Двигатели НК-33, созданные в Самаре еще в 70-е годы прошлого века, успешно вывели новую ракету-носитель на околоземную орбиту
Этого события отечественные конструкторы ракетных двигателей ждали больше 40 лет. Двигатели НК-33, созданные в Самаре еще в 70-е годы прошлого века, успешно вывели новую ракету-носитель на околоземную орбиту. Правда, ракета при этом оказалась американской.
В ночь с 21 на 22 апреля с космодрома на острове Уоллопс на восточном побережье США была успешно запущена на околоземную орбиту новая американская ракета-носитель (РН) легкого класса Antares (бывшая Taurus II). Она предназначена для запуска полезных грузов весом до 5,5 тонны на низкую опорную орбиту, и разработчик РН - частная компания Orbital Sciences Corporation (OSC) - уже подрядился по контракту с NASA за 3,5 млрд долларов совершить с помощью этой ракеты восемь рейсов космического грузовика Cygnus с грузом для Международной космической станции (МКС).
Первые два полета Antares - апрельский и июньский - будут демонстрационными, а первый реальный грузовой рейс новой американской легкой ракеты к МКС ожидается в конце этого года. Тем не менее Antares уже начала себя окупать, поскольку в первом демонстрационном рейсе она вывела на орбиту не только полноразмерный макет грузовика Cygnus, но и четыре спутника: три малых спутника NASA PhoneSat и один коммерческий наноспутник.
Однако самое интересное в этой истории даже не то, что OSC стала уже второй после Space Exploration Technologies Corporation (РН системы Falcon) американской частной компанией, которая при явной поддержке американского правительства разработала собственный космический корабль и начала заниматься "космическим извозом", а то, как она эта сделала.
Ракета среднего класса Antares. Источник: NASA. Фото в высоком разрешении |
Основная "изюминка" и ракеты-носителя Antares, и экономики всего этого проекта по доставке грузов в космос - ракетные двигатели НК-33, разработанные и изготовленные на рубеже 60-70-х годов прошлого века на двигателестроительных предприятиях города Куйбышева (ныне - Самара) под руководством легендарного советского конструктора и организатора производства Николая Дмитриевича Кузнецова. На каждой новой американской ракете будет стоять по два таких двигателя. И запустив в космос Antares, американцы, по сути, сделали то, на что за прошедшие 40 лет так и не смогли решиться ни советские, ни российские власти, - открыли новую страницу в истории мирового ракетостроения.
Строптивый генерал
Середина прошлого века была временем гонки между СССР и США за первенство в освоении космоса. Ни та, ни другая сторона денег на это не жалели. Поэтому в 1959 году главный советский конструктор космических машин и аппаратов Сергей Павлович Королев поставил перед Николаем Дмитриевичем Кузнецовым - руководителем и генеральным конструктором Опытного завода №276 (город Куйбышев) - задачу создать жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) для четырех ступеней новой советской ракеты, предназначенной для полета на Луну. Кузнецовцы тогда специализировались на разработке и производстве турбовинтовых и турбореактивных двигателей для авиации. Однако к 1967 году на Куйбышевском моторном заводе, который входил в Министерство авиационной промышленности СССР, были созданы и успешно прошли стендовые испытания четыре типа новых ракетных двигателей для каждой из ступеней лунной ракеты Н1-Л1. В последующие четыре года в процессе летных испытаний этой ракеты (она стартовала четыре раза) они были доработаны и получили шифры НК-33, НК-43, НК-39 и НК-31.
Двигатели получились уникальные как по своей конструкции, так и по своей надежности. Денег, повторюсь, на эту программу не жалели. По словам конструкторов, которые тогда принимали участие в этих работах, для "доводки" этих двигателей было использовано более 100 таких изделий. В итоге профессор Кузнецов добился того, что двигатель НК-33, предназначенный для работы на первой ступени "лунной" ракеты, при желании можно было использовать повторно до 10 (!) раз. А один из двигателей без съема со стенда проработал в общей сложности более четырех (!) часов. Для сравнения, расчетное время работы первой ступени ракеты Antares, на которой сейчас стоят модернизированные НК-33, составляет 230 секунд. За это время эти два двигателя забрасывают ракету на высоту 107 км. Таких параметров надежности, возможности многоразового использования и соотношения тяги к массе до сих пор нет ни у одного ракетного двигателя в мире.
