Станислав Архипов - Записки ведущего. Часть 2

Однако развал оборонной отрасли в 90 годы не дал осуществить эти планы и отработанный на полное соответствие ТЗ двигатель РД-301 (11Д14) остаётся примером того, что техническому совершенствованию нет предела.

К тому времени как в Салде приступили к разработке первого двигателей малой тяги (10 кгс) для космических аппаратов, в стране уже был разработчик и изготовитель таких двигателей. Это было ТМ КБ «Союз», расположенное в Тураево, т.е. практически в Москве. В этом КБ уже были разработаны двигатели на штатных компонентах топлива в широком диапазоне тяг. К ним и обратились двигателисты из НПО «Энергия» с предложением создать двигатель на штатных компонентах топлива по своему техническому заданию (ТЗ), применительно к своему новому проекту под условным названием «Союз ВИ».

По этому ТЗ двигатель должен быть экономичным при непрерывной и импульсной работе, обеспечивать количество включений не менее 40 000, иметь сигнализатор давления в камере сгорания (СДК) в качестве датчика обратной связи, обладать высокими динамическими характеристиками при запуске и на останове, практически не иметь ограничений по ресурсу при непрерывной работе. Эти требования, во многом, были выше, чем обладали двигатели лучших зарубежных образцов. Кроме этого, имелось специфическое требование, по которому головка камеры сгорания должна была иметь систему терморегулирования (СТР), по которой будет прокачиваться теплоноситель из системы СТР космического аппарата. В этом случае все имеющиеся на борту двигатели рассматривались как радиаторы для сброса тепла от работающей на борту аппаратуры, при этом сброс тепла в эту систему от работающего двигателя не допускался. Последнее требование вынуждало разработчика двигателя решать все тепловые вопросы (перегрев камер) самостоятельно, т.е. за счёт организации внутреннего охлаждения камеры. Если при работе двигателя при непрерывной работе для «жрдиста» такая задача была понятна, то при импульсной работе с частотой до 10 Гц решение тепловых вопросов стало проблемным и требовалось провести сначала цикл научно-экспериментальных исследований внутрикамерных процессов при такой работе. Было ещё одно специфическое требование к комплектации двигателей для космического аппарата по парной разнотяговости («плюс» и «минус» канала управления) и по разнотяговости двигателей во всём комплекте.

Не удивительно, что ТМ КБ «Союз», не согласилось с таким набором требований, а предложило просто взять двигатель из имеющейся номенклатуры, которые были уже отработаны.

Жёсткие требования к двигателям ориентации и стабилизации космического аппарата были сформулированы в НПО «Энергия» с целью создания такого пилотируемого аппарата, который при динамических операциях экономично расходовал бы топливо, причём в качестве топлива рассматривалось штатное, т.е. высокоэнергичное и каждый двигатель должен был обладать таким ресурсом, чтобы практически не было никаких ограничений при перемещениях аппарата в пространстве и при динамических операциях (стыковка и расстыковка аппаратов между собой). Это был проект нового аппарата «Союз ВИ», который, к сожалению. не был реализован, но этот проект дал теоретический задел при создании других космических аппаратов ДОС, т.е. «Салют» и новых «Союзов» в НПО «Энергия» и целой серии КА типа «Янтарь».

Не получив согласия на совместную работу с ТМ КБ «Союз», двигателисты из НПО «Энергия» (Князев Д. А., Николаев В. А.) обратились в ленинградский институт топливной аппаратуры (ЦНИИТА) с предложением проработать вопрос о создании двигателя по аналогичным требованиям. Разработчики (Примазов В. А.) предложили двигатель с камерой из пиролитического графита. С такой камерой можно было быть спокойным за тепловое состояние камеры, она не могла прогореть, однако возник ряд иных вопросов, связанных с СТР, таких как исключение возможности сброса тепла от раскалённой камеры в теплоноситель СТР. Установка надёжного термосопротивления на пути тепло-сброса снизит возможность эффективного использования камер двигателей как радиаторов сброса тепла от КА в то время, когда двигатели не работают. Такой двигатель, мы его называли двигатель ЦНИИТА, был предложен в качестве прототипа для последующей отработки на соответствии требований ТЗ в Салде. Однако при рассмотрении конструкторской документации, поступившей из ЦНИИТА, стало ясно, что эта разработка, как говорится, «не по зубам», имеющемуся на тот момент в Салде производству. Забегая на несколько лет вперёд, можно сказать, что небольшая группа разработчиков этого двигателя из ЦНИИТА во главе с Примазовым В. А. впоследствии перешла на работу в КБ А. М. Исаева (в Подлипки), где был создан двигатель С5.205. также с графитовой камерой, но уже для другого космического аппарата. Но жизнь временами с годами создаёт интересные повороты и пришло время, когда этот двигатель стал серийно изготавливаться в Салде по документации КБ ХимМаш на уже новых салдинских производственных мощностях.

Наличие тракта СТР в двигателе, кроме трудностей с запретом сброса тепла в этот тракт от работающего двигателя, имело одно преимущество, о котором мы узнали много позднее. Дело в том, что по уже не раз упоминавшемся ТЗ на двигатель, разработчик КА, гарантировал что в тракте СТР температура теплоносителя не снизится ниже +5 градусов, что обеспечивало невозможность замерзания окислителя на основе азотной кислоты. Температура замерзания этого продукта лежит в районе минус 12 градусов по Цельсию. А замерзание окислителя в районе расположения электроклапана с фторопластовым уплотнением, который был разработан в Салде, могло привести деформации фторопласта и к отказу электроклапана. Кроме того, обеспечение плюсовых температур в районе клапана окислителя существенно снижало вероятность выпадения безводных солей в этом районе тракта окислителя, о чём мы не догадывались, да и никто не знал о таком явлении в то время, а значительно позже это явление привело к необходимости модернизировать окислитель.

Жёсткие требования по разнотяговости двигателей удалось обеспечить и гарантировать благодаря выбранному плану приёмочного контроля в цикле изготовления двигателей. Этот план предусматривал проведение 100%-ных огневых контрольно-технологических испытаний (КТИ), без последующей переборки и традиционных для ЖРД также огневых контрольно-выборочных испытаний (КВИ) от партии изготовления. В первое время, по причине невыполнения требований по разнотяговости, после перенастройки двигателей, приходилось повторять огневые КТИ. Конечно, после огневых КТИ двигатели проходили нейтрализацию по специально разработанной технологии для устранения остатков токсичных топливных продуктов. Таким образом каждый поставленный на КА двигатель имел как бы свой индивидуальный «паспорт» со своими техническими характеристиками. Впоследствии это позволило создать методику определения расхода топлива при лётной эксплуатации, с учётом индивидуальных особенностей каждого двигателя.