Rusijai labai reikia itin sunkios klasės vežėjo
Praėjusiais metais „Roskosmos“paskelbė konkursą dėl sunkios klasės raketos, pagrįstos esamu „Angara“projektu, kūrimo, galinčio, be kita ko, pristatyti pilotuojamą erdvėlaivį į Mėnulį. Akivaizdu, kad Rusijai trūksta itin sunkių raketų, galinčių į orbitą išmesti iki 80 tonų krovinių, trukdo daugeliui perspektyvių darbų kosmose ir Žemėje. Vienintelio panašių charakteristikų vidaus vežėjo „Energia-Buran“projektas buvo uždarytas 90-ųjų pradžioje, nepaisant išleistų 14, 5 milijardų rublių (80-ųjų kainomis) ir 13 metų. Tuo tarpu SSRS buvo sėkmingai sukurta superraketė su nuostabiomis eksploatacinėmis savybėmis. „VPK“skaitytojams siūloma istorija apie raketos N1 sukūrimo istoriją.
Prieš pradedant darbą su H1 su skysčio reaktyviniu varikliu (LPRE), prieš tai buvo pradėti tyrimai dėl raketinių variklių, naudojančių branduolinę energiją (NRE). Remiantis 1958 m. Birželio 30 d. Vyriausybės dekretu, OKB-1 buvo parengtas preliminarus projektas, patvirtintas S. P. Korolevo 1959 m. Gruodžio 30 d.
OKB-456 (vyriausiasis dizaineris V. P. Gluška) iš Valstybinio gynybos technologijų komiteto ir OKB-670 (M. M. OKB-1 sukūrė tris raketų versijas su branduolinėmis raketomis, o trečioji pasirodė pati įdomiausia. Tai buvo milžiniška raketa, kurios paleidimo svoris buvo 2000 tonų, o naudingoji masė- iki 150 tonų. Pirmasis ir antrasis etapai buvo pagaminti iš kūginių raketų blokų paketų, kuriuose turėjo būti daug NK- 9 skystojo kuro raketiniai varikliai, kurių pirmoji pakopa yra 52 tonos. Antrasis etapas apima keturis NRE, kurių bendra trauka yra 850 tf, specifinis traukos impulsas tuštumoje iki 550 kgf / kg, kai naudojama kita darbinė terpė, kurios šildymo temperatūra yra iki 3500 K.
Perspektyva naudoti skystą vandenilį mišinyje su metanu kaip darbinį skystį branduoliniame raketiniame variklyje buvo parodyta papildant minėtą nutarimą „Dėl galimų kosminių raketų, naudojančių vandenilį, charakteristikų“, patvirtintą SP Korolevo 1960 m. Rugsėjo 9 d.. Tačiau atlikus tolesnius tyrimus paaiškėjo, kad sunkiosios raketos yra tikslingos visuose etapuose naudoti skystojo kuro raketinius variklius su įvaldytais kuro komponentais, kurui naudojant vandenilį. Branduolinė energija buvo atidėta ateičiai.
Grandiozinis projektas
1960 m. Birželio 23 d. Vyriausybės dekretas „Dėl galingų nešančiųjų raketų, palydovų, erdvėlaivių kūrimo ir kosminių tyrimų 1960–1967 m.“Naujos kosminių raketų sistemos, kurios paleidimo masė yra 1000–2000 tonų, metų, kuri užtikrina paleidimą. sunkus tarpplanetinis erdvėlaivis, kurio masė 60-80 tonų į orbitą.
Į plataus užmojo projektą buvo įtraukta nemažai dizaino biurų ir mokslo institutų. Ant variklių-OKB-456 (V. P. Glushko), OKB-276 (N. D. Kuznecovas) ir OKB-165 (AM Lyulka), ant valdymo sistemų-NII-885 (N. A. Pilyugin) ir NII- 944 (VI Kuznecovas), ant žemės kompleksas - GSKB „Spetsmash“(VP Barmin), matavimo kompleksas - NII -4 MO (AI Sokolov), rezervuarų ištuštinimo ir kuro komponentų santykio reguliavimo sistema - OKB -12 (AS Abramov), aerodinaminiams tyrimams - NII-88 (Yu. A. Mozzhorin), TsAGI (V. M. Myasishchev) ir NII -1 (V. Ya. Likhushin), pagal gamybos technologiją - V. M. Ukrainos SSR mokslų akademijos (BE Paton), NITI-40 (Ya. V. Kolupaev), gamyklos „Progress“(A. Ya. Linkovas) globėjas, vadovaujantis eksperimentinio kūrimo ir stovų modernizavimo technologija ir metodais - NII-229 (G. M. Tabakovas) ir kt.
