소비에트 디자이너들의 전투가보다 나은 로켓 엔진을 만드는 방법
45 년 전, 소련의 과학자들은 달에 비행하기 위해 초 중량의 로켓을 만들려고 과감한 시도를했습니다. 이 시도는 성공하지 못했고 우리는 미국인들에게 "달의 경주"를 잃어 버렸습니다. 그러나 이제는 같은 미국인들이 소련의 달 탐사선으로 우리 나라에서 만들어진 로켓 엔진에 맞춰 서 있습니다.
지난 세기 중반은 소 지구와 가까운 우주 개발에있어서 소련과 미국 간의 도박 경쟁의시기였습니다. 주요 "상"은 달이었습니다. 따라서 노력과 예산을 낭비하지 않고 양국의 설계자는 남자를 달 표면으로 데려와 그를 데려 오는 여분의 로켓을 만들기 위해 경쟁했습니다. 소련에서, H1-L1는 OKB-1에서 세르게이 파블로 비치 코롤 레프 (Sergei Pavlovich Korolev)가 처음 개발 한 바실리 파블로 비치 미신 (Vasily Pavlovich Mishin)이 사망 한 후 로켓이되었습니다. 미국에서, 똑같이 전설적인 독일 디자이너 Werner von Braun (그의 평생 동안 미국 우주 프로그램 전체의 "아버지"로 불리기 시작한)이 만든 Saturn-5.
이야기 관대 한 분위기를 용납하지 않는다. 미국인들이 경주에서 우승했습니다. 선상의 Apollo-510를 장착 한 SA-4는 9 11 월 1967의 첫 테스트 비행을 시작했으며, 1 년 반 후인 7 월 1969은 미국 최초의 유인 로켓으로 이미 달에 앉았습니다. 소련 21 2 월, 1969, 단지 "달의"시험 발사를 시작했다. 그리고 미국 발사가 끝난 직후 (12 월 7에서 1972에서 Apollo 프로그램의 마지막 비행이있었습니다) 소련의 음력 프로그램이 축소되었습니다.
그러나 Н1-Л1 로켓에서 작업하는 동안 만들어진 과학적이고 기술적 인 토대가 사라지지 않았습니다. 유명한 소련의 디자이너 Nikolai Kuznetsov가이 로켓을 위해 설계하고 제작 한 로켓 엔진은 러시아와 미국이 모두 필요로하는 매우 성공적인 것으로 나타났습니다.
"위대한 노인들"의 전투
지난 세기의 40-80 년에 떨어지는 창조적 인 생각의 절정이었던 최고의 소비에트 군대 디자이너의 세대는 종종 "훌륭한 노인들의 세대"라고 불린다. 우리 조국의 "방패막"을 만든 것이 그들의 마음이었습니다. 사실 현대 러시아에서의 군사 기술 사상의 발전은 여전히 그들의 발전이었습니다. 이 pleiad에는 두 명의 위대한 소비에트 엔진 건축자인 Nikolai Dmitrievich Kuznetsov와 Valentin Petrovich Glushko의 이름이 있습니다. 첫 번째 설계자의 가스 터빈 엔진에서, 전략 폭격기는 여전히 가즈프롬 가스 펌프 장치의 "청색 금"을 날려 보내고 있습니다. 두 번째 디자이너의 로켓 엔진에, 사실 모든 소련과 러시아의 우주 조종사가 하늘로 날아갔습니다. 그들은 다른 분야에서 일한 것처럼 보일 것입니다. 그러나 역사상 두 명의 소련 학자들이 서로 교차 해 나가는 순간이있었습니다.
이것은 우주 차량 및 차량의 최고 소비에트 디자이너 세르게이 파블로 비치 코롤 레프 (Sergei Pavlovich Korolev)가 달로 날아 오도록 설계된 새로운 소련 로켓을 만들기 시작한 1959 년에 일어났다. 그 직전에 Glushko는 핵탄두를 장착 한 R-5M 탄도 미사일을위한 액체 로켓 엔진 (LRE)에 대한 작업으로 인해 Socialist Labor of Hero라는 타이틀을 받았습니다. 그러나 구소련의 "달"로켓의 276 단계 모두에 대해 로켓 엔진을 생성하는 작업은 예상치 못하게 Glushko가 아니라 실험 공장 No.XNUMX (Kuybyshev시)의 헤드 및 총괄 디자이너 인 Nikolai Kuznetsov (예 : 터보프롭 및 터보 제트 엔진의 개발 및 생산 전문) 인 Nikolai Kuznetsov에게 예기치 않은 영향을 미칩니다. 를 위해 항공. Korolev와 Glushko 사이의 어려운 개인적 관계 또는 로켓 디자이너가 산소 등유 엔진을 필요로했으며 엔진 디자이너가 heptyl-amyl을 고집했다는 사실 이이 말의 변화를 일으킨 원인은 확실하지 않습니다 ... 그러나 사실은 첫 번째 시험 당시 남아 있습니다. Nikolay Kuznetsov는 Kuibyshev Motor Plant에서 초대형 "달"American Saturn-5 로켓 비행에 대한 벤치 테스트를 작성하고 성공적으로 수행했습니다. 소련 N1 달 로켓-L1의 각 단계에 대한 로켓 엔진의 네 가지 새로운 유형. 1971 년까지이 로켓의 비행 시험 (33 번 시작) 중에 NK-43, NK-39, NK-31 및 NK-XNUMX 코드가 완성되었습니다. 그러나이 엔진은 시리즈에 들어 가지 않았습니다.
