Krievijai ļoti vajadzīgs īpaši smagas klases pārvadātājs
Pagājušajā gadā Roskosmos izsludināja konkursu par smagas klases raķetes izstrādi, pamatojoties uz esošo Angara projektu, kas cita starpā spēj nogādāt uz Mēness pilotējamu kosmosa kuģi. Acīmredzot tas, ka Krievijai trūkst īpaši smagu raķešu, kas orbītā varētu izmest līdz 80 tonnām kravas, kavē daudzus daudzsološus darbus kosmosā un uz Zemes. Vienīgā vietējā pārvadātāja ar līdzīgām īpašībām Energia-Buran projekts tika slēgts 90. gadu sākumā, neskatoties uz iztērētajiem 14, 5 miljardiem rubļu (80. gadu cenās) un 13 gadiem. Tikmēr PSRS tika veiksmīgi izstrādāta superraķete ar satriecošām veiktspējas īpašībām. "VPK" lasītājiem tiek piedāvāts stāsts par raķetes N1 tapšanas vēsturi.
Pirms darba ar H1 ar šķidruma strūklas dzinēju (LPRE) sākās pētījumi par raķešu dzinējiem, izmantojot kodolenerģiju (NRE). Saskaņā ar valdības 1958. gada 30. jūnija dekrētu OKB-1 tika izstrādāts provizorisks projekts, ko 1959. gada 30. decembrī apstiprināja S. P. Koroļevs.
Aizsardzības tehnoloģiju valsts komitejas OKB-456 (galvenais projektētājs V. P. Gluško) un OKB-670 (M. M. OKB-1 izstrādāja trīs raķešu versijas ar kodolraķetēm, un trešā izrādījās visinteresantākā. Tā bija milzu raķete ar starta svaru 2000 tonnas un kravnesību līdz 150 tonnām. Pirmais un otrais posms tika izgatavots konisku raķešu bloku iepakojumu veidā, kuriem vajadzēja būt lielam skaitam NK- 9 šķidro propelentu raķešu dzinēji ar 52 tonnu vilci pirmajā posmā. Otrajā posmā tika iekļauti četri NRE ar kopējo vilces spēku 850 tf, īpašs vilces impulss tukšumā līdz 550 kgf / kg, izmantojot citu darba vidi pie sildīšanas temperatūras līdz 3500 K.
Izredzes izmantot šķidro ūdeņradi maisījumā ar metānu kā darba šķidrumu kodolraķešu dzinējā tika parādītas papildinājumā iepriekšminētajam dekrētam "Par iespējamām kosmosa raķešu īpašībām, izmantojot ūdeņradi", ko apstiprināja SP Koroļovs 1960. gada 9. septembrī.. Tomēr turpmāko pētījumu rezultātā ir kļuvis skaidrs smago nesējraķešu lietderība visos posmos izmantot šķidro propelentu raķešu dzinējus apgūtām degvielas sastāvdaļām, kuras kā degvielu izmanto ūdeņradi. Kodolenerģija ir atlikta uz nākotni.
Grandiozs projekts
Valdības 1960. gada 23. jūnija dekrēts "Par jaudīgu nesējraķešu, satelītu, kosmosa kuģu izveidi un kosmosa izpēti 1960.-1967. Gadā" jaunas kosmosa raķešu sistēmas ar starta masu 1000-2000 tonnas laikā, kas nodrošina raķešu palaišanu. smags starpplanētu kosmosa kuģis ar masu 60-80 tonnas orbītā.
Vērienīgajā projektā bija iesaistīti vairāki dizaina biroji un zinātniskie institūti. Uz dzinējiem-OKB-456 (V. P. Gluško), OKB-276 (N. D. Kuzņecovs) un OKB-165 (AM Lyulka), uz vadības sistēmām-NII-885 (N. A. Pilyugin) un NII- 944 (VI Kuzņecovs), uz zemes komplekss - GSKB "Spetsmash" (VP Barmin), uz mērīšanas kompleksa - NII -4 MO (AI Sokolov), par tvertņu iztukšošanas un degvielas sastāvdaļu attiecības regulēšanas sistēmu - OKB -12 (AS Abramov), aerodinamiskiem pētījumiem - NII-88 (Yu. A. Mozzhorin), TsAGI (V. M. Myasishchev) un NII -1 (V. Ya. Likhushin), saskaņā ar ražošanas tehnoloģiju - V. M. Ukrainas PSR Zinātņu akadēmijas (BE Paton), NITI-40 (Ya. V. Kolupaev), rūpnīcas Progress (A. Ya. Linkov) patrons saskaņā ar stendu eksperimentālās izstrādes un modernizācijas tehnoloģiju un metodēm - NII-229 (G. M. Tabakovs) un citi.