Dizaineriai nuosekliai nagrinėjo daugiapakopes raketas, kurių paleidimo masė nuo 900 iki 2500 tonų, kartu įvertindamos technines kūrimo galimybes ir šalies pramonės pasirengimą gamybai. Skaičiavimai parodė, kad didžiąją dalį karinių ir kosminių užduočių sprendžia 70–100 tonų naudingoji raketa, kuri paleidžiama į orbitą, kurios aukštis yra 300 km.
Todėl N1 projektavimo tyrimams buvo patvirtinta 75 tonų naudingoji apkrova, naudojant deguonies-žibalo kurą visuose raketų variklio etapuose. Ši naudingos apkrovos masės vertė atitiko 2200 tonų nešančiosios raketos paleidimo masę, atsižvelgiant į tai, kad naudojant vandenilį kaip kurą viršutinėje pakopoje, krovinio masė padidės iki 90–100 tonų. tas pats paleidimo svoris. Šalies gamybos įmonių ir technologinių institutų technologinių tarnybų atlikti tyrimai parodė ne tik technines galimybes sukurti tokią raketą su minimaliomis sąnaudomis ir laiku, bet ir pramonės pasirengimą ją gaminti.
Tuo pat metu buvo nustatytos KS vienetų ir II bei III pakopų eksperimentinių ir stendinių bandymų galimybės esamoje eksperimentinėje NII-229 bazėje su minimaliomis modifikacijomis. LV paleidimai buvo numatyti iš Baikonūro kosmodromo, kuriam buvo reikalaujama ten sukurti tinkamas technines ir paleidimo struktūras.
Taip pat buvo apsvarstytos įvairios išdėstymo schemos su skersiniu ir išilginiu laiptelių padalijimu su guoliais ir ne guoliais. Dėl to buvo priimta raketų schema su skersiniu etapų padalijimu su pakabinamomis monoblokinėmis sferinėmis kuro talpyklomis, kai I, II ir III pakopose buvo sumontuoti keli varikliai. Variklių skaičiaus pasirinkimas varomojoje sistemoje yra viena iš pagrindinių problemų kuriant raketą. Po analizės nuspręsta naudoti variklius, kurių traukos jėga yra 150 tonų.
Vežėjo I, II ir III etapuose buvo nuspręsta įdiegti KORD organizacinės ir administracinės veiklos stebėjimo sistemą, kuri išjungė variklį, kai jo kontroliuojami parametrai nukrypo nuo normos. Paleidimo priemonės traukos ir svorio santykis buvo toks, kad pradiniame trajektorijos ruože nenormaliai veikiant vienam varikliui, skrydis tęsėsi, o paskutinėse pirmojo etapo skrydžio atkarpose galėjo atsirasti didesnis variklių skaičius. turi būti išjungtas nepažeidžiant užduoties.
OKB-1 ir kitos organizacijos atliko specialius tyrimus, kad pagrįstų raketinio kuro komponentų pasirinkimą, analizuodamos, ar įmanoma jas naudoti N1 raketai. Analizė parodė, kad perėjimo prie aukštai verdančių kuro komponentų atveju labai sumažėjo naudingosios apkrovos masė (esant pastoviai paleidimo masei), o tai lemia mažos savitosios traukos impulso vertės ir padidėjęs kuro bakų ir suslėgtų dujų masė dėl didesnio šių komponentų garų slėgio. Palyginus įvairių rūšių degalus, paaiškėjo, kad skystas deguonis - žibalas yra daug pigesnis nei AT + UDMH: kapitalo investicijų požiūriu - du kartus, pagal kainą - aštuonis kartus.
