Oroszországnak nagy szüksége van egy szupernehéz osztályú hordozóra
Tavaly a Roskosmos pályázatot hirdetett egy nehézkategóriás rakéta kifejlesztésére a meglévő Angara projekt alapján, amely többek között képes egy emberes űrhajó Holdra szállítására. Nyilvánvaló, hogy Oroszország hiánya a szupernehéz rakétákból, amelyek akár 80 tonna rakományt is pályára tudnak dobni, sok ígéretes munkát gátol az űrben és a Földön. Az egyetlen hasonló jellemzőkkel rendelkező belföldi fuvarozó, az Energia-Buran projektjét a 90-es évek elején lezárták, annak ellenére, hogy elköltött 14, 5 milliárd rubelt (a 80-as évek áraiban) és 13 évet. Eközben a Szovjetunióban sikeresen kifejlesztettek egy lenyűgöző teljesítményű szuperrakétát. A "VPK" olvasóinak egy történetet kínálnak az N1 rakéta létrehozásának történetéről.
A folyékony sugárhajtású motorral (LPRE) végzett H1-es munka megkezdését az atomenergiát (NRE) használó rakétahajtóművek kutatása előzte meg. Az 1958. június 30-i kormányrendeletnek megfelelően előzetes tervet dolgoztak ki az OKB-1-en, amelyet S. P. Korolev hagyott jóvá 1959. december 30-án.
OKB-456 (V. P. Glushko főtervező), az Állami Védelmi Technológiai Bizottság és az OKB-670 (M. M. Az OKB-1 háromféle rakétát fejlesztett ki nukleáris meghajtású rakétákkal, a harmadik pedig a legérdekesebbnek bizonyult. Ez egy óriási rakéta volt, amelynek indító tömege 2000 tonna, és a hasznos teher akár 150 tonna volt. Az első és a második lépcső kúpos rakétablokkok formájában készült, amelyeknek nagyszámú NK- 9 folyékony hajtóanyagú rakéta hajtómű 52 tonna tolóerővel az első szakaszban. A második szakasz négy NRE -t tartalmazott, összesen 850 tf tolóerővel, ami egy specifikus tolóerő -impulzus az ürességben, akár 550 kgf / kg, amikor más munkaközeget használnak 3500 K -os fűtési hőmérsékleten.
A folyékony hidrogén metánnal kevert keverékben való alkalmazásának kilátását egy nukleáris rakétahajtóműben a fenti "A hidrogént használó űrrakéták lehetséges jellemzőiről" rendelet kiegészítésében mutatta be, amelyet az SP Korolev hagyott jóvá 1960. szeptember 9 -én.. A további vizsgálatok eredményeképpen azonban világossá vált a nehéz hordozórakéták célszerűsége folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek alkalmazásával minden szakaszban az elsajátított üzemanyag-alkatrészeken, hidrogénként üzemanyagként. Az atomenergiát a jövőre halasztották.
Grandiózus projekt
Az 1960. június 23-i kormányrendelet "Az erőteljes hordozórakéták, műholdak, űrhajók létrehozásáról és az űrkutatásról 1960-1967-ben" egy új, 1000-2000 tonna indítótömegű űrrakéta-rendszer éve, amely biztosítja a egy nehéz bolygóközi űrhajó, amelynek tömege 60-80 tonna a pályára.
Az ambiciózus projektben számos tervezőiroda és tudományos intézet vett részt. A motorokon-OKB-456 (V. P. Glushko), OKB-276 (N. D. Kuznetsov) és OKB-165 (AM Lyulka), a vezérlőrendszereken-NII-885 (N. A. Pilyugin) és NII-944 (VI Kuznetsov), a földön komplex - GSKB "Spetsmash" (VP Barmin), a mérőkomplexumon - NII -4 MO (AI Sokolov), a tartályok ürítéséről és az üzemanyag -összetevők arányának szabályozásáról - OKB -12 (AS Abramov), aerodinamikai kutatásokhoz - NII-88 (Yu. A. Mozzhorin), TsAGI (V. M. Myasishchev) és NII -1 (V. Ya. Likhushin), a gyártási technológia szerint - a V. M. Az Ukrán Szovjetunió Tudományos Akadémiájának védnöke (BE Paton), a NITI-40 (Ya. V. Kolupaev), a Progress üzem (A. Ya. Linkov), az állványok kísérleti fejlesztésének és utólagos felszerelésének technológiája és módszerei szerint - NII-229 (G. M. Tabakov) és mások.
