«ИНОГДА ОНИ ВОЗВРАЩАЮТСЯ» или Вторая жизнь НК-33

Игорь АФАНАСЬЕВ, Дмитрий ВОРОНЦОВ

В начале марта 2010 г. завершилась «российская серия» огневых стендовых испытаний (ОСИ) жидкостного ракетного двигателя НК-33. Выдающееся изделие, созданное под руководством Николая Дмитриевича Кузнецова, долгое время не находившее применения (причем, зачастую по причинам, далеким от техники), как кажется, сможет обрести вторую жизнь - спустя полвека после начала проектирования и через 36 лет после закрытия советской лунной программы Н-1 - Л-3, для которой оно и создавалось.

В начале 90-х, когда НК-33 «вышел из тени», им заинтересовались американцы. В 1993 г. компания «Аэроджет» (Aerojet) заключила с Самарским научно-техническим комплексом им. Н.Д. Кузнецова (в то время - куйбышевским НПО «Труд») соглашение о приобретении и маркетинге на Западе до 70 таких двигателей. Вскоре НК-33 принял участие в конкурсе на двигательную установку для первой ступени новых американских ракет-носителей «Атлас» III и … проиграл своему российскому собрату РД-180. Однако интерес к двигателю не пропал.

Дело в том, что по сочетанию высокого удельного импульса и низкой удельной массы НК-33 до сих пор остается одним из лучших образцов в мире, а его стоимость существенно ниже, чем у аналогов. Немаловажную роль играет тот факт, что даже после закрытия программы Н-1 -Л-3, Н.Д. Кузнецов сохранил (а, фактически, спас от сдачи в металлолом) огромный по нынешним временам запас двигателей, прошедших все этапы испытаний и годных к установке на летные изделия. Поэтому во второй половине 90-х самарские ЖРД привлекли внимание компании «Кистлер» (Kistler), приступившей к разработке многоразовой ракетной системы К-1. «Аэроджет» модифицировала двигатели, установив на них ряд американских элементов арматуры, применив новейшие электронные компоненты и карданный подвес. НК-33 также приобрел возможность повторного запуска, необходимую для возвращения первой ступени К-1 к месту старта. После модификации двигатель получил обозначение AJ-26 (В 2000-2003 гг. НК-33 рассматривался как двигатель первой ступени проектируемого японского легкого носителя «Гэлэкси Экспресс»).

Однако вследствие различных причин «Кистлер» в начале 2000-х практически прекратила разработку: оказавшись на грани банкротства, фирма была вынуждена пойти на слияние с компанией «Рокетплэйн» (Rocketplane), занимавшейся работами значительно меньшего масштаба в области суборбитального туризма. В 2006 г., в рамках программы коммерческих орбитальных транспортных операций COTS (Commercial Orbital Transportation Services), вновь образованная компания RpK получила от NASA контракт стоимостью 207 млн долл. на завершение разработки К-1 и демонстрацию носителя. Но 10 сентября 2007 г. Национальное управление сообщило о прекращении действия соглашения с RpK, поскольку «компания не смогла выполнять свои обязательства по причине банкротства».

В результате, в 2008 г. контракт перешел к компании OSC (Orbital Sciences Corporation), предложившей проект грузового корабля «Си гнус» (Cygnus) и ракеты-носителя «Таурус» II, в составе первой ступени которой планируется использование двух НК-33. Первый испытательный пуск ракеты с кораблем запланирован на 2011 г. Корпорация OSC также получила контракт NASA по оказанию коммерческих услуг снабжения CRS (Commercial Resupply Service) стоимостью 1,9 млрд долл. Он предусматривает доставку грузов на МКС в период с 1 января 2009 по 31 декабря 2016 гг.

Параллельно с зарубежными программами, со второй половины 90-х, различные модификации двигателя, в первую очередь форсированный вариант НК-33-1 с раздвижным соплом, рассматривались в целом ряде предложений по коренной модернизации отечественного носителя «Союз» - «Ямал», «Аврора», «Онега», «Союз-2-3».