Raketą H1 sudarė trys pakopos (A, B, C blokai), sujungtos pereinamojo santvaros tipo skyriais, ir galvos blokas. Maitinimo grandinė buvo rėmo apvalkalas, suvokiantis išorines apkrovas, kurio viduje buvo degalų bakai, varikliai ir kitos sistemos. I pakopos varomąją sistemą sudarė 24 NK-15 (11D51) varikliai su 150 tf traukos jėga ant žemės, išdėstyti žiede, II pakopa-aštuoni tie patys varikliai su didelio aukščio antgaliu NK-15V (11D52), III etapas- keturi NK- 19 (11D53) su didelio aukščio antgaliu. Visi varikliai buvo uždaryti.
Valdymo sistemos, telemetrijos ir kitų sistemų prietaisai buvo išdėstyti specialiuose skyriuose atitinkamuose etapuose. LV buvo sumontuotas ant paleidimo įrenginio su atraminiais kulnais išilgai pirmojo etapo pabaigos. Priimtas aerodinaminis išdėstymas leido sumažinti reikiamus valdymo momentus ir naudoti prieštaringų variklių stūmoklio neatitikimo principą raketoje nuolydžio ir riedėjimo valdymui. Dėl to, kad esamomis transporto priemonėmis neįmanoma gabenti ištisų raketų skyrių, buvo priimtas jų suskirstymas į gabenamuosius elementus.
Remiantis N1 LV pakopomis, buvo galima sukurti vieningą raketų seriją: N11, naudojant II, III ir IV N1 LV pakopas, kurių pradinė masė yra 700 tonų, o naudingoji apkrova - 20 tonų. AES orbita, kurios aukštis yra 300 km, ir N111, naudojant III ir IV pakopas N1 LV ir II pakopą raketos R-9A, kurios paleidimo masė yra 200 tonų, o naudingoji apkrova-5 tonos palydovų orbitoje 300 km aukštį, kuris galėtų išspręsti įvairias kovines ir kosmines misijas.
Darbas buvo atliekamas tiesiogiai prižiūrint S. P. Korolevui, kuris vadovavo Vyriausiųjų dizainerių tarybai, ir jo pirmajam pavaduotojui V. P. Mishinui. 1962 m. Liepos pradžioje projektavimo medžiagą (iš viso 29 tomus ir 8 priedus) svarstė ekspertų komisija, vadovaujama SSRS mokslų akademijos prezidento M. V. Keldysh. Komisija pažymėjo, kad LV H1 pagrindimas buvo atliktas aukštu moksliniu ir techniniu lygiu, atitinka reikalavimus, keliamus koncepciniam LV ir tarpplanetinių raketų projektavimui, ir gali būti naudojamas kaip pagrindas rengiant darbo dokumentus. Tuo pačiu metu komisijos nariai M. S. Ryazansky, V. P. Barminas, A. G. Mrykinas ir kai kurie kiti kalbėjo apie būtinybę įtraukti OKB-456 į raketų variklių kūrimą, tačiau V. P. Gluško atsisakė.
Abipusiu susitarimu variklių kūrimas buvo patikėtas OKB-276, kuris neturėjo pakankamo teorinio bagažo ir patirties kuriant skystojo kuro raketinius variklius, beveik visiškai neturint tam skirtų eksperimentinių ir stendinių bazių.
Nesėkmingi, bet vaisingi išbandymai
Keldišo komisija nurodė, kad pagrindinis H1 uždavinys yra kovinis panaudojimas, tačiau tolesnio darbo metu pagrindinis superraketos tikslas buvo kosmosas, pirmiausia ekspedicija į mėnulį ir grįžimas į Žemę. Didelę dalį tokio sprendimo pasirinkimo įtakojo pranešimai apie JAV vykdomą „Saturno-Apollo“Mėnulio programą. 1964 m. Rugpjūčio 3 d. SSRS vyriausybė savo dekretu įtvirtino šį prioritetą.
1962 m. Gruodžio mėn. OKB-1 GKOT pateikė „Pagrindinius duomenis ir pagrindinius techninius reikalavimus raketos N1 paleidimo komplekso projektavimui“, suderintą su vyriausiais konstruktoriais. 1963 m. Lapkričio 13 d. SSRS Liaudies ūkio aukščiausiosios tarybos komisija savo sprendimu patvirtino tarpžinybinį grafiką, skirtą konstrukcinių dokumentų kompleksui, būtinam statinių kompleksui, reikalingam bandymams atlikti LV N1, parengti, išskyrus pati statyba ir materialinė bei techninė pagalba. MI Samokhinas ir AN Ivannikovas prižiūrėjo, kaip OKB-1 bandymų vieta buvo kuriama atidžiai prižiūrint SP Korolevui.