A tervezők következetesen vizsgálták a 900 és 2500 tonna indítótömegű többlépcsős hordozórakétákat, miközben felmérték az alkotás technikai lehetőségeit és az ország iparának termelési felkészültségét. Számítások kimutatták, hogy a katonai és űrcélú feladatok többségét egy 70–100 tonna hasznos teherbírású hordozórakéta oldja meg, amelyet 300 km magasságú pályára bocsátanak.
Ezért az N1 tervezési tanulmányaihoz 75 tonna hasznos teherbírást alkalmaztak oxigén-kerozin üzemanyag felhasználásával a rakéta motor minden szakaszában. A hasznos teher tömegének ez az értéke megfelel a hordozórakéta 2200 tonnás indítótömegének, figyelembe véve, hogy a hidrogén üzemanyagként való felhasználása a felső szakaszokban a hasznos teher tömegét akár 90–100 tonnára is növeli. azonos indítási súly. Az ország gyártóüzemei és technológiai intézetei technológiai szolgálatai által végzett tanulmányok nemcsak az ilyen hordozórakéta minimális költséggel és idővel történő létrehozásának technikai megvalósíthatóságát mutatták be, hanem az ipar készségét is a gyártásra.
Ugyanakkor meghatározták az LV-egységek és a II. És III. Blokkok kísérleti és kísérleti tesztelésének lehetőségeit az NII-229 meglévő kísérleti bázisán minimális módosításokkal. Az LV indítását a baikonuri kozmodromból tervezték, amelyhez megfelelő műszaki és indító struktúrákat kellett létrehozni.
Figyelembe vették továbbá a különböző elrendezési sémákat a lépcsők keresztirányú és hosszirányú felosztásával, csapágy és nem csapágytartályokkal. Ennek eredményeképpen egy rakétarendszert fogadtak el, a szakaszok keresztirányú felosztásával, felfüggesztett, egyblokkú, gömb alakú üzemanyagtartályokkal, többmotoros berendezésekkel az I., II. És III. Szakaszban. A hajtóművek motorszámának megválasztása a hordozórakéta létrehozásának egyik alapvető problémája. Az elemzés után úgy döntöttek, hogy 150 tonnás tolóerővel rendelkező motorokat használnak.
A fuvarozó I., II. És III. Szakaszában úgy döntöttek, hogy telepítenek egy rendszert a KORD szervezeti és adminisztratív tevékenységeinek nyomon követésére, amely leállította a motort, amikor szabályozott paraméterei eltértek a normától. A hordozórakéta tolóerő-tömeg arányát úgy vették fel, hogy az egyik motor rendellenes működése során a pálya kezdeti szakaszában a repülés folytatódott, és az első szakasz utolsó szakaszaiban nagyobb számú motor a feladat sérelme nélkül ki kell kapcsolni.
Az OKB-1 és más szervezetek speciális tanulmányokat végeztek a hajtóanyag-összetevők megválasztásának indokolására az N1 hordozórakétához való felhasználhatóságuk elemzésével. Az elemzés azt mutatta, hogy a magas forráspontú tüzelőanyag-összetevőkre való áttérés esetén jelentősen csökken a hasznos teher tömege (állandó indítótömeg mellett), ami a tolóerő sajátos impulzusának alacsony értékei és a üzemanyagtartályok és nyomás alatt álló gázok tömege ezen alkatrészek nagyobb gőznyomása miatt. A különböző típusú üzemanyagok összehasonlítása azt mutatta, hogy a folyékony oxigén - a kerozin sokkal olcsóbb, mint az AT + UDMH: a tőkebefektetések tekintetében - kétszer, a költségek tekintetében - nyolcszor.