Dizaineri konsekventi pārbaudīja daudzpakāpju nesējraķetes ar starta masu no 900 līdz 2500 tonnām, vienlaikus izvērtējot radīšanas tehniskās iespējas un valsts rūpniecības gatavību ražošanai. Aprēķini liecina, ka lielāko daļu militāro un kosmosa uzdevumu risina nesējraķete ar 70–100 tonnu kravnesību, kas tiek palaista orbītā 300 km augstumā.
Tāpēc N1 konstrukcijas pētījumiem tika pieņemta 75 tonnu kravnesība, izmantojot skābekļa-petrolejas degvielu visos raķešu dzinēja posmos. Šī lietderīgās kravas masas vērtība atbilda nesējraķetes palaišanas masai 2200 tonnu apmērā, ņemot vērā, ka ūdeņraža izmantošana kā degviela augšējos posmos palielinās kravnesības masu līdz 90–100 tonnām. tāds pats palaišanas svars. Valsts ražotņu un tehnoloģisko institūtu tehnoloģisko dienestu veiktie pētījumi ir parādījuši ne tikai tehniskās iespējas izveidot šādu nesējraķeti ar minimālām izmaksām un laiku, bet arī nozares gatavību tās ražošanai.
Tajā pašā laikā tika noteiktas LV vienību un II un III bloku eksperimentālās un stenda pārbaudes iespējas uz esošās eksperimentālās bāzes NII-229 ar minimālām izmaiņām. LV palaišana bija paredzēta no Baikonuras kosmodroma, kuram tur bija jāizveido atbilstošas tehniskās un palaišanas struktūras.
Tika izskatītas arī dažādas izkārtojuma shēmas ar pakāpienu šķērsvirzienu un garenisko sadalījumu, ar gultņiem un nesošām tvertnēm. Rezultātā tika pieņemta raķešu shēma ar šķērsenisku posmu sadalījumu ar piekārtām sfēriskām degvielas tvertnēm ar vienblokiem, ar vairāku dzinēju iekārtām I, II un III pakāpē. Dzinēju skaita izvēle vilces sistēmā ir viena no nesējraķetes radīšanas pamatproblēmām. Pēc analīzes tika nolemts izmantot dzinējus ar vilces spēku 150 tonnas.
Pārvadātāja I, II un III posmā tika nolemts uzstādīt sistēmu KORD organizatorisko un administratīvo darbību uzraudzībai, kas izslēdza dzinēju, kad tā kontrolētie parametri novirzījās no normas. Nesējraķetes vilces un svara attiecība tika noteikta tā, ka viena dzinēja neparastas darbības laikā sākotnējā trajektorijas posmā lidojums turpinājās, un pirmā posma lidojuma pēdējās daļās varēja sasniegt lielāku dzinēju skaitu. izslēgt, neskarot uzdevumu.
OKB-1 un citas organizācijas veica īpašus pētījumus, lai pamatotu propelenta komponentu izvēli, analizējot iespējamību tos izmantot nesējraķetē N1. Analīze parādīja ievērojamu lietderīgās slodzes masas samazināšanos (ar nemainīgu palaišanas masu), pārejot uz augstas viršanas temperatūras degvielas komponentiem, kas ir saistīts ar zemām īpatnējās vilces impulsa vērtībām un degvielas tvertņu un spiediena gāzu masa šo komponentu augstāka tvaika spiediena dēļ. Dažādu degvielas veidu salīdzinājums parādīja, ka šķidrais skābeklis - petroleja ir daudz lētāks nekā AT + UDMH: attiecībā uz kapitālieguldījumiem - divas reizes, izmaksu ziņā - astoņas reizes.