Но в январе 1966 года умирает Королев, в июле 1969 года становится известно, что первыми Луны достигли астронавты США, и в начале 70-х годов прошлого века "лунную" программу в СССР сворачивают. В 1974 году Совет обороны СССР приказывает Куйбышевскому ОКБ-276 прекратить дальнейшие работы над ракетными двигателями и целиком и полностью погрузиться в конструирование газотурбинных двигателей для стратегической авиации и наземных приводов для газоперекачивающих агрегатов, которые вскоре погонят советский газ из Западной Сибири в капиталистическую Европу. При этом более сотни двигателей НК-33 и НК-43, уже изготовленных в Куйбышеве для ракеты Н1-Л1, должны были быть уничтожены. В начале 1976 года совместное постановление ЦК КПСС и Совмина СССР, казалось бы, ставит окончательную точку в судьбе ракетно-космического комплекса Н1-Л1 и двигателей для него.
Однако, как потом выяснилось, генерал Николай Кузнецов тот приказ партии и правительства выполнил только наполовину. Он действительно создал двигатели, на которых до сих пор летает и будет продолжать летать вся стратегическая авиация нашей страны (к 2014 году перед ОАО "Кузнецов", например, поставлена задача восстановить производство двигателей НК-32, на которых летают самые мощные и самые тяжелые боевые самолеты в мире - стратегические бомбардировщики-ракетоносцы Ту-160). А более трети мощности газоперекачивающих агрегатов "Газпрома" до сих пор обеспечивают кузнецовские газотурбинные двигатели. Но свое ракетное "детище" - НК-33 и НК-43 - генерал, конструктор и действительный член Академии наук СССР Н. Д. Кузнецов ликвидировать не стал. Он специальным образом их законсервировал и упрятал подальше от посторонних глаз. И последующие 20 лет об этих уникальных изделиях не было ни слуху ни духу.
Слава же главного советского конструктора ракетных двигателей после этого окончательно закрепилась за Валентином Павловичем Глушко, возглавлявшим ОКБ-456 (ныне - НПО "Энергомаш" имени академика В.П.Глушко), а с весны 1974 года - директора и генерального конструктора НПО "Энергия". Именно на его двигателях РД-107/108 поднялась в космос разработанная ОКБ Королева знаменитая межконтинентальная баллистическая ракета Р-7, которая стала основой для самой популярной советско-российской РН "Союз". И, по одной из версий, после смерти Королева именно академик Глушко стал главным инициатором сворачивания работ по советской "лунной" ракете. Вместо нее под его руководством к 1987 году была создана многоразовая космическая система "Энергия-Буран".
Куйбышевским же моторостроителям с середины 70-х годов прошлого века была уготована почетная роль серийных изготовителей "глушковских" двигателей для первой и второй ступеней различных модификаций ракет-носителей среднего класса "Союз". И за последние 54 года в Куйбышеве, а затем в Самаре было построено более 9 тыс. жидкостных реактивных двигателей. Плюс огромное количество авиационных газотурбинных двигателей, которые продолжал разрабатывать Николай Дмитриевич Кузнецов и его последователи.
Американцы были в шоке
Ракетный двигатель НК-33 разработки и производства Н.Д. Кузнецова вновь "всплыл" только в 1992 году. Советский Союз к этому времени практически уже развалился, и прежняя система взаимоотношений между КБ, двигателестроительными предприятиями, ракетостроителями, министерствами, ведомствами и отраслями тоже трещала по швам. Поэтому Николай Кузнецов достал из "запасников" свои ракетные двигатели и предъявил их широкой общественности на международной выставке "Авиадвигатель" в Москве. И эти изделия, пролежавшие к тому времени 20 лет в тайнике, произвели на мировую общественность эффект разорвавшейся бомбы.