A H1 hordozórakéta három szakaszból állt (A, B, C blokk), amelyeket átmeneti rácsos típusú rekeszek kötöttek össze, és egy fejblokk. A főáramkör külső terheléseket érzékelő kerethéj volt, amelyen belül üzemanyagtartályok, motorok és egyéb rendszerek helyezkedtek el. Az I. fokozat meghajtórendszere 24 NK-15 (11D51) motorból állt, 150 tf tolóerővel a talajon, gyűrűbe rendezve, II. Fokozat-nyolc azonos motor, NK-15V (11D52) nagy magasságú fúvókával, III. szakasz- négy NK-19 (11D53) nagy magasságú fúvókával. Minden motor zárt körű volt.
A vezérlőrendszer, a telemetria és más rendszerek műszerei a megfelelő szakaszokban speciális rekeszekben voltak elhelyezve. Az LV -t az indítóberendezésre támasztó sarokkal szerelték fel az első szakasz végének kerületén. Az elfogadott aerodinamikai elrendezés lehetővé tette a szükséges vezérlőmomentumok minimalizálását és az indítójárművel ellentétes motorok tolóerő -eltérésének elvének alkalmazását a dőlésszög és a gördülés szabályozásához. Mivel lehetetlen teljes rakétarekeszeket szállítani meglévő járművekkel, elfogadták azok szállítható elemekre való felosztását.
Az N1 LV szakaszok alapján lehetőség nyílt egységes rakéta -sorozat létrehozására: N11, az N1 LV II., III. És IV. Fokozatának használatával, 700 tonnás kiindulási tömeggel és 20 tonna hasznos terheléssel. AES pálya 300 km magasságban és N111 az N1 LV III. És IV. Fokának, valamint az R-9A rakéta II. Szakaszának használatával, 200 tonnás indítótömeggel és 5 tonna hasznos terheléssel a műholdak pályáján 300 km magasságban, amely sokféle harci és űrfeladatot tud megoldani.
A munkát S. P. Korolev, aki a Fő tervezők tanácsát vezette, és első helyettese, V. P. Mishin közvetlen felügyelete alatt végezték. A tervezési anyagokat (összesen 29 kötet és 8 melléklet) 1962. július elején a Szovjetunió Tudományos Akadémia elnöke, M. V. Keldysh vezette szakértői bizottság vizsgálta meg. A Bizottság megjegyezte, hogy az LV H1 indoklását magas tudományos és műszaki színvonalon hajtották végre, megfelel az LV és a bolygóközi rakéták koncepcionális tervezési követelményeinek, és felhasználható a munkadokumentáció kidolgozásának alapjául. Ugyanakkor a bizottság tagjai, M. S. Ryazansky, V. P. Barmin, A. G. Mrykin és néhányan arról beszéltek, hogy az OKB-456-ot be kell vonni a hordozórakéták motorjainak fejlesztésébe, de V. P. Glushko elutasította.
Közös megegyezéssel a motorok fejlesztését az OKB-276-ra bízták, amely nem rendelkezett elegendő elméleti poggyásszal és tapasztalattal a folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek kifejlesztésében, ehhez szinte teljesen hiányoztak a kísérleti és kispadok.
Sikertelen, de eredményes próbák
A Keldysh Bizottság jelezte, hogy a H1 elsődleges feladata a harci felhasználása, de a további munka során a szuperrakéta fő célja az űr volt, elsősorban a Holdra való expedíció és a Földre való visszatérés. Az ilyen döntés megválasztását nagymértékben befolyásolták a Szaturnusz-Apolló által vezetett Hold-program jelentései az Egyesült Államokban. 1964. augusztus 3 -án a Szovjetunió kormánya rendeletével megszilárdította ezt a prioritást.
