Подъемная сила вне времени

Старт ракеты Antares стал доказательством больших возможностей российского двигателя НК-33. Фото с официального сайта NASA

Сегодня исполняется 45 лет с момента первого старта легендарной советской ракеты Н-1. И хотя судьба ее оказалась печальной, благодаря дальновидности советских разработчиков новая жизнь ее двигателей шаг за шагом укрепляет общий успех отечественной космонавтики как на внутреннем, так и на внешнем рынке. 28 декабря 2013 года двигатели НК-33, которые 40 лет назад предполагалось уничтожить из-за закрытия в СССР лунной программы, обеспечили старт новейшей российской ракеты «Союз-2-1в». С помощью модернизированной разработки незадолго до этого началась и реализация проекта по запуску американской ракеты-носителя Antares. Состоявшиеся старты сделали более обоснованной перспективу восстановления двигателя НК-33 в серийном производстве. Если проект удастся реализовать, в XXI веке судьба уникальной разработки окажется гораздо более удачной, чем в советский период.

От Земли до Марса или до Луны

В проект использования советского НК-33 на современных ракетах поначалу многие не верили. Однако благодаря именно этому двигателю, правда, уже в модернизированном варианте, состоялось три блестящих запуска новой ракеты-носителя среднего класса Antares, а также принципиальный для отечественных разработчиков старт ракеты-носителя легкого класса «Союз-2-1в». Этот успех не только реабилитировал разработку времен космической гонки, но и с новой силой продемонстрировал профессионализм российских специалистов.

А ведь двигатель НК-33 создавался в 60–70-х годах конструктором Николаем Кузнецовым для первой ступени ракеты Н1-Л3, которая должна была отправиться на Луну. Главный конструктор ракетных двигателей ОАО «Кузнецов» Валерий Данильченко говорит, что у знаменитого организатора производства космической техники Сергея Королева и его коллектива поначалу возникла идея построить ракету для полета на Марс. «Потом идея была пересмотрена, а конфигурация ракеты была измена под задачи «лунного» проекта, – говорит Данильченко. – Для проекта нужны были двигатели с высокой степенью эффективности, надежности, с большой отдачей каждого килограмма топлива в тягу. Королев считал, что для этого требуется реализовать замкнутую схему двигателя, чтобы все топливные компоненты поступали через камеру сгорания, создавали повышенный удельный импульс. Королев начал искать конструктора, который бы смог приступить к подобной разработке. Он обратился к авиаконструктору Андрею Туполеву. В результате работать над проектом было предложено конструктору авиационных двигателей – Николаю Кузнецову».

«Особенность Николая Дмитриевича Кузнецова была в том, что он, помимо конструкторского таланта, оставался и великолепным организатором – он создал уникальный коллектив, который с полной отдачей работал над поставленной задачей, – вспоминает начальник отдела опытно-конструкторского бюро ОАО «Кузнецов» Александр Иванов. – Узлы двигателя создавались командой специалистов, которые работали до этого над авиационной газотурбинной техникой, именно это определило его особые свойства».

В конструкторском бюро на предприятии под названием «Почтовый ящик 276», которое специализировалось на разработке авиационных моторов, шло создание двигателей, которые затем серийно производились на заводе № 24 имени М.В. Фрунзе. Конструкция НК-33 проста, но обеспечивает высокую надежность. Минимальная стоимость подготовки производства и изготовления при высокой надежности и простоте конструкции – до сих пор один из главных секретов востребованности НК-33.

