Кто будет первым на Луне?

Кто будет первым на Луне?

«В 1961 году, когда авиационные моторы, по мнению И.С. Хрущева, были «не нужны», а нужны ракетные двигатели, – вспоминал Анатолий Андреев, – нас, несколько мотористов со второго факультета МАИ со специальностью 539 «Жидкостные ракетные двигатели», направили в ОКБ, возглавляемое А.М. Люлькой.

ОКБ, которое до этого все время разрабатывало авиационные двигатели – ТРД, получило указание спроектировать кислородно-водородный двигатель для верхней ступени ракеты-носителя Н-1.

Поскольку работники бригады, в которую я попал, имели поверхностное представление о ЖРД, прочитал им курс по теории ЖРД и по горению топлив в таких двигателях, потому что дипломной моей работой был «Кислородно-водородный ЖРД тягой 30 т».

Председателем Государственной комиссии был Архип Михайлович, и я рад тому, что в моем дипломе инженера-механика по двигателям летательных аппаратов стоит его подпись.

Главный конструктор, кандидат технических наук, доцент Анатолий Васильевич Андреев – руководитель темы АЛ-31Ф и его модификаций.

Далее 10 лет напряженной работы по доводке двигателя 11Д57, не считаясь со временем, днем и ночью, шли его испытания, испытания в Новостройке под Загорском. Двигатель предназначался для лунной программы СССР, ракета-носитель Н-1 должна была вывести вначале на орбиту Земли, потом на орбиту Луны двух российских космонавтов, один из них должен побывать на Луне. Тогда популярной была песня Гелены Великановой о том, что «мой Вася» будет первым на Луне… Но из-за неудач по запускам ракеты Н-1 этого не случилось, и на Луне первым побывал американец.

Но тем не менее двигатель был доведен и был готов к государственным испытаниям. Много знаний, сил и души отдал этому двигателю Михаил Афанасьевич Кузьмин – выдающийся инженер-конструктор, под руководством которого был создан этот уникальный двигатель».

* * *

Вячеслав Александрович Фадеев, окончивший МАИ по специальности «Ракетные двигатели», работает в КБ в отделе испытаний. Занимался стендовыми испытаниями многих двигателей. Приобретал знания и опыт под руководством таких ведущих специалистов, как Ю.Н. Бытев, А.В. Воронцов, М.А. Кузьмин.

Из наиболее примечательных моментов в работе ему вспоминается период отработки и запуска изделия 11Д57. Тогда в составе группы молодых специалистов под руководством главного конструктора М.А. Кузьмина ежедневно до позднего вечера обсуждали и анализировали результаты испытаний и намечали планы дальнейших работ по усовершенствованию схемы двигателя, характеристик агрегатов системы управления и циклограммы запуска. Работать было приятно и интересно, так как результаты этой деятельности позволили шаг за шагом обеспечить надежный запуск двигателя.

Навсегда осталось в памяти благожелательное, очень человечное отношение к молодежи Михаила Афанасьевича Кузьмина.

* * *

В 1963 году в связи с развертыванием работ по ЖРД (двигателю 11Д57) Марка Филипповича Вольмана перевели в бригаду расчетов характеристик двигателя. Интересная работа, новые задачи, начало работ по диссертации с темой по теплопередаче к жидкому водороду.

Но в июне 1965 года все резко изменилось. Несмотря на просьбы подождать, Вольмана назначили ведущим конструктором по бортовому источнику энергии для 1,2 и 3-й ступеней знаменитой лунной ракеты Н-1. Через два года ожидался запуск ракеты, а работы по этому изделию в другом КБ фактически были провалены.

Архип Михайлович на совещании у Сергея Павловича Королева взялся решить эту проблему.

Чтобы начать работы, надо было выбрать рабочее тело с учетом сроков на разработку и доводку. Было рассмотрено около 10 вариантов и принято неожиданное решение – работать на этапе доводки ракеты-носителя на сжатом воздухе из специальных емкостей, устанавливаемых на каждой ступени. Началась напряженнейшая работа по этому очень простому, казалось, двигателю: турбина электрогенератора, регулятор, клапаны на входе и выходе.

С установкой клапана на выходе связан интересный эпизод. Главный конструктор Михаил Афанасьевич Кузьмин собрал совещание с целью изъять из компоновки этот клапан, так как вроде бы в нем нет необходимости, а его отказ приводит к срыву запуска ракеты. Когда решение об изъятии клапана было практически принято, выступил Вольман и сказал, что при продолжительном нахождении на стартовой площадке в открытом выхлопе в двигателе может свить гнездо птичка, что приведет к ненормальной работе. Если не будет клапана, у него при каждом запуске будет болеть сердце. Кузьмин сказал, улыбаясь, если у ведущего конструктора так часто будет болеть сердце, то клапан оставим, а непосредственно перед стартом для надежности будем менять клапан на прорывную мембрану. Это решение себя полностью оправдало.