НК-33 / НК-43. Разработка – ОАО «СНТК имени Н.Д.Кузнецова». Серийное производство – ОАО «Моторостроитель». Источник: Объединенная двигателестроительная корпорация |
"Уникальность этого двигателя в том, что он создавался не ракетным, а авиационным конструкторским бюро. И эта специфика проявляется во всем. Большинство ракетных двигателей, например, опутаны десятками и сотнями трубопроводов. А в нашем двигателе их практически нет. Часть конструкции НК-33 " это, по сути, турбореактивный двигатель, который до этого создавал Кузнецов, например НК-12... Американцы, когда увидели эту конструкторскую схему, схватились за голову и сказали: "Мы вокруг этой схемы ходили десятки лет и не знали, как ее внедрить. Потому что ее разработка требовала колоссального количества денег!" - поделился с "Экспертом" своими впечатлениями от первой встречи с американцами главный конструктор ракетных двигателей объединения "Кузнецов" Валерий Данильченко.
Поэтому уже летом 1993 года между самарскими двигателестроителями и американской компанией Aerojet был заключен договор о сотрудничестве по применению НК-33 на зарубежных ракетах-носителях. Осенью 1995 года Aerojet испытал одно изделие на своем стенде и после этого решил, что именно эти советские двигатели станут основой двигательной установки РН Taurus-2 (Antares). Для этого американцы купили 47 двигателей НК-33 и НК-43 из тех запасов, которые сохранились в Самаре, по цене 1 млн долларов за изделие.
Понятно, что при этом американцам пришлось делать дополнительные вложения в адаптацию НК-33 к своему проекту. Были заменены уплотнители, пришедшие в негодность за 20 лет, обновлена система управления, двигатель был адаптирован к американскому керосину и оснащен карданным шарниром для управления вектором тяги. И в таком виде детище советских конструкторов было сертифицировано в США и получило название НК-33/AJ-26. Эта работа специалистами Aerojet велась совместно с конструкторами Самарского научно-технического комплекса им. Кузнецова (СНТК им. Кузнецова), а в дальнейшем, когда СНТК им. Кузнецова было вновь слито с серийным заводом "Моторостроитель" - специалистами объединенной двигателестроительной компании "Кузнецов". При этом и российские, и американские инженеры столкнулись не только с языковым барьером, но и с проблемами несовпадения метрических систем (у нас - метры, у них - футы). Однако, несмотря на все трудности, новая легкая американская РН Antares, оснащенная двумя двигателями НК-33/AJ-26, неделю назад успешно выполнила свой первый пробный полет.
Взрыв энтузиазма
Создатель НК-33 Николай Дмитриевич Кузнецов до этого момента не дожил. Он умер в Москве в июле 1995 года в возрасте 84 лет, на шесть лет пережив одного из своих главных оппонентов - Валентина Павловича Глушко (руководитель "Энергии" скончался в Москве в начале 1989 года вскоре после второго - и последнего - запуска "Энергии-Бурана"). И до последнего просил своих коллег сделать все возможное, чтобы НК-33 все-таки полетел.
"Последняя встреча с Николаем Дмитриевичем у меня была в 1993 году, когда он уже уходил с предприятия (в июне 1993 года руководителем СГНПП "Труд" вместо Н.Д. Кузнецова был назначен Е.А. Гриценко. - "Эксперт Оnline"). Я в тот момент помимо работы на предприятии также руководил филиалом Самарского государственного аэрокосмического университета. И Николай Дмитриевич мне сказал: "У меня две мечты и две просьбы к тебе. Сделай так, чтобы жил проект по НК-33 и сохрани учебный институт", - со слезами на глазах рассказывает главный конструктор ракетных двигателей объединения "Кузнецов" Валерий Данильченко, который работал над проектом НК-33 с 1962 года.