1962 decemberében az OKB-1 benyújtotta a GKOT-nak a "Kezdeti adatok és alapvető műszaki követelmények az N1 rakéta indító komplexumának tervezéséhez" a fő tervezőkkel egyetértésben. 1963. november 13 -án a Szovjetunió Nemzetgazdasági Legfelsőbb Tanácsának Bizottsága határozatával jóváhagyta az osztályok közötti ütemtervet az LV N1 repülési teszteléséhez szükséges szerkezetek komplexumának tervdokumentációjának kidolgozására, kivéve az maga az építkezés és az anyagi és műszaki támogatás. MI Samokhin és AN Ivannikov felügyelte az OKB-1-es teszthely létrehozását SP Korolev szoros felügyelete mellett.
1964 elejére a tervezett időről számított teljes lemaradás egy -két év volt. 1964. június 19 -én a kormánynak 1966 -ra kellett halasztania az LCI kezdetét. Az N1 rakéta repülési tervezési tesztjei az LZ rendszer egyszerűsített fejegységével (a 7K-L1S pilóta nélküli űrhajóval a LOK és az LK helyett) 1969 februárjában kezdődtek. Az LKI kezdetére az egységek és szerelvények kísérleti tesztelését, a B és V blokkok próbapadon történő tesztelését, valamint az 1M rakéta prototípusának tesztelését végezték el a műszaki és kilövőállásokon.
Az N1-LZ rakéta és űrkomplexum (ЗЛ sz.) Első indítása a jobb oldali kilövésből 1969. február 21-én balesettel zárult. A második motor gázgenerátorában nagyfrekvenciás rezgések fordultak elő, a turbina mögötti nyomásemelő cső levált, alkatrészek szivárogtak, tűz keletkezett a farokrekeszben, ami a motorvezérlés megsértéséhez vezetett rendszer, amely hamis parancsot adott ki a motorok 68,7 másodpercre történő leállítására. Az indítás azonban megerősítette a választott dinamikus séma helyességét, az indítási dinamikát, az LV vezérlési folyamatokat, lehetővé tette a kísérleti adatok beszerzését az LV -re ható terhelésekről és erősségéről, az akusztikus terhelések hatásáról a rakétára és a kilövő rendszerre, és néhány egyéb adat, beleértve a működési jellemzőket valós körülmények között.
Az N1-LZ komplexum (5L) második indítását 1969. július 3-án hajtották végre, és ez is vészhelyzeten ment keresztül. Az V. P. Mishin által vezetett vészhelyzeti bizottság következtetései szerint a legvalószínűbb ok az A blokk nyolcadik motorjának oxidáló szivattyújának megsemmisülése volt, amikor belépett a nagyszínpadra.
A tesztek, számítások, kutatások és kísérleti munkák elemzése két évig tartott. Az oxidáló szivattyú megbízhatóságának javítását tartották fő intézkedésnek; a THA gyártásának és összeszerelésének minőségének javítása; szűrők felszerelése a motor szivattyúi elé, kizárva az idegen tárgyak bejutását; az A blokk farokrészének indítása előtti feltöltése és nitrogénmentesítése repülés közben, valamint freon tűzoltó rendszer bevezetése; az A blokk hátsó rekeszében elhelyezett rendszerek szerkezeti elemeinek, eszközeinek és kábeleinek bevezetése a hővédelem kialakításába; az eszközök elrendezésének megváltoztatása a túlélésük növelése érdekében; az AED parancs blokkolásának bevezetése 50 másodpercig. a hordozórakéta repülése és vészhelyzeti kivonása az indulásról áramellátás visszaállítása stb.
Az N1-LZ rakéta- és űrrendszer (6. L) harmadik indítását 1971. június 27-én hajtották végre a bal oldali kilövésből. Az A blokk mind a 30 motorja a szabványos ciklogramnak megfelelően belépett a tolóerő előzetes és fő szakaszaiba, és normálisan működött, amíg a vezérlőrendszer 50,1 másodpercre le nem kapcsolta őket. Folyamatosan 14,5 másodperccel nőtt. elérte a 145 fokot. Mivel az AED csapat 50 másodpercig blokkolt volt, a repülés 50, 1 másodpercig tartott. gyakorlatilag kezelhetetlenné vált.