Iki 1964 m. Pradžios bendras darbo laikas nuo numatyto laiko buvo vieneri ar dveji metai. 1964 m. Birželio 19 d. Vyriausybė turėjo nukelti LKI pradžią į 1966 m. 1961 m. Vasario mėn. Pradėti skrydžio konstrukcijos bandymai su raketomis N1 su supaprastintu LZ sistemos bloku (naudojant 7K-L1S, o ne LOK ir LK). Iki LKI pradžios buvo atlikti eksperimentiniai agregatų ir mazgų bandymai, B ir V blokų bandymai stende, bandymai su 1M raketos prototipu techninėse ir paleidimo vietose.
Pirmasis raketos ir kosminio komplekso N1-LZ (Nr. ЗЛ) paleidimas iš dešiniojo borto paleidimo 1969 m. Vasario 21 d. Baigėsi avarija. Antrojo variklio dujų generatoriuje įvyko aukšto dažnio virpesiai, atsilaisvino slėgio nuėmimo vamzdis už turbinos, susidarė komponentų nuotėkis, uodegos skyriuje kilo gaisras, dėl kurio buvo pažeistas variklio valdymas sistema, kuri davė klaidingą komandą išjungti variklius 68,7 sekundėms. Tačiau paleidimas patvirtino pasirinktos dinaminės schemos, paleidimo dinamikos, LV valdymo procesų teisingumą, leido gauti eksperimentinių duomenų apie KS apkrovas ir jos stiprumą, akustinių apkrovų poveikį raketai ir paleidimo sistemai, ir kai kurie kiti duomenys, įskaitant eksploatacines charakteristikas realiomis sąlygomis.
Antrasis N1-LZ komplekso (Nr. 5L) paleidimas buvo įvykdytas 1969 m. Liepos 3 d., Taip pat įvyko avarinė situacija. Remiantis skubios pagalbos komisijos, kuriai vadovavo V. P. Mishinas, išvada, greičiausiai priežastis buvo aštuntojo A bloko variklio oksidatoriaus siurblio sunaikinimas įžengus į pagrindinę sceną.
Bandymų, skaičiavimų, tyrimų ir eksperimentinio darbo analizė truko dvejus metus. Pagrindinėmis priemonėmis buvo pripažintas oksidatoriaus siurblio patikimumo didinimas; THA gamybos ir surinkimo kokybės gerinimas; filtrų montavimas priešais variklio siurblius, neįskaitant pašalinių daiktų patekimo į jį; skrydžio metu pripildomas A bloko uodegos skyrius ir išpilamas azotas, ir įvedama freono gesinimo sistema; konstrukcinių elementų, įtaisų ir sistemų, esančių A bloko galiniame skyriuje, įtraukimas į šiluminės apsaugos konstrukciją; pakeisti prietaisų išdėstymą jame, kad padidėtų jų patvarumas; AED komandos blokavimo įvedimas iki 50 s. nešančiosios raketos skrydis ir avarinis pasitraukimas iš starto iš naujo įjungus maitinimą ir kt.
Trečiasis raketų ir kosminės sistemos N1-LZ (Nr. 6L) paleidimas buvo atliktas 1971 m. Birželio 27 d. Visi 30 A bloko variklių įėjo į pradinės ir pagrindinės traukos pakopų režimą pagal standartinę ciklogramą ir veikė normaliai, kol valdymo sistema juos išjungė 50,1 s. Nuolat didėjo 14,5 s. pasiekė 145 °. Kadangi AED komanda buvo užblokuota iki 50 s, skrydis buvo iki 50, 1 s. tapo praktiškai nevaldomas.
Labiausiai tikėtina avarijos priežastis yra ritinio valdymo praradimas dėl anksčiau neapskaitytų trikdančių akimirkų, viršijančių galimus ritinėlio kėbulo valdymo momentus. Atskleistas papildomas riedėjimo momentas atsirado visiems varikliams veikiant dėl galingo sūkurinio oro srauto apatinėje raketos srityje, kurį apsunkino srauto asimetrija aplink variklio dalis, kyšančias iš raketos dugno.