Именно поэтому, очевидно, половина "схороненных" в Куйбышеве НК-33 в начале 90-х годов прошлого века и была продана американцам. Потому что генеральный конструктор этих двигателей прекрасно понимал, что новому руководству России как суверенного государства и начальникам российского космического ведомства еще долго будет не до новых ракет и двигателей к ним. А он очень хотел, чтобы НК-33 полетел…
Собственно, так оно и получилось. Американцы блестяще использовали предоставленный им шанс, подняв на двигателях НК-33 свою новую легкую ракету Antares. Причем, судя по всему, их мало интересовало дальнейшее конструкторское совершенствование этих двигателей. Самое главное - это возможность с помощью русских двигателей уже сейчас эффективно зарабатывать деньги на "космических извозах". Причем, не только возя грузы к МКС, но и выводя на орбиту малые космические спутники, потребность в которых в мире растет как грибы после дождя. Каждое мало-мальски значимое государство сейчас хочет иметь на орбите свой спутник, и не один. И для их доставки больше всего как раз подходят ракеты-носители легкого и полусреднего класса.
Решающее значение при этом имеет цена доставки спутника на орбиту. Так вот: двигатели НК-33 не только являются одними из самых надежных ракетных двигателей и лидерами по соотношению тяги к массе. Цена серийно изготовленного "модернизированного" под современные требования НК-33 оказывается вдвое меньше, чем стоимость аналогичных по тяге ракетных двигателей других конструкторов и производителей. А в случае организации крупносерийного производства этого двигателя на объединении "Кузнецов" его цена, по предварительным подсчетам, может упасть еще на 30-40 млн рублей. Поэтому Aerojet заявила, что ей нужно еще 50 двигателей НК-33 из России. Кроме того, сейчас в США идут работы по созданию РН тяжелого класса (полезная нагрузка - 30-80 тонн), основой двигательной установки которой станут 6-14 двигателей НК-33.
В России в последние годы интерес к НК-33 тоже нарастает. Основной российский разработчик и изготовитель РН среднего класса - "ЦСКБ-Прогресс" (Самара) - разработал "легкую" ракету "Союз-2-1В" на 3 тонны полезной нагрузки, в основе двигательной установки которой находится модернизированный двигатель НК-33 под литерой НК-33А. Специально под новый легкий "Союз" в этом двигателе были заменены и доработаны почти 30 позиций: электропроводка, приводы, система зажигания и прочее. По тем комплектующим, что были необходимы для такой модернизации, уже выстроена необходимая кооперация с другими предприятиями. И в этом году "Союз-2-1В", так же как и американский Antares, должна подняться в воздух. Место старта - космодром Плесецк, и это сразу наводит на мысль о "двойном" назначении этой ракеты. Кроме того, "ЦСКБ-Прогресс" сейчас работает над РН "Союз-2-3" полезной нагрузкой 11-12 тонн, в котором четыре глушковских двигателя РД-107А сочетаются с одним НК-33-1. Есть в России проект и РН тяжелого класса полезной нагрузкой 20 тонн с пятью двигателями НК-33 (плюс управляемый вектор тяги). Казалось бы, все чудесно, и спустя полвека уникальное инженерное творение Николая Кузнецова и его соратников и последователей наконец-то начнет приносить пользу России (славу оно уже за границей приобрело). Однако не все так просто. На новом и самом главном российском космодроме Восточный, который строится в Амурской области, места для российских ракет с двигателями НК-33 пока нет.
