ПРИРУЧИВШИЕ ВЗРЫВ
"Первые двигатели после войны были спирт-кислородные. Как у нас шутили, "Выпил — подыши!" Потом пошли керосин-кислородные, был даже создан фтор-аммиачный двигатель, но от него почти сразу в силу его токсичности отказались… — мы идём по занесённой снегом аллее между цехами химкинского завода НПО "Энергомаш" и мой Вергилий в этом путешествии, Владимир Сергеевич Судаков, начальник отдела научно-технической информации и рекламы, проводит ускоренный курс ввода в историю отечественного ракетного двигателестроения… — Сегодня мы работаем над новым горючим "ацетам".
Вне "ствола" ракеты, где наружу выглядывают лишь круглые "блюдца" сопел, ракетные двигатели удивительно похожи на церковные колокола с той лишь разницей, что "сопла" колоколов направлены вниз, к земле, а сопла ракетных двигателей, стоящих на заводских стапелях, направлены вверх, к небу. И лишь на старте, став с ракетой одним целым, они поворачиваются к земле. Ещё колокола и двигатели роднит звук. Но если колокол затапливает всё вокруг своим чистым звоном, то ракетный двигатель затапливает пространство на десятки километров таким нечеловеческим грохотом, что, кажется, само пространство рвётся в клочья с оглушающим треском и рёвом.
Представить мощь, усмирённую в громадных серых "колоколах" космических двигателей очень сложно. Сухие цифры тяги мало что скажут неискушённому читателю. И всё же одну цифру стоит привести — каждую СЕКУНДУ через двигатель РД-171 прокачивается и превращается в пламя и газ 2500 кг топлива. Каждую секунду — ДВЕ С ПОЛОВИНОЙ ТОННЫ! В теле двигателя действуют просто чудовищные, непостижимые уму силы. Например, давление очень горячего кислорода в газогенераторе достигает 600 атмосфер! Чтобы представить себе это, просто попробуйте пальцем заткнуть кран в ванной и откройте его на полную — а ведь там всего три атмосферы!
Температура в камере сгорания достигает 4000 градусов, при этом самый тугоплавкий металл на нашей планете — вольфрам имеет точку плавления в 3400 градусов. И все эти запредельные нагрузки двигатель должен выдерживать не секунду и не минуту, а как минимум два цикла работы: один — испытательный и один — на реальном запуске. Фактически, горение в камере — это один сплошной непрерывный взрыв на протяжении всего цикла работы. И создание двигателя — это мастерство усмирения взрыва и управления им.
До сих пор не утихают споры вокруг того, насколько "оригинальны" наши двигатели и какую роль в их создании сыграли немецкие конструкторы из Пенемюнде. В музее "Энергомаша" всем этим спорам приходит конец. История НПО начинается 15 мая 1929 года. В этот день была создана группа Глушко в Газодинамической лаборатории Военно-научно-исследовательского комитета при Реввоенсовете СССР.
В музее завода бережно хранятся разработки и двигатели той поры. Есть тут и изделия "немецкого" периода — "клон" трофейного двигателя "Фау-2" и несколько двигателей этого семейства, вплоть до последнего, который устанавливался на ракете Р-5. Все дальнейшие попытки модернизации упёрлись в тупик. Возможности, заложенные в конструкцию "Фау-2", были исчерпаны до конца.
Рост энергии требовал подъёма температуры внутри камеры сгорания, но рост этот был ограничен тугоплавкостью металла, из которого изготовлялось "тело" двигателя. Оно просто не выдерживало температуры и разрушалось. И тогда возникло гениальное решение, которое и вывело "глушковцев" в лидеры мирового двигателестроения. Была разработана уникальная паяно-сварная конструкция камеры сгорания двигателя. Ни о каком родстве с "немцами" тут уже речи нет.