Проект «Ямал», в частности, был инициирован в Волжском КБ корпорации «Энергия». Основным назначением носителя считалась доставка на геостационарную орбиту спутников связи, заказанных Газпромом. В 1997-1998 гг., совместно с самарским ракетно-космическим центром «ЦСКБ-Прогресс» был выпущен эскизный проект, однако он не нашел финансовой поддержки. С 1998 г. различные варианты двигателя рассматриваются в проекте «Воздушный старт».

Проектирование ракеты «Союз-2-3» началось в «ЦСКБ-Прогресс» в 2005 г. для запуска на орбиту перспективных пилотируемых кораблей и автоматических космических аппаратов. К настоящему времени работы находятся на стадии эскизного проектирования. Параллельно с 2008 г. в Самаре ведется проектирование носителя легкого класса «Союз-1» (недавно переименован в «Союз-2.1в»). Фактически, это привычный «Союз», но без «боковушек» и с НК-33 на центральном блоке, который должен опережать своего «старшего брата» в разработке. Первый пуск намечен на первый квартал 2011 г.

Таким образом, потребность в НК-33 из виртуальной превратилась в реальную. Соответственно возникла необходимость провести дополнительные ОСИ, чтобы подтвердить работоспособность двигателя после многолетнего хранения на складе, способность работать длительное время на различных, в т.ч. форсированных режимах тяги. Последнее обстоятельство важно для всех ныне рассматриваемых проектов на основе НК-33.

Первый цикл испытаний был проведен осенью 2009 г. на винтайском испытательном полигоне самарского завода «Моторостроитель». Заказчиком первого ОСИ, состоявшегося 1 октября, выступила корпорация «Аэроджет». Испытания/прошли успешно: ЖРД проработал на стенде 220 секунд.

После переборки и замены одноразовых элементов двигатель вновь был установлен на стенде. 6 октября состоялись повторные ОСИ, на этот раз в интересах как «Аэроджет», так и «ЦСКБ-Прогресс». На испытаниях присутствовали представители руководства обоих предприятий, что, видимо, вызвало «визит-эффект»: на 160-й секунде работы произошло аварийное отключение НК-33 по причине возгорания в тракте окислителя. К счастью, пожар быстро потушили; двигатель получил повреждения, но стенд и персонал не пострадали. Инцидент дал повод задуматься о возможности использования изделий, более трех десятилетий простоявших на складах. В результате было принято решение о проведении еще одного цикла испытаний.

Вторая серия ОСИ состоялась нынешней весной. 5 марта двигатель без проблем отработал на стенде 287 секунд, из них 50 - на режиме 108% номинала с соотношением компонентов 2,8 (штатное соотношение - несколько выше 2,6). Через неделю, 12 марта, испытания успешно повторились: НК-33 проработал 220 секунд на 100% тяги (соотношение компонентов - 2,8).

В принципе, параметры двигателя и пригодностьего практическою применения подтверждены. Вице-президент космических программ фирмы «Аэроджет» Джулия Ван Кпик (Julie Van Kleeck) заявила: «Выполнение испытаний на определение запасов по работоспособности является важной вехой контракта «Аэроджет» с OSC. Успех свидетельствует о надежности конструкции двигателя и его совместимости с профилем полета РН «Таурус» II».

«Успех испытаний двигателей НК-33 в России яатяется важным шагом в разработке ракеты «Таурус» II, - сказал в свою очередь исполнительный вице-президент и генеральный менеджер отдела пусковых систем OSC Рон Грейби (RonGrahe). - Работоспособность исходного двигателя теперь подтверждена и хорошо понятна, мы можем с уверенностью переходить на приемо-сдаточные испытания AJ26 в Космическом центре имени Стенниса (NASA) в штате Миссисипи, начиная с апреля». В конце февраля началась подготовка к ОСИ партии двигателей, находившихся в США.

