Утраченные технологии

Продолжим обзор утраченных технологий в космической отрасли России. 

Пока не будем касаться «утраченных» технологий зарубежных структур (типа НАСА) ибо иногда это совсем уже смешные истории. Например, когда в секретном лунном проекте, осуществляемом по указанию госструктур, после «успешного полёте на Луну» технологии создания ракеты-носителя «Сатурн-5» (создана для вывода пилотируемых космических кораблей «Аполлон» на траекторию полёта к Луне) вдруг были утрачены (вместе с тоннами якобы привезённого лунного грунта).

И знаете по какой причине? Развал государства, как это произошло с СССР? Революции? Войны? Нет. Потому, как «многое не документировалось должным образом, оставаясь в личных записях инженеров»(с). Вы можете себе представить такую ситуацию при реализации любой глобальной государственной программы в любой уважающей себя стране? Я – нет. Поэтому – не будем…

Итак, давайте поговорим о двигателе РД-0120. Это жидкостный ракетный двигатель, работающий на жидком водороде и жидком кислороде. Разработан КБ химической автоматики (КБХА; г. Воронеж) в период с 1976 по 1986 год по техническому заданию НПО «Энергия» в рамках программы «Энергия–Буран» как двигатель второй ступени ракеты-носителя «Энергия» для вывода на околоземную орбиту многоразового корабля «Буран» и других объектов массой до 100 тонн. Всего на второй ступени было установлено четыре двигателя РД-0120.

Некоторые характеристики:

- Тяга: в вакууме — 200 тс (1962 кН, эксплуатационный режим 106%), на уровне моря — 155,6 тс (1526 кН).

- Удельный импульс: в вакууме — 455 с, на уровне моря — 353,2 с.

- Время работы: 500 с.

- Давление в камере сгорания: 223 кгс/см² (21,9 МПа).

- Степень расширения: 86:1.

- Отношение окислитель/топливо: 6:1.

- Тяговооружённость: 58.

Состоялось два успешных запуска. Первый в 1987 году. 

После закрытия программы «Энергия-Буран» производство двигателей было остановлено, кооперация предприятий разрушена, специалисты разошлись по другим проектам. 

К середине 1990-х годов стало ясно, что с развалом СССР, нищенским финансированием научных (в том числе космических) программ, разорением и исчезновением многих заводов, производящих комплектующие, российская промышленность производить такие двигатели просто не в состоянии.

Технологии, которые создавались усилиями целого поколения инженеров, были безвозвратно утеряны. Ушли не только опытные кадры, но и документация, оборудование, схемы, уникальные технологии сварки и обработки материалов.

Для сравнения (что мы потеряли) - фото таблица отечественных ракет носителей. Прежних и тех, что имеем сейчас (не факт, что полная, но всё же). Из них самое мощное, что имеем сейчас - "Ангара":

Как у нас принято, сейчас мы спохватились и, с использованием идей и частично сохранившихся наработок, пытаемся создать двигатель РД-0146. 

Сравним для наглядности: 

Некоторые технические параметры РД-0146:

- Тяга – 98 кН (при 1962 кН у РД-0120).

- Удельный импульс – 463 кгс·с/кг (РД-0120 обладает более высоким удельным импульсом тяги в вакууме).

- Время работы – 560 с.

- Давление в камере сгорания – 7,9 МПа.

Данность здесь в том, что с момента успешного запуска РД-0120 в 1987 году прошло 39 лет. И что мы имеем в плане замены утраченных технологий, существовавших в СССР? На каком этапе мы находимся сейчас?

Некоторые этапы испытаний РД-0146:

- 9 октября 2001 года – первые огневые испытания РД-0146.

- 23 августа 2012 года – первые огневые испытания кислородно-водородного двигателя РД-0146Д.

- 30 ноября 2012 года – первые огневые испытания кислородно-водородного двигателя РД-0146Д с лазерной системой зажигания.