Ракетно-космическое двигателестроение — особая отрасль, в которой не работают обычные принципы. Такие, например, как стандартный для авиации принцип резервирования, когда каждая система, каждый жизненно важный узел или блок дублируются резервным. В космонавтике, где идёт непрерывная борьба за каждый килограмм веса, дублирование просто похоронит все весовые характеристики. Поэтому в ракетно-космическом двигателестроении во главу угла положен принцип надёжности, когда любой узел, любая деталь на всех этапах производства проходят многократную строжайшую проверку, циклы испытаний и, наконец, в уже готовом, собранном виде двигатель устанавливается на специальный стенд, где под максимальной нагрузкой отрабатывает полный цикл, после чего возвращается в цех, где его отмывают, очищают, ещё раз полностью проверяют, и лишь после этого упаковывают и отправляют потребителю. Этот принцип тотальной надёжности был заложен в работу двигателистов создателем НПО "Энергомаш", легендой мирового ракетостроения, академиком Валентином Петровичем Глушко.
ЗДЕСЬ БУДЕТ ЗАВОД-САД…
Уникальность НПО в том, что требования к надёжности всех без исключения используемых в изделиях завода деталей и материалов таковы, что практически всё они — от трубопроводов, до сложнейших, уникальных насосов производятся на НПО. Но обратной стороной такой универсальности является то, что НПО вынуждено содержать все необходимые для производства циклы — от гальваники и "литейки", до электрохимической обработки, лазерной резки и сборочных стапелей, плюс к этому десятки лабораторий, измерительных и контрольных, плюс конструкторское бюро, плюс научно-испытательный комплекс, склады, хранилища, котельные, административные корпуса — всего больше шестидесяти зданий, раскинувшихся на девяносто двух гектарах. И всё это хозяйство необходимо зимой обогревать, летом охлаждать, ремонтировать и поддерживать в рабочем состоянии. А это миллионы рублей только коммунальных расходов.
Советский ВПК стоял на трёх китах плановой советской экономики, когда все ресурсы находились в руках государства — сверхдешёвом сырье, сверхдешёвой энергии и огромном государственном заказе. С тех пор изменилось очень многое. Теперь приходится закупать сырьё по коммерческим ценам, и эти цены на уникальные стали, сплавы, композиты теперь заоблачны, энергоносители и электричество с каждым годом дорожают всё больше и нет никаких признаков того, что этот процесс когда-то остановится, и госзаказ многие годы был эфемерной мечтой энергомашевцев, шла жесточайшая схватка за каждый контракт, за каждый двигатель. В этих условиях содержание такого хозяйства убивает любую рентабельность.
К тому же, за два десятилетия произошла целая революция в станкостроении и материалообработке. То, что раньше делали десятки станков, сегодня легко производит один, на что вчера уходили десятки часов работы, сегодня делается за полдня. Там где вчера стояла громада станка с двухэтажный дом, сегодня легко справляется станок размером с автомобиль "газель". На порядок выросла точность обработки, уменьшились допуски.
Но всё это почти не касалось "Энергомаша". Предыдущее руководство видело в нём лишь курицу, которая несёт золотые яйца, причём, держало эту курицу фактически на голодном пайке. Из НПО выжималась почти вся прибыль, производство не развивалось и не обновлялось. Более того, в погоне за лёгкими деньгами бывшее руководство откровенно демпинговало, продавая уникальные изделия буквально за гроши. Так двигатели РД-180 для американских ракет "Атлас" продавались американским посредникам всего за пять миллионов долларов, фактически за треть их себестоимости. Брались огромные кредиты, и к 2009 году на НПО висело почти шестьсот миллионов рублей долгов, уникальный коллектив распадался и стремительно старел. Средний возраст работающих на заводе составлял 52 года. Молодёжь не шла на копеечные зарплаты и полное отсутствие перспектив. НПО тихо умирало…
Вот в этих труднейших условиях на завод пришёл новый исполнительный директор Владимир Солнцев.