Итак, НК-33 прошел необходимые тесты и вскоре будет отправлен в полет. Однако открытым остается вопрос возобновления серийного производства. Дело в том, что в распоряжении ракетчиков находится довольно большое, но все-таки ограниченное число летных экземпляров ЖРД. «Аэроджет» владеет 37 двигателями НК-33 и еще десятком высотных вариантов НК-43 (двигатели хранятся в штаб-квартире компании в Сакраменто, штат Калифорния). Между тем, для 33 планируемых полетов «Таурус» II требуется 66 двигателей. На складах СНТК им. Н.Д. Кузнецова имеется еще несколько десятков ЖРД, но сейчас на них претендуют российские ракетостроители. Очевидно, что наличных запасов явно недостаточно для реализации более или менее долгосрочных проектов.

Планы восстановления производства НК-33 рассматриваются уже в течение полутора десятков лет, но так и не реализованы. Например, для производства НК-33-1 в середине 2000-х планировалось воссоздать самарскую кооперацию в составе СНТК и заводов «Металлист-Самара» и «Моторостроитель». При этом мощности, необходимые для изготовления турбонасосных агрегатов предполагалось развернуть на площадях СНТК. В качестве источника финансирования рассматривалась реализация имеющихся НК-33 по цене 39 млн рублей за штуку для проекта «Союз-2-3». Однако этому плану не суждено было сбыться из-за крайне тяжелой ситуации на СНТК, которое попросту оказалось на грани банкротства. Поэтому с 2008 г. планы ориентируются на мощности «Моторостроителя», которому Роскосмос выдал лицензию на производство НК-33, и куда планировалось перевести ведущих специалистов из СНТК. Прорабатывавшийся вариант изготовления камер двигателя на Воронежском механическом заводе по экономическим и технологическим причинам был отвергнут.

В 2008 г. «Моторостроитель» и СНТК им. Н.Д. Кузнецова перешли под контроль Госкорпорации «Оборонпром», войдя в состав Объединенной двигателестроитель-ной корпорации (ОДК), которая смогла частично решить вопрос с реструктуризацией долгов и обеспечить некоторую финансовую подпитку предприятий. Однако для полноценного восстановления производства этих ресурсов недостаточно.

Не желая зависеть от нашей страны, американские партнеры рассматривают варианты организации производства двигателей в США. Теоретически для этого есть все предпосылки. «Аэроджет» располагает не только «живыми» двигателями, но и полным комплектом конструкторско-технологической документации. Нет сомнений и в квалификации персонала компании. Поэтому американцы считают, что создание производства в Соединенных Штатах - вопрос времени и денег. В частности, Джулия Ван Клик уверена, что первый серийный AJ26 американской сборки может быть выпущен спустя три года после принятия решения о производстве. Но российские специалисты думают иначе. По мнению ряда разработчиков НК-33, технологии производства двигателя настолько специфичны, что воспроизвести их в Америке будет невозможно. «Простое копирование ни к чему не приведет, в любом случае понадобится доводка изделия. Им придется заново осваивать весь производственный цикл - одних чертежей будет недостаточно», - сказал осенью 2009 г. директор комплекса качества СНТК им. Н.Д. Кузнецова С. Анисимов.

Как бы то ни было, 20 марта 2010 г. самарское телевидение заявило, что решение о возобновлении производства НК-33 на «Моторостроителе» принято. Тем не менее, проекты РН «Союз-2.1в» и «Таурус» II пока ориентированы на использование имеющихся двигателей. В частности, в ракете «Союз-2.1в» решено отказаться от применения НК-33-1 с карданным подвесом в пользу связки штатного НК-33 и рулевого двигателя РД-ОПОР. Проектирование последнего ведется в воронежском КБ химавтоматики, а первые ОСИ запланированы на апрель-май текущего года.