Выученные уроки Н-1

12 июня 2022 года

80 лет назад впервые поднялся в воздух первый советский истребитель с ракетным двигателем БИ-1. 65 лет назад впервые стартовала «семерка» — первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета. А 35 лет назад состоялся первый пуск принципиально новой сверхтяжелой ракеты-носителя «Энергия» с космическим аппаратом «Скиф-ДМ».

Выполнив всего два полета, «Энергия» оставила неизгладимый след в истории, подняв отечественную ракетно-космическую отрасль на недосягаемый научно-технический и технологический уровень. В создании системы принимали участие около миллиона человек, работавших на тысяче предприятий 80 министерств и ведомств. Программа была воистину общенациональной, хотя большая часть населения СССР до поры до времени даже не подозревала о ее существовании...

Проектирование многоразовой транспортной космической системы «Энергия — Буран» началось при драматических обстоятельствах. Предыдущий большой проект Н-1—Л-3, которому отрасль отдала дюжину лет, не увенчался успехом. Все четыре пуска «лунного» суперносителя Н-1, выполненные в период с 1969 по 1972 год, завершились авариями.

По указанию В.?П.?Глушко, ставшего в мае 1974?г. руководителем королёвской фирмы (она получила новое имя — Научно-производственное объединение (НПО) «Энергия»), все работы по Н-1 прекратили. Валентин Петрович критически относился к этой ракете, считая ее компоновочную схему нерациональной, а количество двигателей — чрезмерным. Взамен новый генеральный конструктор предложил комплексную ракетно-космическую систему на основе семейства модульных носителей, способных выводить на низкую орбиту от 30 до 250 тонн для решения задач в ближнем и дальнем космосе.

Разработчики рачительно отнеслись к имевшемуся наследию. Из лунного проекта заимствовали ключевые объекты наземной инфраструктуры на космодроме Байконур: монтажно-испытательный корпус и стартовый комплекс. Из предложений В.?П.?Глушко взяли идеологию построения ряда унифицированных модульных носителей и основные компоновочные решения. Базовая сверхтяжелая ракета «Энергия», которая должна была решать основные задачи и, прежде всего, выводить на орбиту корабль «Буран», состояла из большого криогенного центрального блока «Ц» и четырех боковых блоков-ускорителей «А», унифицированных с первой ступенью носителя «Зенит».

На блок «Ц» установили четыре мощных кислородно-водородных двигателя РД-0120 разработки воронежского Конструкторского бюро химической автоматики (КБХА), а на каждый блок «А» — по одному кислородно-керосиновому РД-170 разработки химкинского Конструкторского бюро энергетического машиностроения (КБ Энергомаш). Последние до сих пор обладают наивысшей тягой из когда-либо созданных жидкостных ракетных двигателей.

Новая система стала уникальной по многим параметрам. При стартовой массе в 2400 тонн ракета могла доставить на низкую орбиту 100 тонн полезного груза. Универсальность «Энергии» ранее была не доступна ни одному носителю в мире. Ракета могла выводить и крылатый орбитальный корабль «Буран», и стотонные автоматические спутники, и модули орбитальных станций, и тяжелые межпланетные зонды.

На ее основе предполагалось создать как более легкие, так и более тяжелые носители. К первым относились «Энергия-М» и «Гроза» с двумя боковыми блоками «А», ко вторым — сверхгигант «Вулкан» с восемью блоками «А», способный выводить на низкую орбиту двухсоттонный груз.

Самый мощный отечественный кислородно-водородный двигатель РД-0120, развивавший тягу на уровне моря около 150 тонн, должен был без сучка без задоринки работать в полете почти восемь минут. Для обеспечения его надежности с 1981 по 1986 год было изготовлено 103 двигателя, проведены 427 огневых испытаний на режимах от 70 до 100?% номинальной тяги и подтвержден пятикратный запас по ресурсу.

Не менее впечатляющий объем экспериментальной отработки прошел и РД-170 тягой 740 тонн: на 131 двигателе было выполнено 407 прожигов, тем самым подтвержден расчетный ресурс с более чем семикратным запасом.

И это лишь комплексные испытания, а ведь каждый агрегат этих двигателей прошел длительную программу доводки на стендах.

Сделав ставку на маршевые двигатели большой мощности, разработчики пошли на решение основной проблемы Н-1. Одной из причин неудачи лунной ракеты считалась недостаточная экспериментальная отработка первой ступени с тридцатью двигателями средней тяги. Из-за ограниченных ресурсов стенд для огневых испытаний ступени в 1960-е годы строить не стали: считали, что достаточно прожигов отдельных двигателей, а весь блок будет отработан в полете. Это оказалось фатальной ошибкой.

При проектировании «Энергии» выбрали путь максимальной отработки всех систем, агрегатов и блоков на Земле. В результате удалось получить ракету с беспрецедентным в истории отечественного ракетостроения объемом испытаний.