Nesējraķete H1 sastāvēja no trim posmiem (A, B, C bloki), kas savstarpēji savienoti ar pārejas kopņu tipa nodalījumiem, un galvas bloku. Strāvas ķēde bija rāmja apvalks, kas uztver ārējās slodzes, kura iekšpusē atradās degvielas tvertnes, dzinēji un citas sistēmas. I posma vilces sistēma sastāvēja no 24 NK-15 (11D51) dzinējiem ar 150 tf vilces spēku zemē, kas izvietoti gredzenā, II posms-astoņi vienādi dzinēji ar augsta augstuma sprauslu NK-15V (11D52), III posms- četri NK- 19 (11D53) ar sprauslu lielā augstumā. Visi dzinēji tika slēgti.
Kontroles sistēmas, telemetrijas un citu sistēmu instrumenti tika izvietoti īpašos nodalījumos atbilstošos posmos. LV tika uzstādīts uz palaišanas ierīces ar atbalsta papēžiem gar pirmā posma beigu perifēriju. Pieņemtais aerodinamiskais izkārtojums ļāva samazināt nepieciešamos vadības momentus un izmantot nesējraķetes pretējo dzinēju vilces neatbilstības principu, lai kontrolētu soli un rites. Tā kā nav iespējams pārvadāt veselus raķešu nodalījumus ar esošajiem transportlīdzekļiem, ir pieņemts to sadalījums pārvietojamos elementos.
Pamatojoties uz N1 LV posmiem, bija iespējams izveidot vienotu raķešu sēriju: N11, izmantojot N1 LV II, III un IV pakāpi ar sākuma masu 700 tonnas un lietderīgo slodzi 20 tonnas. AES orbītā ar 300 km augstumu un N111, izmantojot N1 LV III un IV pakāpi un raķetes R-9A II pakāpi ar 200 tonnu palaišanas masu un 5 tonnu lietderīgo slodzi satelītu orbītā 300 km augstumā, kas varētu atrisināt plašu kaujas un kosmosa misiju klāstu.
Darbs tika veikts tiešā S. P. Koroleva, kurš vadīja Galveno dizaineru padomi, un viņa pirmā vietnieka V. P. Mišina uzraudzībā. Projektēšanas materiālus (kopā 29 sējumus un 8 pielikumus) 1962. gada jūlija sākumā izskatīja ekspertu komisija, kuru vadīja PSRS Zinātņu akadēmijas prezidents M. V. Keldišs. Komisija atzīmēja, ka LV H1 pamatojums tika veikts augstā zinātniskā un tehniskā līmenī, tas atbilst prasībām attiecībā uz LV un starpplanētu raķešu konceptuālo dizainu, un to var izmantot kā pamatu darba dokumentācijas izstrādei. Tajā pašā laikā komisijas locekļi M. S. Rjazanskis, V. P. Barmins, A. G. Mrykins un daži citi runāja par nepieciešamību iesaistīt OKB-456 nesējraķešu dzinēju izstrādē, taču V. P. Gluško atteicās.
Pēc abpusējas vienošanās dzinēju izstrāde tika uzticēta OKB-276, kurai nebija pietiekamas teorētiskās bagāžas un pieredzes šķidro propelentu raķešu dzinēju izstrādē, gandrīz nepastāvot eksperimentālai un stenda bāzei.
Neveiksmīgi, bet auglīgi pārbaudījumi
Keldišas komisija norādīja, ka H1 primārais uzdevums ir tās izmantošana kaujas nolūkos, taču turpmākā darba gaitā superraķetes galvenais mērķis bija kosmoss, pirmkārt, ekspedīcija uz Mēnesi un atgriešanās uz Zemes. Lielā mērā šāda lēmuma izvēli ietekmēja ziņojumi par Saturn-Apollo pilotējamo Mēness programmu ASV. 1964. gada 3. augustā PSRS valdība ar savu dekrētu nostiprināja šo prioritāti.
1962. gada decembrī OKB-1 iesniedza GKOT "Sākotnējos datus un tehniskās pamatprasības raķetes N1 palaišanas kompleksa projektēšanai", kas saskaņots ar galvenajiem projektētājiem. 1963. gada 13. novembrī PSRS Tautsaimniecības Augstākās padomes Komisija ar savu lēmumu apstiprināja starpresoru grafiku, lai izstrādātu konstrukcijas kompleksa konstrukcijas dokumentāciju, kas nepieciešama LV N1 lidojuma testēšanai, izņemot pati būvniecība un materiāli tehniskais atbalsts. MI Samohins un AN Ivanņikovs uzraudzīja testa vietas izveidi OKB-1 SP Koroļeva ciešā uzraudzībā.
