70 лет назад состоялись огневые стендовые испытания первой советской дальней баллистической ракеты Р-1. Это событие стало отправной точкой в истории научно-испытательного центра ракетно-космической промышленности (НИЦ РКП).
В городе Пересвет Сергиево-Посадского района Московской области проходила комплексную наземную отработку практически вся техника, созданная на предприятиях отечественной ракетно-космической отрасли. На «Новостройке» – так условно называли НИЦ РКП в прошлом столетии – испытывались все советские изделия с жидкостными ракетными двигателями, в том числе баллистические ракеты Р-1, Р-2, Р-5, Р-9, Р-11ФМ, Р-7, космические носители «Восток», «Союз», «Протон», «Космос», «Зенит», морские дальние и стратегические ракеты, космические аппараты и межпланетные станции, в том числе «Луна», «Венера», «Марс», «Вега», «Молния», «Метеор», «Экран», «Радуга», орбитальные станции «Салют», «Мир», система «Энергия-Буран». Всего за время своей деятельности Центр выполнил более 65000 испытаний.
Предприятие оснащено оборудованием и комплексами, не имеющими аналогов в российской ракетно-космической отрасли: испытательные стенды ИС-101 и ИС-102 для тестирования ступеней ракет с двигателями тягой до 1200 тс; стенды для испытаний жидкостных ракетных двигателей на традиционных и перспективных компонентах топлива; стендовый комплекс для отработки кислородно-водородных двигателей тягой до 200 тс и кислородно-водородных разгонных блоков. На предприятии работает мощный завод для производства жидкого водорода и криогенных газов с системами хранения и транспортировки.
Накануне семидесятилетнего юбилея предприятия на вопросы журнала «Русский космос» ответил генеральный директор НИЦ РКП Николай Петрович Сизяков.
– Николай Петрович, сегодня одна из актуальных тем – создание ракеты-носителя «Ангара». Завершена ли ее стендовая отработка?
– Огневые и «холодные» (без включения ракетных двигателей) стендовые испытания универсальных модулей УРМ-1 и УРМ-2 для ракет-носителей семейства «Ангара» были выполнены еще в 2008–2012 гг. Кроме того, на нашей площадке в поселке Реммаш успешно прошли зачетные испытания на криостатическую прочность элементы конструкции ракеты, подтвердив прочность отсеков УРМ-2. Тестировались также отдельные узлы ракетных модулей при воздействии нагрузок на всех стадиях – от транспортировки на стартовый комплекс до максимальных полетных. Всего было выполнено 19 расчетных вариантов испытаний, в том числе при криогенных температурах.
Успешно проверена огнем двигательная установка агрегатного модуля ракеты-носителя легкого класса «Ангара-1.2». Сам модуль в ноябре 2016 г. прошел успешные тепловакуумные испытания на установке ВК600/300. В настоящее время стендовая отработка блоков УРМ-1 и УРМ-2 для «Ангары-А5» завершена. Ведется подготовка к стендовым испытаниям блока УРМ-2 ракеты «Ангара-1.2», который имеет ряд конструктивных изменений.
– Среди новых проектов, предлагаемых к реализации в рамках государственных программ, – использование сжиженного природного газа (СПГ) в качестве ракетного топлива, создание носителей «Союз-5» и «Союз-6», а также кислородно-водородной ступени ракеты-носителя «Ангара-А5В» и сверхтяжелой ракеты. Готов ли Центр к этим задачам?
– Сейчас предприятие готовится к испытаниям второй ступени лёгкой ракеты-носителя «Ангара-1.2», новых ракет-носителей «Союз-5» и «Союз-6», высотных кислородно-водородных двигателей и разгонных блоков. Что касается СПГ, мы имеем опыт работы с этим компонентом. В 2011 г. мы провели прожиги многоразового двигателя-демонстратора С5.86.1000-0 №2 тягой 7.5 тс на жидком кислороде и сжиженном природном газе, разработанного и изготовленного в КБХМ имени А.М. Исаева. Огневое ресурсное испытание прошло успешно 28 сентября 2011 г. Этот двигатель за четыре включения отработал 3389 секунд. В ходе испытаний получены экспериментальные данные для уточнения методики расчета камеры сгорания при использовании СПГ в качестве охладителя. Усовершенствована технология транспортировки, заправки и термостатирования больших масс сжиженного газа, отработаны решения для заправки летных изделий на техническом и стартовом комплексах космодромов.