Необходима была масштабная перестройка всего производства, техническое его перевооружение, но как это сделать в условиях жесточайшего дефицита ресурсов, да ещё не останавливая производства? В других отраслях вопрос решается просто — заказ в рамках концерна перебрасывается на аналогичное производство, а старое производство просто сравнивают с землёй и рядом возводят новое. Это и дешевле, и логичнее. Но НПО "Энергомаш" уникальное производство. Аналогичных просто нет, и заказы перебросить некому, поэтому и перевоору- жаться, и перестраиваться, и производить продукцию энергомашевцам приходится одновременно.
Сегодня НПО одновременно ведёт несколько масштабных проектов:
— Серийное производство модернизированных двигателей РД-171М для первой ступени ракет "Зенит" (программы "Морской старт" и "Наземный старт, ФКП России).
— Серийное изготовление двигателей РД-180 для первых ступеней американской ракеты "Атлас 5" компании ULA
— Разработка двигателя РД-191 для первых ступеней семейства новых российских ракет "Ангара".
— Модернизация и авторский надзор за серийным изготовлением семейства двигателей РД-107 и РД-108 для первой и второй ступеней ракет "Союз" в Самаре.
— Модернизация и авторский надзор за серийным изготовлением семейства двигателей РД-253 для первой ступени ракет "Протон" в Перми.
— Модернизация и авторский надзор за двигателем РД-120 для второй ступени ракет "Зенит" (программы "Морской старт" и "Наземный старт", ФКП России).
И вот, на фоне такой огромной программы производства и испытаний нужно было начать модернизацию и перестройку производства. Это потребовало высочайшей организационной и экономической квалификации от руководства НПО. И новое руководство смогло сделать почти невозможное!
Сегодня завод похож на старый засохший дуб, из которого, вдруг, к небу потянулась молодая дружная поросль.
Новейшие, похожие на какие-то неземные аппараты из фантастических фильмов, станки соседствуют с огромными оливково-зелёными, изъеденными временем монстрами станкостроения советской поры, грязные разбитые коридоры переходов за скрипучими старыми дверями вдруг распахиваются в залитые светом софитов, стерильные, как операционные, сборочные залы, где на стапелях растут громады двигателей.
Прямо за КПП завода устремился ввысь серый бетонный пилон строящегося общежития на шестьсот мест — окончание строительства запланировано на декабрь этого года. И это тоже примета нового времени. На НПО запущена целая программа по привлечению молодёжи, и она вовсю работает! Только за прошлый год на НПО пришло больше ста молодых специалистов. Сегодня из четырёх тысяч работников завода молодёжи уже больше семисот человек. В этом году начнётся строительство дома на восемьсот квартир. Самым радикальным образом изменилась оплата труда, с 10-12 тысяч для рабочих в цехах до 30-40 тысяч сегодня. При этом уникальные специалисты получают и пятьдесят, и шестьдесят тысяч рублей!
И люди, ощущая такую заботу, отвечают на неё настоящим энтузиазмом. Когда перед НПО встала задача досрочно сдать заказ потребителю, заводчане без долгих уговоров задерживались в цехах и сдали работу вовремя…
НПО обновляется и модернизируется. По плану реконструкции через несколько лет из шестидесяти, разбросанных по огромной территории, зданий останется шесть современных корпусов, где будут сосредоточены все циклы, цеха, лаборатории и склады, а на остальной территории будет разбит парк…
Но не только производством давно разработанных моделей двигателей занимается сегодня "Энергомаш". В КБ НПО ведётся огромная научно-исследовательская работа и испытания новейших систем.
С 1999 года "Энергомаш" приступил к разработке двигателя РД-191 для унифицированного разгонного блока первой ступени нового семейства российских ракет "Ангара". И в 2011 году подписан акт об успешном завершении наземной отработки двигателя РД-191. Кроме того, принято решение о присвоении конструкторской и технологической документации литеры О1, открывающее новому двигателю путь в серийное производство.
