выше нуля. Пронизывающий до костей ветер, низкая разорвано-дождевая облачность, морось.
На стартовом столе в лучах прожекторов величаво возвышается ракета «Энергия» с плотно прижавшимся к ней «Бураном». Громадная космическая система весом в 2400 тонн приготовилась к рывку в небо и, кажется, безучастна к погоде.
Тем временем в зале управления командного пункта, где завершаются предстартовые операции, напряжение из-за погоды возрастает. Холодает на глазах, а мелкий дождь грозит образованием ледяной корки на теплоизоляции орбитального корабля и ракеты. Больше двух миллиметров – и все, пуск надо откладывать. Это недели и недели работы. Да и будет ли потом этот второй шанс? Ветерок перестройки и демилитаризации уже вносил растерянность в ряды «оборонщиков».
Главный конструктор ракетных двигателей РД-0120 Владимир Рачук, находившийся вместе со всеми в зале управления, переживал не меньше других. Ведь связка из четырех воронежских двигателей суммарной тягой 800 тонн в составе второй, маршевой ступени «Энергии» должна отпахать по полной – с первых секунд отрыва ракеты от земли до отделения орбитального корабля, невзирая ни на какие погодные условия.
Впереди – несколько минут до старта, позади – двенадцать лет тяжелейшей работы миллиона лучших советских специалистов и рабочих со всей страны. И надо решать. Министр общего машиностроения Виталий Хуссейнович Догужиев, вступивший в должность после Афанасьева и Бакланова, главные конструкторы ракеты и космического корабля Борис Иванович Губанов и Юрий Павлович Семенов вместе с техническим руководством единогласно решают – пускать!
Главный конструктор двигателя В.С.Рачук с начальником отдела А.А.Кулеевым и ведущим конструктором
двигателя Л.Н.Никитиным обсуждают рабочие моменты. 1984 год.
Из воспоминаний заместителя главного конструктора ракеты «Энергия» Вячеслава Филина: «В зале управления рабочая тишина. Все на своих местах. Мы с Володей Рачуком опять сидим вместе. Опять эта тягомотина с заправкой, термостатированием, но все шло по графику. Наступило время нажать кнопку «Пуск». В этот момент строевым шагом, гремя сапогами по плитам пола, к столу руководителя боевого расчета – пускающего – подошел подполковник метеорологической службы. Все с удивлением смотрели на это представление.
- Товарищ генерал, разрешите обратиться?
- Обращайтесь.
- Я должен вам вручить под расписку штормовое предупреждение.
- Где расписаться?
Генерал Гудилин расписывается.
- Вы свободны.
Подполковник отдает честь, по строевому разворачивается и так же громко уходит».
Прозвучала команда первого: «Нажать кнопку «Пуск».
«Есть нажать кнопку «Пуск».
Это только в кино после нажатой кнопки ракета моментально взмывает ввысь. В жизни все по-другому. До момента отрыва от стартового стола начинают тянуться последние, самые длинные минуты. В это время от человека уже ничего не зависит – все операции выполняет автоматика.
И вот наконец контакт подъема! Озаряя предрассветную темноту ярким пламенем, в клубах выхлопных газов «Энергия» вначале медленно, а потом все более уверенно начала поднимать ввысь «Буран». Промелькнув на экранах зала управления в считанные секунды, она разорвала низкую облачность и быстро скрылась из зоны видимости, оставив создателям нелегкий удел следить за показаниями датчиков да слушать голос оператора, сообщавшего через паузы:
- Двигатели работают устойчиво…
- Полет нормальный…
- Тангаж, рысканье, крен – в норме.
- Есть выключение двигателей первой ступени…
- Есть отделение блоков первой ступени…
- Двигатели второй ступени работают устойчиво…
- Есть выключение двигателей второй ступени…
- Есть отделение орбитального корабля.
Воронежцы вместе с ракетчиками отработали, но напряжение в зале продолжало висеть.
