Отсталая Россия – космический двигатель

Преемник «Энергии»: на что способен ракетный двигатель РД-171МВ

Двигатель РД-171МВ — характеристики этого агрегата намного лучше западных аналогов

Работы над РД-170/171 начались в 1976 году в подмосковных Химках, где сейчас расположено головное предприятие НПО «Энергомаш».

Речь шла о создании самого мощного в мире жидкостного ракетного двигателя с тягой 800 т (для сравнения: однокамерный двигатель F-1 от ракеты Saturn V имел тягу 680 т).

«Дело шло непросто, — рассказывает Петр Левочкин. — У этого двигателя мощность турбины, которая приводит в действие насосы, составляет 246 тыс. л. с. (что сравнимо с мощью пяти атомных ледоколов „Ленин“ — по 44 тыс. л. с.), а весит агрегат всего 300 кг. И это при общей массе двигателя 10 т.

Задачей конструкторов было не дать вырваться гигантской мощности наружу, и задача решалась очень тяжело.

Основной проблемой стало обеспечение работы турбонасосного агрегата (ТНА).

В СССР был накоплен большой опыт работы с мощными двигателями, где в качестве топлива использовался несимметричный диметилгидразин, а окислителем выступал азотный тетраоксид.

Но когда перешли с высококипящих компонентов на пару „кислород-керосин“, выяснилось, что в кислороде горит буквально все.

Понадобилась новая культура производства.

Именно она и позволила изготовить двигатель РД-171МВ, характеристики которого сегодня поражают. Нельзя, например, было допускать попадания жировых пятен в кислородный тракт: наличие органики приводило к мгновенному окислению, а дальше — пожар.

У некоторых конструкторов даже появилось мнение, что надо бросить бесплодные попытки достраивать постоянно горящий двигатель (вместе с которым горели и сроки), и перейти к созданию силовой установки меньшей мощности.

Эта точка зрения дошла до коллегии Министерства общего машиностроения СССР, где Валентин Глушко и министр Сергей Афанасьев пообщались на высоких тонах. В итоге НПО „Энергомаш“ получило задание на проектирование силовой установки половинной мощности — на 400 т тяги.

К счастью, это не означало полного прекращения работ над большим двигателем — работы по его доводке были продолжены.

И к тому самому моменту, как 400-тонный РД-180 был воплощен пока лишь в эскизном проекте, РД-170 гореть перестал.

Решение было найдено. Более того, в процессе отработки двигатель был сертифицирован на 10-кратное полетное использование».

Серийный выпуск двигателей РД-170/171, а затем и РД-171МВ предполагалось организовать на базе омского ПО «Полет».

Ракета «Энергия» слетала два раза. У «Зенита» оказалась более счастливая судьба.

Ее запускали с Байконура, затем использовали в проекте «Морской старт».

«В своем классе „Зенит“ является одной из лучших ракет в мире, — говорит Петр Левочкин. — „Зенит“ стал квинтэссенцией умения и опыта советских двигателистов и управленцев.

На „Морском старте“ ракета демонстрировала полностью автоматизированный пуск: сама выезжает, заправляется, прицеливается и улетает».

В 1990-е, в сложный для российской промышленностипериод в НПО «Энергомаш» пришлось вспомнить о разработке, которую готовили для замены упрямого РД-170.

О том самом 400-тонном ракетном двигателе РД-171МВ.

В те времена правительство России разрешило НПО «Энергомаш» выйти на конкурс, который проводила компания Lockheed Martin (США) по модернизации ракеты-носителя Atlas.

Предложения российской компании оказались конкурентоспособными и по цене, и по качеству, и с тех пор — с 1996 года — началось сотрудничество с американскими ракетчиками.

В 1997 году ГКНПЦ имени М. В. Хруничева начал проект по созданию ракеты-носителя на замену «Протону» — старой надежной ракете, работающей на токсичных высококипящих компонентах, а также целой линейки ракет меньшей грузоподъемности — речь идет о носителях «Ангара».

Сразу был предложен модульный принцип: каждая из ступеней ракеты в зависимости от грузоподъемности собиралась из универсальных ракетных модулей (УРМ).

Для первой и второй ступени должны применяться УРМ-1 на базе двигателя РД-191 (это уже четверть от РД-170 с тягой 200 т).

В самом легком варианте используется только один УРМ-1, в тяжелом носителе A-5 — уже 5.

Двигатель разработан и производится, осталось только дождаться, когда программа «Ангара» все-таки выйдет на стабильный график.

После этого планировалось наладить выпуск и двигателей РД-171МВ.

«Стоит отметить, что технологии, заложенные в РД-170, транслировались и в РД-180, и в РД-191, — объясняет Петр Левочкин. — Но происходила и эволюция. В РД-180 проще система управления, там использованы цифровые приводы.

На РД-191 они тоже есть, при этом они меньше и легче в два раза.

Эволюционировала также система защиты от возгорания». Но что же с перспективным ракетным двигателем РД-171МВ?

Один из самых перспективных проектов ракеты средней грузоподъемности (около 17 т полезного груза на околоземную орбиту) — это «Союз-5» (известный также как «Иртыш»), создаваемый РКК «Энергия».

Именно для него НПО «Энергомаш» разработало двигатель первой ступени РД-171МВ.

Ракета считается отчасти более современной и технологичной заменой «Зениту», однако в перспективе может стать модулем первой ступени новой ракеты сверхтяжелого класса (пока известной как «Енисей», или РН-СТК).

«Енисей», первые испытания которого начнутся на рубеже 2020-2030-х годов, откроет российской пилотируемой космонавтике дорогу к Луне, Марсу, позволит отправлять в далекий космос тяжелые исследовательские аппараты.

«В модернизированную версию, — говорит Петр Левочкин, — мы внедрили весь опыт, который получили при создании РД-180 и РД-191, а также продвинулись дальше.

Это и повышенная защита от возгорания, новые фильтры, покрытия, самые современные материалы и технологии их обработки, новая система управления, более быстродействующая система аварийной защиты, видящая проблему на более ранней стадии и мгновенно отключающая двигатели.

Характеристики РД-171МВ

Масса: 10300 кг

Высота: 4,15 метра

Диаметр: 3,565 метра

Время работы: 180 секунд

Тяга в вакууме: 806,2 тс

Тепловая мощность: 27 000 МВт