Līdz 1964. gada sākumam kopējais darba atlikums no plānotā laika bija viens līdz divi gadi. 1964. gada 19. jūnijā valdībai bija jāatliek LCI sākums uz 1966. gadu. Raķetes N1 lidojuma konstrukcijas pārbaudes ar LZ sistēmas vienkāršotu galvas bloku (ar 7K-L1S bezpilota kosmosa kuģi LOK un LK vietā) sākās 1969. gada februārī. Līdz LKI sākumam tika veikta vienību un mezglu eksperimentāla pārbaude, B un V bloku stenda testi, testi ar 1M raķetes prototipu tehniskās un starta pozīcijās.
Pirmā raķešu un kosmosa kompleksa N1-LZ (Nr. ЗЛ) palaišana no labā borta 1969. gada 21. februārī beidzās ar negadījumu. Otrā dzinēja gāzes ģeneratorā notika augstfrekvences vibrācijas, aiz turbīnas izplūda spiediena noņemšanas caurule, izveidojās sastāvdaļu noplūde, astes nodalījumā sākās uguns, kā rezultātā tika pārkāpts motora vadība sistēma, kas izdeva nepatiesu komandu izslēgt dzinējus uz 68,7 sekundēm. Tomēr palaišana apstiprināja izvēlētās dinamiskās shēmas pareizību, palaišanas dinamiku, LV kontroles procesus, ļāva iegūt eksperimentālus datus par slodzēm uz LV un tās stiprumu, akustisko slodžu ietekmi uz raķeti un palaišanas sistēmu, un daži citi dati, tostarp ekspluatācijas raksturojums reālos apstākļos.
Otrā N1-LZ kompleksa (Nr. 5L) palaišana tika veikta 1969. gada 3. jūlijā, un tā arī piedzīvoja ārkārtas situāciju. Saskaņā ar V. P. Mišina vadītās ārkārtas komisijas slēdzienu, visticamāk, iemesls bija A bloka astotā dzinēja oksidētāja sūkņa iznīcināšana, ieejot galvenajā stadijā.
Testa, aprēķinu, izpētes un eksperimentālā darba analīze ilga divus gadus. Par galvenajiem pasākumiem tika atzīta oksidētāja sūkņa uzticamības uzlabošana; THA ražošanas un montāžas kvalitātes uzlabošana; filtru uzstādīšana motora sūkņu priekšā, izņemot svešķermeņu iekļūšanu tajā; A bloka astes daļas uzpildīšana pirms izlaišanas un slāpekļa attīrīšana lidojuma laikā un freona ugunsdzēšanas sistēmas ieviešana; A bloka pakaļējā nodalījumā esošo sistēmu konstrukcijas elementu, ierīču un kabeļu ieviešana termiskās aizsardzības projektēšanā; mainīt ierīču izvietojumu tajā, lai palielinātu to izturību; AED komandas bloķēšanas ieviešana līdz 50 s. nesējraķetes lidojums un avārijas izņemšana no starta, atiestatot barošanas avotu utt.
Trešā raķešu un kosmosa sistēmas N1-LZ (Nr. 6L) palaišana tika veikta 1971. gada 27. jūnijā no palaišanas pa kreisi. Visi 30 bloka A dzinēji nonāca sākotnējās un galvenās vilces pakāpes režīmā saskaņā ar standarta ciklogrammu un darbojās normāli, līdz vadības sistēma tos izslēdza uz 50,1 s. Nepārtraukti palielinājās par 14,5 s. sasniedza 145 °. Tā kā AED komanda tika bloķēta līdz 50 sekundēm, lidojums bija līdz 50, 1 s. kļuva praktiski nevaldāms.
Visticamākais avārijas cēlonis ir rullīša kontroles zaudēšana sakarā ar iepriekš neuzskaitīto traucējošo momentu darbību, kas pārsniedz ruļļu korpusu pieejamos vadības momentus. Atklātais papildu rites moments radās, darbojoties visiem dzinējiem, pateicoties spēcīgai virpuļveida gaisa plūsmai raķetes apakšējā zonā, ko pasliktināja plūsmas asimetrija ap dzinēja daļām, kas izvirzītas no raķetes apakšas.
