Борис Черток - Книга 4. Ракеты и люди. Лунная гонка
Наиболее крупной опытной работой того периода была экспериментальная комплексная отработка двигательных установок. В НИИ-229 заметно осунувшийся от свалившегося объема работ Глеб Табаков вынужден был не только руководить огневыми испытаниями двигательных установок, но и организовать изготовление самих ракетных блоков второй и третьей ступеней. По причине нетранспортабельности ступеней ракеты-носителя Н1 сварку баков второй и третьей ступеней, предназначенных для огневых стендовых испытаний, проводили на территории НИИ-229. Завод «Прогресс» наладил там свое производство. Огневые испытания проводились на специально дооборудованном «сооружении №2», которое до этого служило стендом для огневых испытаний всей «семерки». ЭУ-15 была экспериментальной установкой, моделирующей блок «Б» – вторую ступень. При запуске ее восьми двигателей развивалась суммарная тяга 1200 тс. Первый запуск состоялся только 23 июня 1968 года. Это было самое мощное огневое испытание для стенда и всей окружающей среды за все годы существования «Новостройки» начиная с 1948 года. Третья ступень – блок «В» – имитировалась установкой ЭУ-16, имевшей соответственно четыре двигателя. Это позволило провести к началу 1969 года три огневых испытания. Блок «А» со своими тридцатью двигателями так и остался не отработанным на земле. Надежность первой ступени должны были доказать стендовые огневые испытания одиночных двигателей у Николая Кузнецова в ОКБ-276.
Мишин не скрывал своего удовлетворения тем, что уговорил Королева выдать Николаю Кузнецову уникальные требования по совершенству ЖРД. Действительно, по сравнению с параметрами кислородно-керосиновых двигателей «Сатурна-5» двигатели НК-15 первой ступени Н1 имели очень высокие показатели.
Удельный импульс – основная характеристика ЖРД – у НК-15 на земле составлял 294 с, а на больших высотах – 331 с. Двигатели первой ступени «Сатурна-5» имели удельный импульс у земли 266 с и в космосе 304 с. Для получения таких показателей Кузнецов вынужден был довести давление в камере сгорания до 150 атм. Двигатели F-1 «Сатурна-5» имели давление в камере сгорания всего 70 атм.
ОКБ-276 было одним из ведущих в стране по созданию авиационных турбореактивных двигателей. Николаю Кузнецову и его специалистам казалось, что для такого высококвалифицированного коллектива разработка сравнительно простых по конструкции «горшков», какими казались ЖРД, особого труда не представит. Однако жизнь показала, что полное отсутствие опыта проектирования и культуры производства ЖРД, экспериментальной базы и, прежде всего, огневых стендов явилось основной причиной появления на первых Н1 ненадежных двигателей.
Мишин откомандировал в Куйбышев для постоянного наблюдения, контроля и помощи наших двигателистов Райкова, Ершова и Хаспекова. Райков – мой сосед по дому № 5 на улице Королева – при редких появлениях в Москве рассказывал, что в новых двигателях очень трудно добиться устойчивости горения в камерах сгорания. При таком высоком давлении надо найти способ вынести колебательную энергию из объема камеры. В ОКБ-276 это уже поняли. Самые большие трудности проявились там, где их не ждали, – в турбонасосном агрегате. Казалось бы, что уж где-где, а в турбореактивном ОКБ с турбиной и насосами справиться легче, чем с камерой сгорания, форсунками и прогорающими соплами. Иногда наблюдались мгновенные разгары кислородного насоса, которые не удавалось предвидеть никакими измерительными способами. Процесс разгара от его начала до полного разрушения двигателя длится менее одной сотой доли секунды. Нужно было не столько иметь методы раннего предупреждения дефекта, сколько исключить саму возможность такого явления. Взрыв двигателя в полете неизбежно приведет к разрушениям в ближайших окрестностях. Нельзя же устанавливать броневую защиту в хвостовой части.
– Вряд ли тут поможет ваш КОРД, – говорил мне Райков. – Ваши ребята на стендах Кузнецова установили аппаратуру КОРДа, и он часто выручает, но от таких взрывов он спасти двигатели не может.
