Взлёт 2008 04

• Научно-производственное объединение «Энергомаш» им. академика В.П. Глушко (НПО «Энергомаш», г. Химки Московской обл.).

• Конструкторское бюро химической автоматики им. С.А. Косберга (КБХА, г. Воронеж).

• Конструкторское бюро химического машиностроения им. А.М. Исаева (КБХМ, г. Королев Московской обл.).

• Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. академика С.П. Королева (г. Королев Московской обл.).

• Самарский научно-технический комплекс им. академика Н.Д. Кузнецова (СНТК им. Н.Д. Кузнецова, г. Самара).

В настоящем обзоре приводятся основные сведения по актуальным на сегодня образцам отечественных ЖРД большой тяги, т.е. тем из них, что производятся серийно, либо находятся в опытной отработке

В обзоре использованы следующие основные сокращения:

РН – ракета-носитель

РБ – разгонный блок

ЖРД – жидкостный ракетный двигатель

ТНА – турбонасосный агрегат

ОСИ – огневые стендовые испытания

КСИ – контрольно-сдаточные испытания

ОАО «НПО «Энергомаш» им. академика В.П. Глушко» – ведущая организация России по разработке мощных ЖРД, которые уже более 30 лет применяются на боевых баллистических ракетах и космических ракетах-носителях. В общей сложности коллективом предприятия разработано несколько десятков образцов двигателей, около 60 из которых были сданы в серийное производство и эксплуатировались или продолжают эксплуатироваться в составе МБР и РН. Деятельность НПО «Энергомаш» ведет свое начало с работ небольшой ленинградской организации, именовавшейся Газодинамической лабораторией (ГДЛ), в которой под руководством В.П. Глушко (1908-1988), начиная с 15 мая 1929 г. создавались первые образцы отечественных электроракетных и жидкостных ракетных двигателей. С 1945 г. предприятие специализировалось на разработке мощных ЖРД на двухкомпонентном топливе.

В настоящее время предприятием руководят генеральный директор Николай Пирогов и генеральный конструктор Борис Каторгин.

Двигатели РД-107А и РД-108А, применяемые, соответственно, на первой и второй ступенях РН «Союз-ФГ» и «Союз-2», разработаны в НПО «Энергомаш» в 1993-2001 гг. Основные работы проводились в Приволжском филиале НПО (г. Самара); серийное производство осуществляется на самарском заводе «Моторостроитель».

РД-107А и РД-108А созданы на базе двигателей РД-107 и РД-108, которые были разработаны в 1954-1959 гг. для первой в мире МБР семейства Р-7, а затем длительное время в различных модификациях использовались на РН «Восток», «Восход», «Союз» и «Молния». Основным отличием нынешних двигателей РД-107А и РД-108А от предшествующих модификаций является доработанная форсуночная головка, конструкция которой позволила увеличить тягу и удельный импульс тяги. Кроме того, двигатели облегчены (РД-107А – на 100 кг, РД-108А – на 203 кг).

РД-107А и РД-108А конструктивно подобны, но несколько отличаются по компоновке и параметрам, что обусловлено особенностями их работы в составе разных ступеней РН.

Оба ЖРД созданы по открытой газогенераторной схеме (без дожигания газогенераторного газа). В состав каждого двигателя входят четыре основных и несколько (две на РД-107А и четыре на РД-108А) рулевых камер сгорания. Подача топлива – турбонасосная, привод турбины ТНА осуществляется за счет «парогаза», вырабатываемого путем разложения перекиси водорода в парогазогенераторе. Двигатели поставляются в виде готовой сборки, в состав которой входит подмоторная стержневая рама. Зажигание – пиротехническое.

Первые огневые стендовые испытания данного варианта двигателя начаты в 1999 г. Всего изготовлено 23 доводочных изделия и проведено 163 ОСИ. Первый пуск РН «Союз-ФГ» с грузовым кораблем «Прогресс» состоялся в мае 2001 г., первый пилотируемый пуск – в октябре 2002 г. Отработана новая модификация с химическим зажиганием (проведено 12 ОСИ на двух двигателях), полностью подготовленная к проведению сертификации и летных испытаний.

Разработка двигателя РД-120 для второй ступени РН «Зенит-2» началась в 1976 г. Фактически этот однокамерный ЖРД создан на основе стендового изделия, предназначенного для отработки внутрикамерных процессов двигателя РД-170. Он строится по схеме с дожиганием окислительного газа и обладает высокой величиной удельного импульса тяги – 350 с в пустоте. ЖРД установлен на ступени неподвижно, управление вектором тяги осуществляется четырехкамерным рулевым двигателем РД-8 разработки КБ «Южное» (Украина).

РД-120 имеет уровень надежности не ниже 0,992, каждый экземпляр двигателя проходит ресурсное контрольно-технологическое огневое испытание с последующей поставкой заказчику без переборки, при этом гарантированный ресурс – не менее пяти рабочих ресурсов сверх штатного.

Экспериментальная разработка РД-120 проводилась в НПО «Энергомаш», включая производство до 1982 г., а серийный выпуск двигателей был налажен в ПО «Южный машиностроительный завод» в г. Днепропетровск (Украина). Всего изготовлено около 180 РД-120, проведено 560 ОСИ с общей наработкой 139 186 с. Первый полет РН «Зенит-2» состоялся в апреле 1985 г.

Значительные запасы работоспособности основных агрегатов и изделия в целом позволили создать на его основе форсированную на 10% по тяге модификацию с обеспечением уровня тяги 93 тс и с гарантийным запасом еще 5% и довести ресурс по времени работы одного двигателя до 4260 с, а по числу включений – до 19, что позволяет рассматривать РД-120 как основу для создания многоразового ЖРД. Эти работы были выполнены в 2001- 2003 гг. Четыре экземпляра РД-120 прошли 28 ОСИ с наработкой 8135 с. Первый пуск РН «Зенит-38Ъ> с форсированным РД-120М по программе «Морской старт» успешно выполнен в июне 2003 г.

В 2005 г. успешно проведены межведомственные испытания модифицированного РД-120, что позволяет использовать его в интересах Федерального космического агентства и Минобороны РФ.

Также спроектирована и испытана (два ОСИ) «земная» модификация РД-120К (с коротким соплом), предназначенная для первых ступеней перспективных РН. Двигатель с коротким соплом имеет одну основную и две (или четыре) рулевые камеры для управления полетом ракеты.

РД-275 – форсированная модификация двигателя РД-253, созданного в 1961- 1965 гг. для первой ступени РН «Протон». Разработка исходного двигателя РД-253 началась в 1961 г. Он стал самым мощным однокамерным ЖРД, работающем на высококипящих компонентах топлива. С появлением РД-253 совершен качественный скачок в освоении высокого уровня давления и достижении высоких значений удельного импульса тяги. Двигатель РД-253 оказался одним из самых надежных отечественных ракетных двигателей. Шесть РД-253 надежно работали в составе первой ступени РН «Протон», обеспечивая успешные полеты космических аппаратов «Луна», «Венера», «Марс» и др., а также орбитальных станций «Салют» и «Мир», тяжелых спутников связи.