На базе кислородно-керосиновых двигателей нового поколения конструкторы "Энергомаша" разработали проект 3-х компонентного двигателя РД-704 для перспективной авиационно-космической системы МАКС и провели испытания экспериментального трехкомпонентного ЖРД, смесительная головка которого содержит 19 форсунок. Впервые экспериментальными исследованиями была подтверждена возможность сгорания трех компонентов в одном огневом пространстве с достижением высокой эффективности горения, что доказывает принципиальную возможность создания нового поколения двигателей.
Кроме того, на предприятии ведутся работы над перспективными направлениями совершенствования ЖРД, в т.ч.:
— Исследование концепции многоразовых жидкостных реактивных двигателей.
— Исследование концепции двигателя нового направления — с замкнутым контуром привода турбины.
— Разработка принципиально нового модифицированного ракетного горючего с улучшенной реологией на основе полимерной присадки для повышения энергетических характеристик кислородно-керосиновых двигателей и тяговооруженности ракет-носителей.
— Разработка и внедрение нового высокоэффективного топлива "Ацетам" (высококонцентрированный раствор ацетилена в сжиженном аммиаке).
— Разработка, экспериментальная отработка и внедрение лазерного зажигательного устройства (ЛЗУ) для воспламенения при запуске несамовоспла- меняющихся компонентов ракетного топлива в камерах и газогенераторах жидкостных ракетных двигателей.
В планах руководства амбициозная задача сделать "Энергомаш" крупнейшим мировым центром ракетного двигателестроения.
А всё начиналось с почти игрушечного реактивного двигателя, размером и формой похожего на судейский свисток. Сегодня он почётный гость на стенде заводского музея. И глядя на него, почти невозможно поверить, что вот этот "свисток" — дедушка самого мощного на планете двигателя РД-170, разработанного для ракеты "Энергия", гордо глядящего в зенит всеми четырьмя "колоколами" своих сопел по-соседству с полкой, на которой уютно устроился "дедушка". И их разделяет вполне человеческий возраст в пятьдесят лет. И всё это было создано творческим гением академика Валентина Петровича Глушко. Глушко, человек-легенда — основоположник отечественного ракетного двигателестроения, пионер и творец отечественной ракетно-космической техники. Конструктор первого в мире электротермического ракетного двигателя, первых советских жидкостных ракетных двигателей ОРМ, семейства ракет РЛА на жидком топливе, мощных жидкостных ракетных двигателей, установленных практически на всех отечественных ракетах, летавших до настоящего времени в космос. Двигатели В.П.Глушко вывели на орбиту первый и последующие спутники Земли, космические корабли с Ю.А.Гагариным и другими космонавтами, а также обеспечили полёты к Луне и планетам Солнечной системы. Под руководством В.П.Глушко была создана уникальная многоразовая космическая система "Энергия-Буран", базовый блок долговременной орбитальной станции "Мир"…
НЕЖНОСТЬ К РЕВУЩЕМУ ЗВЕРЮ
Здесь всё удивительно и неповторимо. Здесь всё уникально и часто "в единственном экземпляре". Здесь даже действия настолько неповторимы и уникальны, что иногда похожи на какие-то шаманские ритуалы. В цехе окончательной сборки на стапеле растёт похожая на спортивный "кубок" (ещё одна ассоциация с "внешностью" двигателя) конструкция РД-180. Весь он в каких-то ярких красных "пометках", шнурках, бирках. Оказывается, так помечаются временные элементы конструкции, те, которые после полной сборки будут удалены. И это "выделение красным" всего лишнего тоже часть технологии, гарантирующей энергомашевскую надёжность. Неожиданно глаза натыкаются на надпись "заполнено парафином". Надпись на монтажном кольце — мощном стальном кольце, на котором собирается двигатель. Зачем?