Важнейший фактор возрождения производства в Самаре – профессиональные кадры. Фото автора

Сорокалетнее ускорение двигателя

Закрытие лунной программы стало трагедией и для самой разработки, и для ее создателей. Однако то, что произошло спустя сорок лет, символично, ведь фактически состоялся отложенный триумф уникального двигателя. В 1992 году у НК-33 началась вторая жизнь: российские специалисты совместно с американской фирмой «Аэроджет» подписали протокол о применении НК-33 на ракетах-носителях США. Причем подписывал соглашение еще сам Кузнецов. Прошло 15 лет с момента подписания этого документа, прежде чем отечественные заказчики обратились к разработке. И американский, и российский проект вышли на стартовую линию практически одновременно. 2013 год стал важнейшим с точки зрения реализации работы по НК-33. В апреле прошлого года в США два модернизированных двигателя НК-33 обеспечили первый успешный старт ракеты Antares, а второй ее запуск состоялся уже 18 сентября – на МКС был доставлен первый полезный груз для экипажа станции.

Развитие этого проекта оказалось чрезвычайно важно и для РФ, и для США. Американцы в свое время обратили внимание на НК-33 по нескольким причинам, отмечает Данильченко. Эти двигатели сохранились в материальном заделе, они доработаны и не требуют большого срока воспроизводства. На отработку такого двигателя с нуля потребовалось бы много времени. Именно поэтому американские специалисты выбрали его в качестве основного для своей ракеты Antares. Ведь, по сути, дела она была создана за пять лет. Это фантастически короткий срок.

Двигатель НК-33 имеет чрезвычайно высокую надежность – 999,4. «Николай Дмитриевич Кузнецов в свое время решил доказать, насколько двигатели надежны, – рассказывает Александр Иванов. – Именно поэтому были проведены длительные испытания до отказа – НК-33 отработал без съема со стенда 16 пусков, наработал 15 тысяч секунд». Сейчас надежность двигателя подтверждена не только стендовыми огневыми испытаниями, но и его работой в полетах американского носителя Antares и российского «Союз-2-1в».

«НК-33 дождался своего космического полета, – отмечает исполнительный директор ОАО «Кузнецов» Николай Якушин. – Добиться этого удалось буквально за считаные годы – работы по американской ракете-носителю  начались примерно в 2008 году, а в 2013-м мы уже осуществили старты по программе Antares с НК-33, в этом же году состоялся и отечественный старт. НК-33 выглядит конкурентоспособным с современными разработками, по отдельным позициям даже опережая их».

Двигатели российские, идеи – советские

Реанимация проекта НК-33 для его разработчиков сегодня означает новый этап развития. «Нашему коллективу крайне важно, чтобы НК-33 был востребован и в России, – говорит Александр Иванов. – Я всегда говорю нашей молодежи: когда мы уйдем, вы будете работать с этим изделием еще долго – это источник для многих технических решений. Существующие ракетные двигатели вышли на предел своих энергетических характеристик. У НК-33 огромное будущее, и работы по его модернизации и восстановлению в серийном производстве имеют огромное значение».

 Умеренное давление в камере сгорания двигателя НК-33 – 150 атмосфер в сравнении с более высокими показателями в современных аналогах позволяет с высокой степенью надежности использовать его в пилотируемой космонавтике. Но ракетостроителей сегодня интересуют не только НК-33. Объектом внимания со стороны европейских заказчиков становится НК-39 – еще один «лунный» двигатель. С ним связывают не меньшие перспективы. Однако пока основная задача – добиться пуска НК-33 «в серию». «Этот двигатель сегодня явился тем мостиком, который выполняет миссию в рамках работы на международной космической станции, – говорит конструктор Данильченко. – Мы сохранили двигатели в чертежах и товарном заделе, сегодня наша цель – восстановить серийное производство этой разработки. Эта работа уже началась. Но эта цель реализуется уже руками молодых специалистов на современном оборудовании».

Поскольку на ракетные двигатели есть спрос, на ОАО «Кузнецов» уже сформирован график восстановления их производства. «В настоящий момент вопрос воспроизводства двигателя мы решаем совместно с Объединенной двигателестроительной корпорацией, куда входит предприятие. Мы говорим о начале поставок новых двигателей с 2017–2018 года, – отмечает Якушин. – С учетом прогноза востребованности изделий, к 2020 году мы должны выйти на уровень производства15–20 двигателей в год».