С этого двигателя Марк Филиппович Вольман – ведущий конструктор по различным двигателям. Он шутя говорит, что генеральный конструктор – это хозяин, его право и обязанность в наиболее сложных и нередко неясных вопросах принимать окончательное решение, руководитель темы – это папа, ведущий конструктор – это мама, он должен знать обо всем, определять для обсуждения неясные вопросы, давать предложения, чтобы двигатель «не болел» (не имел дефектов), разрабатывать предложения по «тактике» опытно-конструкторских работ. Перечень его обязанностей занимает не одну страницу, он всегда в гуще работ по проектированию и доводке двигателя.

* * *

В Научно-исследовательском институте химического машиностроения (НИИХИММАШ) недалеко от Загорска (теперь Сергиев Посад) построили специальный комплекс для испытаний двигателей на жидком кислороде и жидком водороде. Впервые в стране были смонтированы стенды на газообразном водороде и стенд на жидком водороде. Таких стендов раньше нигде не было.

С соблюдением предосторожностей водородное топливо для 11Д57 транспортировалось под Загорск в металлической емкости, тоже специально изготовленной. В июне 1964 года первую группу испытателей ЭИО-20 (Экспериментального исследовательского отдела) направили в научно-исследовательский институт под Загорском – НИИХИММАШ. Через полтора месяца, отмечает Валерий Белоконь, были подготовлены экспериментальные стенды В1Б-5Б для первого запуска газогенератора. Первые испытания в СССР газогенератора на газообразном водороде и жидком кислороде были проведены 30 июля 1964 года на стенде 5 «Б». Ведущим инженером этих испытаний был будущий директор НИИХИММАШа Александр Александрович Макаров.

Выдающиеся генеральные конструкторы, создатели многих авиадвигателей Архип Михайлович Люлька и Николай Дмитриевич Кузнецов. 1978 год.

Испытания двигателей, а они были небезопасны, вели специалисты КБ под руководством Ончукова Николая Михайловича. Участвовали в проведении испытаний будущий главный конструктор Ювеналий Марчуков, будущий директор завода Валерий Лебедев и многие другие.

Все команды по подаче и отсечке компонентов должны были выдаваться от отдельных секундомеров автоматически. Но один по закону подлости отказал, а газогенератор продолжал работу. Прошли запланированные пять секунд, восемь, двенадцать, и только когда к пятнадцатой секунде прошло «небольшое» разрушение, было выполнено ручное выключение. Принципиально была показана возможность запуска газогенератора, а разрушение на таком времени – это следствие нехватки горючего.

Работа по испытаниям приобрела целенаправленный характер, можно сказать, даже академизм с приходом осенью 1964 года главного конструктора Михаила Афанасьевича Кузьмина. Архип Михайлович пригласил его из фирмы своего соратника по авиации – Николая Дмитриевича Кузнецова, где уже был накоплен значительный опыт создания ракетных двигателей.

И вот теперь каждый запуск становится предметом обсуждения у Михаила Афанасьевича – кабинет его напротив кабинета Люльки. Затем выводы и предложения переносились на утверждение генеральному. Первые запуски находились под усиленным вниманием руководителей. Этого требовала необычность испытаний для КБ, которое до этого занималось только ТРД.

В дальнейшем строго научный подход получил воплощение в принятой методологии испытаний и доводки изделий на криогенных компонентах.

Основные трудности встретились в июне 1967 года после реконструкции экспериментального стенда и в августе того же года, когда на полноразмерном стенде были начаты испытания изделий 11Д57 на натурных криогенных компонентах: жидкий кислород и жидкий водород. Заброс температуры газа и погасание пламени. Запуск не получился, Михаил Афанасьевич Кузьмин предложил в определенный момент, выбранный по графикам поведения параметров при запуске, открыть клапан подачи окислителя. Не удалось. Тогда была поставлена задача разработки технологии запуска. В результате кропотливого анализа параметров бригада испытаний во главе с Леоном Иосифовичем Барбашом нашла заветные цифры так называемой циклограммы – секунды между подачей компонентов и определенный закон постепенной подачи окислителя. При отработке запуска прошло более 20 отказов, а в этой технике это означало снятие изделий с испытания. Отработка продолжалась на 250 испытаниях 77 двигателей.

Такой же исследовательской работе были подвергнуты результаты выключения изделий. Эти работы защищены свидетельствами об изобретении.

При всех видах испытаний важную роль играл «его величество случай», а значит, и были драматические эпизоды.

В декабре 1964 года на экспериментальном стенде проходит первое испытание установки «газогенератор + камера сгорания» на жидком кислороде и газообразном водороде. Внешне все нормально.

Глубокая ночь, что характерно для большинства испытаний, так как в целях безопасности других предприятий в окружающем районе необходимо было дожидаться конца рабочего дня. Прибежали из укрытия, посмотрели, а вместо форсунок камеры сгорания – дыра. Лишь только днем, когда проанализировали параметры, самый знающий и опытный (три года на испытаниях газогенераторов в институте Ленинграда) конструктор Ювеналий Павлович Марчуков констатировал – не сработал клапан продувки линии кислорода.

…Идет испытание газогенератора на экспериментальном стенде. И вдруг секундомер на команду выключение сработал на десяток секунд больше, чем запланировано. Конечно, газогенератора нет. Сгорел.

