Ракета среднего класса «Союз-5» – одна из наиболее перспективных среди создаваемых на предприятиях космической отрасли. Высокие характеристики ей обеспечит конструкция ступеней и мощные двигатели РД171МВ и РД0124МС. Первый пуск двухступенчатого носителя намечен на 2023 год. «Русский космос» узнал некоторые подробности о текущем статусе проекта.
Как отмечал глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин, решение по носителю «Союз-5» принималось исходя из востребованности ракет среднего класса (до 17 т на опорную орбиту) на коммерческих рынках: «Для его создания будет использован задел, сформированный в свое время в нашей стране под ракету «Зенит». Тем не менее «Союз-5» – это принципиально новая ракета, потому что двигатель РД171 первой ступени будет модернизирован, чтобы обладать новыми и совершенно уникальными характеристиками».
Двухступенчатый «Союз-5» придет на смену «Зениту», но будет гораздо мощнее. Пуски будут осуществляться с модернизированного «зенитовского» старта на космодроме Байконур в рамках российско-казахстанского проекта «Байтерек».
«Весной 2021 г. мы получили макеты двигателей первой и второй ступеней для динамических и статических испытаний, – говорит гендиректор Ракетно-космического центра (РКЦ) «Прогресс» Дмитрий Баранов. – Для всех смежных предприятий проведено авансирование в размере от 50 до 80% расчетной стоимости этой опытно-конструкторской работы, что, кроме пытательных образцов, предусматривает еще и изготовление трех летных изделий». Ранее он отмечал, что первый летный образец носителя соберут в 2023 г.
В ЦЕХАХ САМАРЫ
По словам главного конструктора по «Союзу-5» в РКЦ «Прогресс» Александра Череваня, генеральный график создания ракетного комплекса «Союз-5» был утвержден в феврале 2021 г. Предприятие ведет работы в кооперации примерно с двадцатью партнерами, большая часть которых входит в периметр Роскосмоса. В Самаре продолжается подготовка производства, изготавливаются составные части ракеты-носителя для испытаний. Отрабатываются агрегаты пневмогидросистемы, завершена сварка бака окислителя для опытного образца первой ступени.
«В ходе реализации проекта мы применяем ряд инноваций, – комментирует главный конструктор. – Одна из них – общая перегородка (объединенное днище) баков окислителя и горючего второй ступени, она облегчает конструкцию ракетного блока и увеличивает массу полезного груза, выводимого “Союзом-5”». По его словам, также монтируются три установки для сварки трением с перемешиванием. В июле 2021 г. на них планируется начать сборку обечаек серийных баков окислителя. При создании ракеты будет применяться новый алюминиевый сплав Р-1580 – более прочный по сравнению с предшественниками.
«Перспективы «Прогресса» понятны: запустить новую ракету «Союз-5» в 2023 году, – сказал на Петербургском международном экономическом форуме Дмитрий Рогозин. – Полностью обновить цех, где раньше собирали сверхтяжелую ракету Н-1, закупить новое оборудование, освоить новые технологии. Это самые главные задачи… По сути дела, «Прогресс» – единственная компания внутри Роскосмоса, где есть производство и ракет-носителей, и спутников. Это напоминает то, что есть в крупных американских компаниях, таких как Boeing и SpaceX».
По проекту, транспортировка блоков «Союза-5» на Байконур возможна как по железной дороге, так и по воздуху. При этом первая ступень имеет практически предельные габариты для железнодорожного и авиационного транспорта.
Новая ракета оснащается системой управления и системой аварийной защиты двигателей разработки НПО автоматики. Эта «дочка» РКЦ «Прогресс» из Екатеринбурга завершает изготовление макетов и опытных образцов бортовой аппаратуры. Новая система управления строится на базе волоконно-оптических гироскопов и будет легче и дешевле прежней. Кроме того, она позволяет реализовать все испытательные режимы средствами бортового компьютера, упрощая процесс подготовки носителя к пуску.
ЦАРЬ-ДВИГАТЕЛЬ ИЗ ХИМОК
РД171МВ относится к семейству мощных маршевых двигателей наряду с РД170/171, созданным для «Энергии-Бурана» и «Зенита», а также РД180, разработанным для американского носителя Atlas, и РД191 для «Ангары». Новый двигатель сделан целиком из российских компонентов и материалов. Он имеет ряд улучшений: в частности, новую систему управления, улучшенную защиту от возгораний и современную систему аварийной защиты.
 |
| РД-171МВ. |
| Источник: Роскосмос |
В конце марта химкинское НПО Энергомаш объявило о завершении трехмесячного цикла из восьми огневых испытаний первого доводочного экземпляра РД171МВ. Тесты подтвердили работоспособность изделия и правильность выбранных конструкторско-технологических решений.
ВОРОНЕЖ НЕ ОТСТАЕТ
Конструкторское бюро химавтоматики (КБХА) из Воронежа разрабатывает двигатель второй ступени РД0124МС, используя в конструкции значительную часть агрегатов с серийно изготавливаемых РД0124 и РД0124А от верхних ступеней «Союза-2.1б» и «Ангары-А5».
Новый двигатель скомпонован из двух независимых блоков. Каждый оснащен турбонасосом, бустерными насосами, газогенератором, агрегатами автоматики и двумя новыми камерами взамен четырех старых, в связи с чем общая тяга – 60.34 тонны – вдвое выше, чем у исходного двигателя. РД0124МС экономичнее двигателей-прототипов: он имеет более высокий удельный импульс – 361 секунда, на две единицы выше, чем у предшественников.
Каждый блок двигателя может работать автономно на различных режимах тяги в соответствии с циклограммой работы ступени. Управление вектором тяги осуществляется путем отклонения каждой камеры в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
По словам представителей КБХА, одним из аналогов РД0124МС можно считать РД120 со второй ступени «Зенита». Правда, управление вектором тяги последнего обеспечивалось дополнительным рулевым двигателем, а РД0124МС управляется за счет качания каждой камеры с использованием специально разработанного узла подвеса.
Разработка РД0124МС началась в 2017 г. К июню 2021 г. выпущена вся конструкторская документация, готовы энергетические камерные установки для огневых стендовых испытаний, макет для динамических тестов ракетного блока второй ступени. Уже есть три варианта комплектации РД0124МС: для доводочных, «холодных» и огневых проверок в составе ступени, а также для первых пусков ракеты-носителя. Подготовлены два стенда, где будет прожигаться двигатель в целом.
В настоящее время завершается сборка первого опытного образца РД0124МС с «выходом на огонь» летом 2021 г. Впереди – проверка характеристик двигателя при имитации работы второй ступени в высотных условиях. Для этого экспериментальная установка (основная часть двигателя, дающая тягу) будет оснащена штатной полноразмерной камерой, которая впоследствии пойдет на летный РД0124МС. На стендовой базе КБХА монтируется газодинамическая труба, позволяющая сымитировать штатные процессы при функционировании камер вне атмосферы Земли. Объем стендовых испытаний по мере продолжения работ будет только расти.
Стоит отметить, что двигатели разработки КБХА установлены на всех отечественных космических ракетах-носителях, находящихся в эксплуатации. Помимо РД0124МС, идут работы по кислородно-водородным, кислородно-метановым и электроракетным двигателям для перспективных отечественных ракет-носителей.
Игорь Афанасьев