– Мы обязаны вместе с военной приемкой, – объяснял Райков, – принимать двигатели по системе «Конрид», которая утверждена Мишиным, Кузнецовым и согласована с военной приемкой. По этой системе двигатели выпускаются партиями по шесть штук. От каждой партии военный приемщик отбирает два двигателя на огневые испытания. Если они прошли нормально, то остальные четыре из этой партии уже без всяких огневых испытаний отправляются на сборку ракетных блоков. Двигатели по использованию строго одноразовые. После огневого испытания такой двигатель для установки на ракету уже не пригоден. В этом принципиальное отличие двигателей Кузнецова от американских. На «Сатурне» каждый устанавливаемый на ракету двигатель уже заведомо прошел без переборки три огневых испытания.
– Кто же даст гарантию, – спросил я, – что в тех четырех двигателях, которые мы поставим на Н1, не сидит какой-либо технологический дефект, который проявится только при реальном режиме огневой нагрузки со всеми его вибрациями, температурами, механическими и акустическими нагружениями и прочими ракетными прелестями?
– В том-то и опасность такой системы, что абсолютной гарантии нет. Мишину я это доказывал, но предложить пока мог только ужесточение отбора. Надо считать партией восемь двигателей и четыре из них отбирать на огневые испытания, – ответил Райков.
– Значит, чтобы поставить на ракету тридцать двигателей плюс восемь плюс четыре – итого сорок два, надо будет изготовить, испытать огнем и потом выбросить тоже сорок два двигателя? По постановлению на ЛКИ положено истратить двенадцать ракет. Получается, что серийный завод должен изготовить полтысячи штатных двигателей. Так мы останемся с двигателями, но без штанов и всех остальных аксессуаров!
– Мы в Куйбышеве уже уговорили кузнецовских ребят, пока по низам, начать срочно доработку двигателя, чтобы он был многоразовым, по крайней мере выдерживал без переборки три-четыре прогона. Но это будет не скоро – года через два.
– А пока?
– Пока будем ставить по «Конриду». Последняя гипотеза неожиданных взрывов, о которой там говорят только шепотом, – смещение ротора кислородного насоса. При больших нагрузках возможны нерасчетные осевые и радиальные смещения, превышающие зазор между ротором и корпусом. В среде чистого кислорода стоит чуть чиркнуть ротором о корпус – и взрыв обеспечен.
– А может быть, все гораздо проще? В баках на стенде есть грязь или «посторонние предметы», их попадание в насос приводит к взрывам.
– Пробовали. Умышленно бросали в ТНА металлическую стружку и даже гайки, которые якобы могут оказаться в баках. И хоть бы что! ТНА их проглатывает и не кашляет.
Вот такой невеселый разговор состоялся в 1967 году с почерневшим от усталости Райковым, которого я мучил расспросами, чтобы выяснить эффективность системы КОРД. Если определять готовность лунного носителя только по отработке двигательных установок, то по этому показателю к 1968 году Н1 отставал от «Сатурна– 5» на пять лет.
Глава 7. КОРД И АТГ
Еще в самом начале проектирования Ракеты-носителя Н1 необходимость создания системы диагностики работы более чем четырех десятков двигателей трех ступеней Н1 была очевидной. От телеметрической системы контроля за параметрами двигательных установок такая система отличалась тем, что не только фиксировала состояние того или иного параметра, но выдавала команду системе управления на выключение двигателя, если контролируемые ею параметры выходили за разрешенные пределы.
Неотвратимость разработки системы КОРД своими силами становилась все более очевидной, так как все только предполагаемые смежники, которым эту разработку предлагали, сразу понимали ее ответственность, трудоемкость и бесперспективность с точки зрения лавров. После многочасовых дискуссий с ближайшими товарищами решили поручить разработку идеологической электрической схемы и ее отработку отделу Виктора Кузьмина, а конструктивную реализацию и внедрение в производство отделу Ивана Зверева. Серийное производство электронных приборов КОРДа решением ВПК было поручено Загорскому оптико– механическому заводу (ЗОМЗ) по нашей технической документации.
Изучив структуру двигательных агрегатов Кузнецова, наши электронщики решили, что они вполне способны спасти двигательную установку от пожара, взрыва и прочих бедствий, если двигателисты четко сформулируют критерии предаварийного состояния. Главный конструктор Кузнецов после настоятельных обращений Королева в конце концов определил параметры двигателей, на отклонение которых должна реагировать система КОРД.
Кузнецов и его специалисты в процессе работы меняли и перечень подлежащих контролю параметров, и критические значения, при которых система КОРД обязана передать в систему управления команду на выключение двигателя.