НИЦ РКП совместно с другими предприятиями отрасли реализует Федеральную космическую программу России на 2016–2025 годы и подпрограмму «Создание космического ракетного комплекса сверхтяжелого класса» Государственной программы «Космическая деятельность России». В их рамках предусмотрено проектирование ракет тяжелого и сверхтяжелого классов. Чтобы обеспечить экспериментальную отработку перспективных носителей, проводим глубокую модернизацию испытательной базы, реализуя ряд инвестиционных проектов – они обеспечат испытания ракетных блоков «Ангары-А5В» с кислородно-водородными двигателями РД0146Д и РД0150.
– На каком этапе находятся работы по установкам для высотных испытаний жидкостных ракетных двигателей?
– В настоящее время на комплексе КСВИ-106 создается уникальный испытательный стенд В2В для огневых испытаний кислородно-водородных двигателей с тягой до 45 тс. В отличие от наземных прожигов двигателей, оснащенных укороченными или имитационными соплами, на этом стенде будут проводиться испытания двигателей с полноразмерными насадками сопла радиационного охлаждения диаметром 1950 мм при имитации высотных условий работы. В настоящее время для стенда изготавливается сложное технологическое оборудование и выполняются строительно-монтажные работы по смежным технологическим системам.
– Расскажите о производстве криогенных компонентов топлива, развернутом на территории предприятия.
– С конца 1951 г. на предприятии выработано более миллиарда кубических метров сжатых газов (кислорода, азота, аргона, воздуха), около миллиона тонн жидких криогенных компонентов (прежде всего, жидкого кислорода и жидкого азота), используемых как для испытаний в Центре, так и на космодромах Байконур и Плесецк. После масштабной реконструкции (проведена в 2009–2015 гг.) производственные мощности кислородно-азотного производства достигли 7200 т жидких криогенных компонентов в год и 3000 м3 сжатых газов в час. Это позволяет не только обеспечивать собственные нужды, но и поставлять криогенную продукцию другим потребителям отрасли, в том числе космодромам Байконур, Плесецк и Восточный.
Сегодня с учетом собственных потребностей НИЦ РКП может давать на эти стартовые площадки до 4000 т криогенных компонентов в год. На 2020 год запланирована поставка на космодромы Плесецк и Восточный до 3000 т жидкого кислорода и 1000 т жидкого азота.
Однако для обеспечения стендовых испытаний «Союза-5» и ракеты-носителя сверхтяжелого класса, а также для запусков космических аппаратов с Плесецка, Байконура и Восточного необходима реконструкция – с целью расширения мощности кислородно-азотного производства до 20 тыс. т и вместимости стационарного криогенного хранилища до 1000 т. Это позволит создать на базе предприятия отраслевой криогенный центр для гарантированного обеспечения компонентами топлива практически всех запусков с космодромов Плесецк, Байконур (при пиковых нагрузках) и Восточный в рамках федеральных и международных космических программ.
Для выработки, накопления, хранения и подачи жидкого и газообразного водорода на испытательные стенды, а также для поставки компонента железнодорожными и автомобильными цистернами имеются установки сжижения электролитического водорода производительностью до 400 т в год. Водородное производство проходит модернизацию – в результате его мощности должно хватить для обеспечения всей потребности предприятий Роскосмоса.
– Проводятся ли испытания двигателей на ресурс?
– В отделе КСИ-101/ИС-04 в стендовом варианте под обозначением ЭУ-917 с 1997 г. (то есть уже более 23 лет) регулярно испытывается объединенная двигательная установка (ОДУ) Международной космической станции (МКС).