A baleset legvalószínűbb oka a gurulásvezérlés elvesztése a korábban számításba nem vett zavaró pillanatok hatására, amelyek meghaladják a görgőtestek rendelkezésre álló vezérlőmomentumait. A feltárt további gördülési nyomaték az összes motor működésekor keletkezett a rakéta alsó területén lévő erőteljes örvénylevegőáram miatt, amelyet súlyosbított a rakéta aljáról kiálló motorrészek körüli áramlás aszimmetriája.
Kevesebb mint egy év alatt, M. V. Melnikov és B. A. Sokolov vezetésével 11D121 kormánymotorokat hoztak létre, amelyek biztosítják a rakéta gördülését. Oxidáló generátorgázzal és a főmotorokból vett üzemanyaggal működtek.
1972. november 23 -án a negyedik indítást a 7L számú rakétával hajtották végre, amely jelentős változásokon ment keresztül. A repülésirányítást egy fedélzeti számítógép-komplexum hajtotta végre, a Légijárműipari Tudományos Kutatóintézet által kifejlesztett girosztabilizált platform parancsai szerint. A meghajtórendszerek közé tartoztak a kormánymotorok, a tűzoltórendszer, az eszközök jobb mechanikai és hővédelme, valamint a fedélzeti kábelhálózat. A mérőrendszereket az OKB MEI (A. F. Bogomolov főtervező) által kifejlesztett kis méretű rádiótelemetriai berendezésekkel egészítették ki. A rakétának összesen több mint 13 000 érzékelője volt.
A 7L 106, 93 oldallal repült, megjegyzés nélkül, de 7 másodperc alatt. az első és a második szakasz szétválasztásának becsült ideje előtt a 4. számú motor oxidálószivattyúja szinte azonnal megsemmisült, ami a rakéta felszámolásához vezetett.
Az ötödik bevezetést 1974 negyedik negyedévére tervezték. Májusra a 8L számú rakétán végrehajtották a termék túlélését biztosító tervezési és konstruktív intézkedéseket, figyelembe véve a korábbi járatokat és további vizsgálatokat, és megkezdték a korszerűsített motorok telepítését.
Úgy tűnt, hogy előbb-utóbb a szuperrakéta hova és hogyan repül. Azonban az NPO Energiává alakult TsKBEM kinevezett vezetője 1974 májusában V. P. Glushko akadémikus, az Általános Gépgyártási Minisztérium hallgatólagos beleegyezésével (S. A. Afanasjev), a Szovjetunió Tudományos Akadémiája (M. V. Keldysh), a Minisztertanács Katonai-ipari Bizottsága (L. V. Smirnov) és az SZKP Központi Bizottsága (D. F. Ustinov) leállított minden munkát az N1-LZ komplexumon. 1976 februárjában a projektet hivatalosan lezárták az SZKP Központi Bizottságának és a Szovjetunió Minisztertanácsának rendeletével. Ez a döntés megfosztotta az országot a nehézhajóktól, és az elsőbbséget az Egyesült Államok kapta, amely bevetette az űrsikló projektet.
A Hold kutatására a H1 -LZ program keretében 1973. januárra fordított összes költség 3,6 milliárd rubelt tett ki, a H1 létrehozására pedig 2,4 milliárdot. A rakétaegységek gyártási tartaléka, a műszaki, indító- és mérőkomplexumok szinte minden berendezése megsemmisült, és a hatmilliárd rubel összegű költségeket leírták.
Bár a tervezést, a gyártást és a technológiai fejlesztéseket, az üzemeltetési tapasztalatokat és az erőteljes rakétarendszer megbízhatóságának biztosítását teljes mértékben felhasználták az Energia hordozórakéta létrehozásakor, és nyilvánvalóan széles körben alkalmazhatók lesznek a későbbi projektekben, meg kell jegyezni, hogy a a H1 -en végzett munka hibás volt. A Szovjetunió önként átadta a pálmát az amerikaiaknak, de a lényeg az, hogy sok tervezőiroda, kutatóintézet és gyár csapata elvesztette a lelkesedés érzelmi töltetét és az űrkutatás iránti odaadás érzését, amelyek nagymértékben meghatározzák az eredményt elérhetetlennek tűnő fantasztikus célokat.