- 20 ноября 2013 года – огневые испытания двигателя РД-0146Д в высотных условиях – впервые реализован запуск в штатных условиях вакуума и обеспечено безотрывное истечение в сопле за счёт использования газодинамической трубы.

- 29 декабря 2021 года – успешное испытание двигателя РД-0146Д-1 в испытательном комплексе Воронежского центра ракетного двигателестроения, в ходе которого включение, работа на заданных режимах и останов двигателя прошли в полном соответствии с заложенной программой.

То есть, если брать имеющиеся открытые данные, двигатель РД-0146 сейчас находится в стадии стендовых испытаний (кто знаком с порядком создания и принятия в серийное производство перспективных систем, сразу поймёт, насколько долог путь у РД-0146 до его серийного воплощения).

Получается, что, имея 39 лет назад серийный образец превосходного двигателя, мы, своими руками загнав в могилу великую страну, утратили технологии, которые ныне не можем пока воплотить в серии даже в варианте, обладающем более худшими характеристиками. Увы нам! Не нам с вами, конечно, а торгашам, пришедшим к власти в 1991 году и торгующим всем чем можно, тратя вырученные деньги не на науку и промышленное производство, а на «цацки», виллы, яхты и разного рода «элитные вечеринки»…

А теперь помянем утраченный двигатель. Как говорится, не чокаясь:

Некоторые технические инновации, которые были внедрены в двигатель РД-0120:

- Создание многоразовой электроплазменной системы воспламенения топлива в камере и газогенераторе в широком диапазоне внешних условий. Для этого использовали запальные устройства, которые работали на основных компонентах топлива и подавались от основных насосов.

- Разработка конструкций основного и бустерных насосных агрегатов с высокими удельными параметрами, которые не имели аналогов в стране.

- Использование плавающих уплотнений и соединений с защитными покрытиями, которые были стойкими к возгоранию. Это позволило исключить возгорание конструкции кислородных насосов при высоких давлениях.

- Разработка методики высокочастотной балансировки для обеспечения устойчивости ротора турбонасосного агрегата. Также создали упруго-демпферные опоры, которые обеспечивали необходимое демпфирование и переход к критическим частотам вращения с минимальными нагрузками на подшипники.

- Создание замкнутой схемы работы криогенного двигателя. Это позволяло повысить КПД на 15–20%, снизить массу конструкции и упростить систему охлаждения.

Но самая изюминка этого движка была в том, что он, несмотря на одноразовое использование в полёте в составе РН «Энергия», спроектирован и выполнен в многоразовом варианте, дающем возможность многократного применения.

То есть это был уже реальный задел на переход к полётам как минимум лёгких многоразовых аппаратов, стартующих без ракеты-носителя (как это было с «Бураном», который выводился на орбиту носителем, а потом приземлялся самостоятельно) и также самостоятельно приземлявшихся по окончании запланированного полёта. Исходя из изложенного, СССР стоял на пороге реально дешёвых (сравнительно) многоразовых аппаратов, что можно было бы назвать переходом к новой эре пилотируемой космонавтики.

Да, на том этапе технологий, представить старт с планеты аэрокосмического многоразового истребителя, как это пишет в книгах наш брат-фантаст (не важно какого пола) пока проблематично. Но… Многоразовый вариант самого мощного двигателя на планете был создан воронежцами в период с 1976 по 1986 гг. За 10 лет.

Интересно, если бы СССР не развалился, какие бы двигатели создавались в Воронеже сейчас, по прошествии с момента запуска в серию РД-0120 не 10, а 39 лет, в условиях не утраты, а сохранения и приумножения космических технологий и школы их создания? И на каких аппаратах летали бы сейчас наши космонавты?

Вот почему, наталкиваясь на подобные факты и сравнения, и начинаешь крепко задумываться: а кем и с какой целью был развален Союз посредством навешивания многокилометровой лапши про его отсталость во всём под предлогом поиска пути к «лучшей жизни»?

Если во времена СССР был лозунг «догнать и перегнать Америку», то сейчас нам важно хотя бы сравняться с достижениями СССР.