Наземную отработку — «холодную» и «горячую» — проходили не только двигатели и отдельные блоки, но и вся ракета в целом. Блок «Ц» длиной 60 метров и диаметром почти 8 метров стал самой большой единой конструкцией, созданной отечественной ракетостроительной промышленностью. Для самарского «Прогресса» это был самый крупный заказ за всю историю: в период с 1981 по 1986 год завод построил восемь таких блоков. Они прошли 14 тестов — транспортировочных, примерочных, прочностных, динамических, заправочных и два огневых стендовых испытания.

«Конструкция очень большая, колоссальное сооружение... — вспоминал Пётр Петренко, который в 1987?г. был начальником производства блока „Ц“, следил за технологическим процессом изготовления деталей и их испытаний. — Работа кипела. Пройти корпус от начала до конца было очень тяжело, потому что он был заполнен людьми и оборудованием».

Блок «А», весивший с системой спасения шесть десятков тонн, тоже малышом не был. Для испытаний в тот же период было изготовлено 56 (!) таких блоков. На них выполнили восемь огневых стендовых и шесть летных тестов в составе ракеты «Зенит», а также почти полсотни динамических, прочностных и заправочных испытаний.

Наконец, с 1982 по 1986 год для проверок на натуре изготовили шесть экспериментальных полностью укомплектованных ракет «Энергия»: пять для наземных испытаний (примерочных, динамических, заправочных, огневых) и одну для полета. Они стали не просто полноразмерными макетами, а полноценными «учебниками», на которых отрасль училась не повторять ошибок Н-1, обеспечивая требуемую надежность не в полете, а при наземных тестах.

Кстати, ракета, полетевшая 15 мая 1987?г., изначально была не летной, а стендовой. Она имела номер 6С, предназначалась для огневых испытаний на комплексе «стенд-старт» и по своей комплектации не сильно отличалась от летного экземпляра, поскольку делалась по той же документации.

К началу 1987?г. наземная инфраструктура на космодроме Байконур в основном была готова к выполнению полетов. А вот первая летная «Энергия» с орбитальным кораблем «Буран» запаздывала. В связи с этим, учитывая успешную наземную отработку носителя, главный конструктор ракеты Б.?И.?Губанов в 1986?г. предложил нестандартный ход: выполнить первые летные испытания на объекте 6С.

При обсуждении этой идеи далеко не все были «за». Тем не менее в конечном итоге Госкомиссия по летным испытаниям поддержала предложение Бориса Ивановича, дав разрешение на пуск экспериментальной ракеты-носителя «Энергия» 6СЛ (такой индекс получило изделие 6С). В качестве полезного груза вместо крылатого корабля «Буран» было решено использовать экспериментальный тяжелый космический аппарат «Скиф-ДМ».

Засучив рукава, отрасль быстрыми темпами начала подготовку стендовой ракеты к летным испытаниям. Весной 1987?г. работы практически были завершены. В те майские дни на космодром Байконур прибыл руководитель страны М.?С.?Горбачёв, и о предстоящем пуске открыто сообщили центральные советские СМИ.

Можно смело утверждать, что за стартом «Энергии» следил весь мир. Конечно, прямого эфира не было, и старт 15 мая показали в записи. Это было впечатляющее зрелище. Огромная ракета почти в 2.5 тысячи тонн оторвалась от Земли и, слегка покачнувшись, унесла восьмидесятитонный «Скиф-ДМ» в ночное небо...

Что греха таить, далеко не все верили в успех с первого раза, еще свежи были в памяти неудачи Н-1. Но полет прошел чисто: ракета-носитель «Энергия» сработала четко, существенных замечаний к ее работе практически не было. Вот когда проявили себя выученные уроки!

Успех был оглушительным. СССР вырвался в безусловные лидеры космической гонки. Вспомним: в то время, как Советский Союз брал один барьер за другим (запуск зондов «Вега» к Венере и комете Галлея, начало строительства модульной станции «Мир», полет «Энергии»), у Соединенных Штатов следовали неприятности. В январе 1986?г. при старте погиб шаттл Challenger: катастрофа погубила семерых астронавтов. Два подряд взрыва ракет Titan?IV и Delta?II приостановили выполнение космических программ.

Увы, триумф «Энергии» оказался кратким, и после развала СССР программу свернули. Но свою — и весьма немалую! — роль ракета сыграла. Первый видимый результат — наша способность выводить на орбиту тяжелые и сверхтяжелые автоматические аппараты — фактически остановил гонку вооружений в космосе.

Реализация такого грандиозного проекта, как «Энергия-Буран», позволила создать мощнейший научно-технический задел на десятилетия вперед в ряде областей: кислородно-керосиновые и кислородно-водородные двигатели большой тяги с высокими удельными параметрами, сверхлегкие и сверхпрочные сплавы, новейшие теплозащитные и теплоизоляционные материалы и др. Были освоены сотни новых технологий, внедрено множество нового оборудования и систем. Этот задел используется и сейчас и еще долго будет востребован нашей космонавтикой.

источник - https://www.roscosmos.ru/37695/