Оказалось, что точно в это время, принимая смену на подстанции, дежурный электрик отключил рубильник одного электрогенератора и медленно-медленно включил рубильник другого. Этого было достаточно.

…Шло обычное испытание газогенератора на экспериментальном стенде. Как всегда, на тонких трубочках подвешены датчики пульсаций давления по всем компонентам.

Видимо, пульсации были достаточные на данном типе смесительных элементов газогенератора. Первым делом разрушается трубка отбора давления по линии жидкого кислорода – ничего из укрытия не видно, далее трубка отбора по линии водорода – ничего, но когда разрушилась трубка отбора на линии горячего газа… Только тогда стал понятен взрывоопасный характер компонентов: металлические листы крыши стенда поднялись на 10–20 метров, в соседнем корпусе окон не осталось.

Сам по себе жидкий водород не опасен, если нет источника огня. Так называемое захолаживание – охлаждение емкостей стенда для заправки криогенной жидкости – идет с выбросом в атмосферу до 500 кг водорода. И случаев его воспламенения не наблюдалось.

В результате сложных, иногда небезопасных, испытаний под началом Архипа Михайловича Люльки был создан единственный в своем классе ракетный двигатель с высоким уровнем параметров и достаточной надежностью. Позже он привлек внимание НАСА и был в 1993 году продемонстрирован в Америке.

Двигатель 11Д-57 прошел полный комплекс наземной отработки и был подготовлен к Государственным испытаниям. К концу его доводки в 1976 году в рамках программы Н-1 была разработана его модификация 11Д-57М – большей тяги и с соплом изменяемой геометрии. Проведено было около 2000 испытаний 250 комплектов узлов и агрегатов, 470 испытаний 105 полноразмерных изделий.

Но несмотря на уникальные характеристики, на лунный ракетно-космический комплекс двигатель так и не поставили, потому что все четыре запуска ракеты-носителя Н-1 закончились авариями. Программа по Д-57 не была завершена, и эту тему закрыли. Первым на Луне побывал американец.

Затраты США на программу «Аполлон» составили 25 млрд долл. Официальных данных по затратам на Н-1 не опубликовано, но, по мнению академика В.П. Мишина, который после кончины С.П. Королева в январе 1966 года был назначен главным конструктором космических систем, они за все годы составили около 4,5 млрд долл. «Сатурн» затратил на разработку, изготовление и испытания 11 Д-57 около 115 млн долл. Двигатель, созданный много лет назад, может быть использован и сегодня. Американские специалисты серьезно рассматривали варианты его применения на верхних ступенях ракет, как модернизируемых и ныне существующих, так и новых коммерческих носителей XXI века. Особенно их привлекала возможность плавно менять тягу в диапазоне по давлению от 11 до 20 атм. от номинальной.

Двигатель имеет малую массу и заполняет не занятую пока нишу – 40 т тяги.

Может быть, и отечественные создатели ракет будущего так же, как американцы, заинтересуются двигателем 11 Д-57 и 115 млн долл, не пропадут даром?

* * *

Из большой группы молодых специалистов – выпускников МАИ, прибывших в ОКБ в 1960 году, ныне на предприятии остались: А.И. Волков, В.С. Геллер, Ю.А. Канахин, О.И. Орлов, В.М. Беркович, Н.Л. Тарасов, В.В. Большаков, И.В. Востриков – все это высококлассные специалисты в области двигателестроения для авиации.

«В то время, когда ОКБ создавало кислородно-водородный ЖРД для лунной программы, мы все активно, – вспоминает Альберт Иванович Волков, – с большим энтузиазмом включились в эту работу: занимались расчетами, изобретали конструкцию двигателя, испытывали технику. ОКБ сделало этот двигатель, но, к сожалению, программа Н-1 была закрыта, работа была законсервирована. Спустя почти 25 лет к этому ЖРД проявила интерес фирма «Аэроджет» США. Американские инженеры были поражены изяществом конструкции двигателя, его надежностью, новизной инженерных решений: аналогов такому двигателю нет до сих пор. По-моему, это можно объяснить тем, что проектирование ЖРД было поручено ОКБ, которое занималось авиационными двигателями с высокой культурой проектирования».

«В 1993–1995 гг. мы контактировали со специалистами фирмы «Аэроджет» (г. Сакраменто, США), и когда с согласия руководства нашего предприятия мы ознакомили их с конструкцией турбонасосного агрегата, а также с конструкцией других узлов двигателя 11Д57, изумлению у них не было предела.

Помню, как их специалист по насосам ЖРД Билл Кэмпбелл после подробного изучения конструкции насоса долго выражал свой восторг как среди нас, так и на конференции НАСА.

Архип Михайлович всегда обладал большой интуицией и предвидением. И в этом случае он, – считает Валерий Лебедев, – был тысячу раз прав, заложив в двигатель средний диапазон тяги. Именно это делает его нужным и сейчас, через 30 лет. Поэтому американцы заинтересовались этим двигателем и даже хотели приобрести его, но политика оказалась выше целесообразности».

Данный текст является ознакомительным фрагментом.