Битва титанов
Двух знаменитых советских конструкторов Николая Дмитриевича Кузнецова и Валентина Павловича Глушко уже давно нет с нами. Но иногда создается совершенно мистическое ощущение, что их соперничество продолжается и сегодня. Например, основным соперником "Союза-2-1В" производства "ЦСКБ-Прогресс", на котором стоит кузнецовский двигатель, является не американский Antares и не украинские "Днепр" и "Циклон-4", а легкая версия РН "Ангара" ("Ангара 1.2"), которую разрабатывает Государственный космический научно-производственный центр им. Хруничева (ГКНПЦ им. Хруничева) и на которой стоит глушковский двигатель. Хруничевцы еще с конца 80-х годов прошлого века пытаются на базе единого ракетного модуля создать целое семейство ракет-носителей - от легкого класса на базе одного модуля первой ступени с массой полезной нагрузки на низкой околоземной орбите 1,5 тонны до тяжелого - до 35 тонн, состоящего из семи универсальных ракетных модулей (УРМ) в составе первой ступени. Маршевым двигателем для УРМ-1 является РД-191 разработки НПО "Энергомаш им. Глушко" за право производить который сейчас бьются, например, пермские моторостроители.
Но, несмотря на все усилия, "Ангара" в графике лететь не хочет. С 2005 года ее старт переносился восемь раз. Последняя официальная информация гласила, что летные испытания легкой версии" "Ангары" начались в феврале этого года. Но как они проходят, пока широкой публике неизвестно. Зато известно другое. "Ангара 1.2" на глушковских двигателях, согласно расчетам, будет подниматься в космос пошустрее "Союза -2-1В", оснащенного кузнецовским двигателем. Но по эффективности выведения полезной нагрузки легкий "Союз" почти в 1,5 раза опережает легкую "Ангару".
Однако, несмотря на все эти нюансы, по воле нынешнего руководства "Роскосмоса" именно РН "Ангара" разработки и производства ГКНПЦ им. Хруничева сейчас становится в России ракетой №1. И именно ее легкая версия, по словам вице-премьера по оборонке Дмитрия Рогозина, в 2015 году начнет стартовать с нового российского космодрома Восточный в Амурской области. Поэтому и перспективы разработки "Союзов" на двигателях НК-33 пока не очень ясны, особенно если в процессе нынешнего реформирования аэрокосмической отрасли управление "ЦСКБ-Прогресс", как предполагается, передадут ГКНПЦ им.Хруничева.
Правда, на самом "Кузнецове" уверены, что места в космосе хватит всем.
"Легкие ракеты, сделанные в свое время на основе баллистических ракет, такие, например, как "Рокот" или "Днепр", завтра-послезавтра сойдут со сцены. И это высвободит нишу легких средств выведения в Российской Федерации. Поэтому появление в России сразу двух новых носителей легкого класса - "Ангара 1.2" и "Союз-2-1В" - это не болезненно с точки зрения конкуренции. Это позитивно. Они не будут мешать друг другу ни по линии выполнения оперативных задач российского Министерства обороны, ни по линии коммерческого космоса на мировом рынке ракет-носителей", - подчеркнул "Экспертe Online" исполнительный директор объединения "Кузнецов" Николай Якушин.
Поэтому Объединенная двигателестроительная корпорация, куда сейчас входит ОАО "Кузнецов", объединившее в последние годы несколько наиболее значимых активов самарского двигателестроительного комплекса, к 2017 году намерена полностью восстановить в Самаре серийное производство НК-33. Двигатели НК-43 предполагается использовать в программе "Воздушный старт" (несмотря на полувековую историю этой идеи, она по-прежнему будоражит инженеров и конструкторов). И это вполне по силам самарским конструкторам, инженерам и технологам. Еще пять-шесть лет назад самарские двигателестроительные предприятия были скорее мертвы, чем живы. Но в 2012 году объем производства и продаж "Кузнецова" составил 7 млрд рублей, увеличившись за год на 2,5 млрд рублей. В этом году серийное производство ракетных двигателей на объединении увеличивается на 30% в сравнении с 2012 годом, объем работ по авиационной тематике - на 60%, производство наземных газотурбинных двигателей - на 40%. А возрождение серийного производства в Самаре двигателей НК-33 может привести к тому, что в России действительно может появиться еще один конструкторский центр по разработке ракетных двигателей, работающий, как и при Николае Кузнецове, на стыке авиационной и космической тематики.
Вадим Пономарев