Mažiau nei per metus, vadovaujant M. V. Melnikovui ir B. A. Sokolovui, buvo sukurti 11D121 vairo mechanizmai, užtikrinantys raketos sukimosi valdymą. Jie veikė oksiduojančiomis generatoriaus dujomis ir degalais, paimtais iš pagrindinių variklių.
1972 m. Lapkričio 23 d. Buvo paleistas ketvirtasis raketos Nr. 7L paleidimas, kuris patyrė reikšmingų pokyčių. Skrydžio valdymą atliko borto kompiuterių kompleksas pagal Giroskopo stabilizuotos platformos, sukurtos Orlaivių pramonės mokslinio tyrimo instituto, komandas. Varomosiose sistemose buvo vairavimo varikliai, gaisro gesinimo sistema, geresnė mechaninė ir šiluminė prietaisų apsauga bei borto kabelių tinklas. Matavimo sistemos buvo papildytos mažo dydžio radijo telemetrijos įranga, sukurta OKB MEI (vyriausiasis dizaineris A. F. Bogomolovas). Iš viso raketa turėjo daugiau nei 13 000 jutiklių.
Nr. 7L skrido 106, 93 p. Be komentarų, bet per 7 s. iki numatomo pirmojo ir antrojo etapų atskyrimo laiko beveik akimirksniu buvo sunaikintas variklio Nr. 4 oksidatoriaus siurblys, dėl kurio raketa buvo pašalinta.
Penktasis paleidimas buvo numatytas 1974 metų ketvirtąjį ketvirtį. Iki gegužės mėnesio raketoje Nr. 8L buvo įgyvendintos visos projektavimo ir konstruktyvios priemonės, užtikrinančios gaminio išlikimą, atsižvelgiant į ankstesnius skrydžius ir papildomus tyrimus, ir pradėti montuoti atnaujinti varikliai.
Atrodė, kad anksčiau ar vėliau superraketa skris kur ir kaip turėtų. Tačiau paskirtas „TsKBEM“vadovas, paverstas NPO „Energia“, 1974 m. Gegužės mėn. Akademikas V. P. Gluška, gavęs tylų Bendrosios mašinų gamybos ministerijos sutikimą (S. A. Afanasjevas), SSRS mokslų akademija (M. V. Keldysh), Ministrų Tarybos karinė-pramoninė komisija (L. V. Smirnovas) ir TSKP CK (D. F. Ustinovas) sustabdė visus darbus komplekse N1-LZ. 1976 m. Vasario mėn. Projektas buvo oficialiai uždarytas TSKP CK ir SSRS Ministrų Tarybos dekretu. Šis sprendimas atėmė šalį iš sunkiųjų laivų, o prioritetas atiteko Jungtinėms Valstijoms, kurios įgyvendino „Space Shuttle“projektą.
Bendros išlaidos Mėnulio tyrinėjimui pagal programą H1 -LZ iki 1973 m. Sausio mėn. Sudarė 3,6 mlrd. Rublių, o H1 sukūrimui - 2,4 mlrd. Buvo sunaikintas raketų blokų gamybos rezervas, beveik visa techninio, paleidimo ir matavimo kompleksų įranga, o šešių milijardų rublių išlaidos buvo nurašytos.
Nors kuriant raketą „Energia“buvo visiškai panaudotas projektavimas, gamyba ir technologiniai pokyčiai, eksploatavimo patirtis ir galingos raketų sistemos patikimumo užtikrinimas, ir akivaizdu, kad jie bus plačiai pritaikomi vėlesniuose projektuose, tačiau reikia pažymėti, kad nutraukimas darbas su H1 buvo klaidingas. SSRS savanoriškai atidavė delną amerikiečiams, tačiau svarbiausia yra tai, kad daugelis dizaino biurų komandų, tyrimų institutų ir gamyklų prarado emocinį entuziazmo krūvį ir atsidavimo kosminių tyrimų idėjoms jausmą, kuris daugiausia lemia pasiekimus iš pažiūros nepasiekiamų fantastiškų tikslų.