В первые три года проходили заводские доводочные испытания, предусматривающие автономные, комплексные проверки систем и агрегатов изделия, а также семь сеансов функционирования (огневые испытания) для подтверждения работоспособности установки на различных режимах работы. Имитировались заправки, многократные дозаправки, проверялась возможность работы в различных сочетаниях двигателей согласно циклограммам включений.
С 2000 г. после окончания наземной отработки установка работает на российском сегменте в составе модуля «Звезда». С этого же времени аналог ОДУ МКС – ЭУ-917 – в режиме сопровождения полета (в непрерывном режиме) проходит проверку работоспособности агрегатов при длительном контакте со штатными компонентами топлива, при поддержании требуемого давления и температуры с контролем основных параметров.
Программой режима сопровождения полета предусмотрена также наземная отработка дооснащения ЭУ-917 (ОДУ МКС) новыми модулями с топливными системами, что предусматривает и огневые испытания. Подготовка к ним сейчас ведется.
В случае возникновения нештатных ситуаций в полете установка ЭУ-917 может воспроизводить неисправности и тем самым помогает вырабатывать мероприятия по их устранению, а также служит для отработки возможных ремонтно-восстановительных работ.
В связи с продлением срока эксплуатации МКС до 2024 г. с возможной дальнейшей пролонгацией до 2030 г. установка ЭУ-917 продолжит работу в режиме сопровождения полета.
– Какие еще установки и системы, кроме жидкостных ракетных двигателей, тестируются на вашем предприятии?
– Как я уже говорил, на стендах НИЦ РКП выполняется практически весь спектр испытаний. Думаю, читателям «Русского космоса» будет интересно узнать, что здесь для многих современных космических аппаратов есть возможность устроить полную имитацию условий «места работы».
По заданию С.П. Королёва в «Новостройке» была создана вакуумная камера ВК 600/300, оснащенная имитаторами воздействия основных факторов открытого космического пространства – высокого вакуума, солнечного излучения, холода открытого космоса. В сентябре–декабре 1968 г. в ней по комплексной программе испытывался полностью собранный «Луноход» в условиях, близких к реальным. Как известно, первый такой аппарат успешно достиг Луны в ноябре 1970 г. и работал на ее поверхности не менее 10 месяцев.
Более чем за полвека работы на предприятии проведено больше 150 испытаний различных космических аппаратов. Были годы, когда испытывалось по восемь аппаратов в год, но в наиболее тяжелый период подобных работ не было вовсе. Сейчас ежегодно проходят испытания дватри аппарата.
Тепловакуумные проверки спутников «Электро» начались в 1997 г. Третий по номеру космический аппарат данной серии успешно прошел испытания у нас.
Научные обсерватории, создаваемые по программе «Спектр», начали испытываться в Пересвете в 1999 г. «Спектр-РГ», успешно прошедший у нас тепловакуумные испытания, уже работает по основной программе. На установке ТВК 600/300 тестировались зонды, запускавшиеся к Марсу и Венере, скафандры, блоки космических кораблей. В 1980-х годах предприятие выполнило огромный объем работ по программам «Мир» и «Буран».
Недавно в ТВК 600/300 прошли тепловакуумные испытания десантного модуля проекта ExoMars-2020, на очереди – «Луна-Глоб», «Арктика» и другие аппараты.
НИЦ РКП выполняет все требования разработчиков к тактико-техническим характеристикам ТВК 600/300 – в части объема телеметрической информации, поступающей от объекта испытания, к «чистоте» и глубине вакуума, точности имитации факторов космического пространства. Тем не менее мы видим тенденцию к повышению требований разработчиков и планируем реконструкцию комплекса ТВК 600/300 с целью совершенствования технологических и имитационных систем.
Сегодня установка ТВК 600/300 НИЦ РКП способна «испытывать космосом» аппараты диаметром до пяти и высотой до десяти метров. В перспективе эти габариты вырастут, поэтому, имея кадры, энергетику, площади, совместно с Роскосмосом мы прорабатываем возможность создания более крупной камеры.
Источник: https://www.roscosmos.ru/media/img/2020/March/rk_2020-01.pdf.