- Поздравляю, - тихо говорит главный конструктор «Бурана» Юрий Семенов, - теперь я остался один на один.
Но ни он, и никто другой помочь «Бурану» уже не могут. Ведь впервые в мировой космонавтике полет многоразового корабля проходит в полностью автоматическом режиме. Два витка вокруг Земли, 206 минут. И, наконец, заход на посадку.
Сопровождаемый МИГами, «Буран» приближался к родной земле спокойно и величаво. Автоматика корабля с удивительной точностью отработала все маневры по входу в атмосферу и как будто даже не обращала внимания на такую «мелочь», как усилившиеся порывы ветра.
Элегантно скользнув шасси по посадочной полосе, «Буран» выбросил тормозной парашют и плавно остановился ровно на ее середине. Отклонение от осевой линии полосы не превышало 50 сантиметров! Буря аплодисментов, радость, стыдливо скрываемые слезы накрыли зал управления.
Приземление многоразового космического корабля «Буран».
Еще через несколько мгновений по взлетному полю к кораблю бежали счастливые люди. Ветер срывал с них шапки, сбивал с ног, а «Буран» ждал их, не шелохнувшись, как будто готовый к следующему полету.
Работники КБХА. Рядом с военнослужащим – В.С.Рачук , далее Л.Н.Никитин, В.А.Мякинин,
А.Г.Плис у стартового стола после успешного запуска
Поздравления, фото на память, торжественные речи, - все эти мгновения счастья пролетели стремительно, но их оказалось достаточно, чтобы забыть едкие насмешки критиков и пессимистов, ожесточенные профессиональные споры, горечь и досаду неудачных испытаний, растраченные нервы и здоровье.
Уроки истории
«Бурану» более не суждено уже было взлететь. В 1992 году приняли официальное решение о закрытии программы. Рыночные экономисты признали миллиардные расходы неоправданными и потраченными зря. Спустя еще десять лет - в 2002 году – забытый всеми и брошенный «Буран» был окончательно похоронен под рухнувшей крышей монтажно-испытательного комплекса на «Байконуре».
Нет нужды рассуждать об альтернативной судьбе первого отечественного многоразового комплекса «Энергия-Буран», ибо история не терпит сослагательных наклонений. Но каждый выносит из нее свои уроки. В 90-е годы, когда не было ни денег, ни уверенности в завтрашнем дне, когда новые экономические порядки просто кричали: «Забудьте водородную энергетику! Оставьте технические мечты правнукам!», коллектив КБХА построил во многом за счет собственных средств комплекс по производству жидкого водорода, модернизировал огневой стенд и начал разрабатывать новые кислородно-водородные ракетные двигатели. Вы удивитесь, но первыми заказчиками стали… американцы.
Спустя годы этот задел оказался востребован и в России. Сейчас по заказу Государственного космического центра имени Хруничева на предприятии создают кислородно-водородный двигатель РД0146Д для разгонного блока тяжелой ракеты «Ангара». На огневом стенде уже можно услышать его зычный рокот. В 70-е годы нашлось немало критиков, с усмешкой повторявших, что затея с «Энергией-Буран» пустая: ничего, мол, не выйдет.
История повторяется: сегодня то же самое можно услышать про новый водородный двигатель. А может, и к лучшему? В цехе сборки КБХА в углу стоят собранные еще в 80-е годы красавцы – ракетные двигатели РД-0120, так и не нашедшие применения на очередных ракетах «Энергия». С высоты своего почти пятиметрового роста они молчаливо наблюдают за тем, как рождается их младший брат – двигатель РД0146Д. И лучше других знают, что судьба его зависит не столько от денег или государственных решений, коими история не обделила в свое время «Энергию-Буран». В первую очередь, она зависит от вон тех людей, что снуют сейчас вокруг него в белых халатах…
Источник: газета «Коммуна» № 168 (26191), 15.11.2013г.
Чтобы оставить комментарий, необходимо или .