Оказывается, собранный двигатель сразу из цеха отправляется в специальную "шумовую камеру", где в абсолютной тишине его будут вращать в разных плоскостях, вслушиваясь в тишину. Парафин же глушит звуки в кольце, которое не является частью двигателя. Сделано это для того, чтобы выявить любой посторонний предмет, который мог случайно попасть в двигатель при сборке: оторванная пуговица или шайба. При таком вращении "инородное тело" неизбежно "зазвенит", перекатываясь по металлу. И ведь были такие случаи! Однажды так была выявлена забытая кем-то шайба. Чтобы достать её, не разбирая двигатель, пришлось приглашать из заводской поликлиники гастроэнтеролога с эндоскопом, и с помощью опытного врача нашли и извлекли эту шайбу. Мелочь? Но давайте вспомним о диких нагрузках, которые выдерживают узлы и детали двигателя, о скоростях, с которыми движется топливо, и все вопросы отпадут сами собой.
Вообще, испытываешь удивительное чувство, когда проходишь по цехам завода, наблюдая, как рождается и создаётся космический двигатель. Как из стальных заготовок, из "сучков", "поросят", "чебурашек" — так они ласково звучат на местном ракетном "сленге" — рождаются совершенно неземные детали. Какие-то невыразимо словами сложные "шнеки" для топливных насосов, в которых непонятным образом сведены и сочетаются не сочетаемые формы. Прекрасные, похожие на огромные драгоценные ювелирные чаши, полости газогенераторов.
И всюду — микронные допуски, всюду — абсолютная надёжность.
Ещё авиационные конструкторы заметили, что только красивые самолёты летают. В этом есть своя логика. Внешняя красота всегда имеет своим содержанием совершенство конструкции. И глядя на ракетные двигатели "Энергомаша", понимаешь смысл этой поговорки. В них действительно есть какое-то необъяснимое совершенство. Лаконичность, строгость форм, выверенность архитектуры. От двигателей действительно веет какой-то неземной мощью!
И самое удивительное — то, что испытываются двигатели здесь же! В десяти минутах езды от МКАДа, почти в центре Химок всей своей неземной мощью ревут двигатели "Атласов", "Зенитов" и "Ангары". Только в прошлом году здесь прошло двадцать одно, как обозначается на языке энергомашевцев, "огневое испытание", но только их никто не слышит. Да-да! Самые мощные на планете ракетные двигатели выжимают на испытательном стенде из себя всю мощь, но в жилом квартале, в паре километров от испытательного комплекса, даже не догадываются об этом.
Тридцать лет назад здесь был возведён совершенно уникальный научно-испытательный комплекс. Точнее, сам комплекс начал строиться ещё в 1947 году, но сегодняшний комплекс был построен тридцать лет назад. Стенд устроен таким образом, что установленный на нём двигатель перед началом работы закрывают громадным бронированным щитом, по специальным каналам отработанные газы выводятся в огромный круглый бассейн, в котором огромная "крыльчатка", частично погружённая в воду, принимает на себя всю мощь реактивной струи и гасит её в воде, раскручивая её в бассейне. В итоге, за стены испытательного стенда пробивается звук, не превышающий 80 децибел — громкости играющего оркестра!
…Надо бы рассказать о людях НПО "Энергомаш", об уникальном фрезеровщике Руслане Вихтёве, который на своём новейшем пятикоординатном станке с ювелирной точностью создаёт детали, каждая из которых стоит, как автомобиль "Порше", о ведущем-инженере технологе Андрее Егорове, для которого "Энергомаш" стал судьбой и делом всей жизни, и о совсем молодом, только после МАИ, инженере-программисте Кирилле Ковшове, о выпускнике знаменитой "бауманки" Анатолии Лихванцеве, который сегодня возглавляет проект "Энергомаша" в "Сколково". Надо рассказать о том, как придя на НПО Владимир Солнцев первые свои совещания проводил в цехах, где температура тогда была близка к уличной, и как вот уже два года перечисляет половину своей зарплаты в фонд поддержки молодых специалистов. Много о ком надо рассказать, но для этого нужна целая книга. И я точно знаю, что энергомашевцы не обидятся на то, что почти весь очерк занял рассказ о ракетных двигателях. Ведь это их жизнь, их гордость. Потому что именно их двигатели поднимают человека к звёздам…