Nepilna gada laikā M. V. Meļņikova un B. A. Sokolova vadībā tika izveidoti 11D121 stūres dzinēji, lai nodrošinātu raķetes ruļļu kontroli. Viņi darbojās ar oksidējošu ģeneratora gāzi un degvielu, kas ņemta no galvenajiem dzinējiem.
1972. gada 23. novembrī tika veikta ceturtā palaišana ar raķeti Nr. 7L, kas piedzīvoja būtiskas izmaiņas. Lidojuma vadību veica borta datoru komplekss saskaņā ar Žirostabilizētās platformas komandām, kuras izstrādāja Gaisa kuģu rūpniecības zinātniskais pētniecības institūts. Piedziņas sistēmās bija stūres dzinēji, ugunsdzēšanas sistēma, uzlabota ierīču mehāniskā un termiskā aizsardzība un borta kabeļu tīkls. Mērīšanas sistēmas tika papildinātas ar maza izmēra radio telemetrijas iekārtām, kuras izstrādāja OKB MEI (galvenais dizainers A. F. Bogomolovs). Kopumā raķetē bija vairāk nekā 13 000 sensoru.
Nr. 7L lidoja par 106, 93 p. Bez komentāriem, bet 7 s. pirms paredzamā pirmā un otrā posma atdalīšanas laika gandrīz uzreiz notika dzinēja Nr. 4 oksidētāja sūkņa iznīcināšana, kā rezultātā raķete tika likvidēta.
Piektā palaišana bija paredzēta 1974. gada ceturtajā ceturksnī. Līdz maijam raķetē Nr.8L tika īstenoti visi projektēšanas un konstruktīvie pasākumi, lai nodrošinātu produkta izturību, ņemot vērā iepriekšējos lidojumus un papildu pētījumus, un tika sākta modernizēto dzinēju uzstādīšana.
Šķita, ka agri vai vēlu superraķete lidos kur un kā tam vajadzētu. Tomēr ieceltais TsKBEM vadītājs, kas 1974. gada maijā pārveidojās par NPO Energia, akadēmiķis V. P. Gluško, ar Vispārējās mašīnbūves ministrijas klusu piekrišanu (S. A. Afanasjevs), PSRS Zinātņu akadēmija (M. V. Keldišs), Ministru padomes militāri rūpnieciskā komisija (L. V. Smirnovs) un PSKP CK (D. F. Ustinovs) pārtrauca visu darbu pie kompleksa N1-LZ. 1976. gada februārī projekts tika oficiāli slēgts ar PSKP CK un PSRS Ministru padomes dekrētu. Šis lēmums atņēma valstij smagos kuģus, un prioritāte tika nodota Amerikas Savienotajām Valstīm, kuras izvietoja kosmosa kuģa projektu.
Kopējie izdevumi Mēness izpētei H1 -LZ programmas ietvaros līdz 1973. gada janvārim sasniedza 3,6 miljardus rubļu, H1 radīšanai - 2,4 miljardus. Raķešu vienību ražošanas rezerve, gandrīz viss tehnisko, palaišanas un mērīšanas kompleksu aprīkojums tika iznīcināts, un izmaksas sešu miljardu rubļu apmērā tika norakstītas.
Lai gan nesējraķetes Energia izveidē tika pilnībā izmantota konstrukcija, ražošana un tehnoloģiju attīstība, ekspluatācijas pieredze un jaudīgas raķešu sistēmas uzticamības nodrošināšana, un, protams, tā tiks plaši izmantota turpmākajos projektos, jāatzīmē, ka izbeigšana darbs pie H1 bija kļūdains. PSRS labprātīgi atdeva plaukstu amerikāņiem, taču galvenais ir tas, ka daudzas dizaina biroju komandas, pētniecības institūti un rūpnīcas ir zaudējušas emocionālo entuziasma lādiņu un uzticības sajūtu kosmosa izpētes idejām, kas lielā mērā nosaka sasniegumu šķietami nesasniedzamus fantastiskus mērķus.