소비에트 음력 프로그램의 수석 이데올로기 인 세르게이 파블로 비치 코롤 레프 (Sergei Pavlovich Korolev)는 1 월 1966에서 사망했다. 3 년 후 미국 최초의 우주 비행사가 달에 도착한 것으로 알려졌습니다. 1974에서는 OKB Glushko와 "후임자"Korolyov Vasily Mishin이 이끄는 디자인 국을 기반으로 NPO Energia가 만들어졌습니다. Valentin Glushko는 감독 겸 일반 디자이너로 그를 이끌고 있습니다. 그 후 소련의 H1-L1 로켓에 대한 작업이 마침내 닫히고 Energia는 재사용 가능한 우주 시스템 Energia-Buran에 대한 아이디어를 개발하기 시작했습니다. 같은 해 1974에서 소련 방위위원회는 Kuybyshevsky OKB-276에게 로켓 엔진에 대한 추가 작업을 중단하고 가스 시추 용 가스 터빈 엔진의 설계에 완전히 몰두하여 서부 시베리아에서 자본주의 유럽으로 소련 가스를 곧 추격 할 것입니다. 이미 N33-L43 로켓 용 Kuibyshev에서 제조 된 NK-1 및 NK-1 엔진 중 수백 개가 파괴 명령을 받았습니다.
완고한 장군
그러나 Nikolai Kuznetsov는 당과 정부의 명령의 절반 만 수행했습니다. 그는 정말로 날고 있고 우리 나라의 모든 전략 항공기를 계속 비행 할 엔진을 만들었습니다. 가스프롬의 가스 펌핑 유닛의 1/3의 전력은 여전히 쿠즈 네 소프 스크 가스 터빈 엔진에 의해 제공됩니다. 또한 Kuznetsov의 지도력하에 지난 세기의 70 중반 Kuibyshev 엔진 하우징 부시의 기업들은 Soyuz 중형 발사 차량 인 RD-107A / RD-108A의 다양한 변형의 첫 단계와 두 번째 단계를위한 Glushkov 엔진의 대량 생산을 확립했습니다. 그리고 시간이 지남에 따라 9 이상의 액체 제트 엔진이 Kuibyshev에서, 그리고 Samara에서 건설되었습니다.
그러나 소련 사회주의 연방 공화국 과학 아카데미의 설계 및 정회원 인 ND 쿠즈 네 소프는 당과 정부의 직접적인 명령에도 불구하고 NK-33과 NK-43와 같은 미사일 "자손"을 제거하지 않았다. 그는 특별한 방법으로 그것들을 보전하고 그들을 엿보는 눈에서 멀리 숨겼다. 이후 20 년 동안이 작업에 참여한 한 사람 만이 사마라 주변의 한적한 지역에서 약 100 개의 고유 항목이 기다리고 있음을 알게되었습니다.
이 시간은 1992 년이되었습니다. 3 년 전 쿠즈 네프 스키 (Kuznetsovsky) 로켓 엔진의 주요 상대 인 발렌틴 파블로 비치 글루 시코 (Valentin Pavlovich Glushko)가 사망했다. 그는 여전히 장대 한 창조물의 비행을 보았습니다 - MTC "Buran"과 함께 무거운 로켓 "에너지". 그러나 소련은 우리의 눈과 그것의 정치적 리더십에 차질이났습니다. 사실, 그것은 더 이상 우주에 달려 있지 않았습니다. 이 때까지, 설계 사무소, 엔진 제조 기업, 로켓 - 건설업자, 사역 부서 및 산업 간의 오래된 관계 시스템은 이음새를 깨뜨리고있었습니다. 예를 들어 예전에는 폐쇄 된 기업이 제품으로 국제 무대에 입장 할 수있었습니다. 그리고 Nikolai Kuznetsov는이를 이용했습니다. 그는 1992 모스크바에서 개최 된 최초의 국제 Aviadvigatel 전시회에서 자신의 로켓 엔진을 "둥근 천장"에서 꺼내 일반 대중에게 선보였습니다. 이 제품들은 세계 공동체에 폭탄의 영향을 끼쳤습니다. "이 엔진의 독창성은 그것이 로켓이 아니라 항공 디자인 국에 의해 만들어 졌다는 것입니다. 그리고이 특이성은 모든 것에 나타난다. 예를 들어, 대부분의 로켓 엔진은 수십, 수백 개의 파이프 라인에 얽혀 있습니다. 그리고 우리 엔진에는 실제적으로 아무 것도 없습니다. 실제로 NK-33 디자인의 일부는 이전에 Kuznetsov (예 : NK-12)에서 제작 한 터보 제트 엔진입니다. 미국인이이 설계도를 보았을 때 그들은 머리를 움켜 쥐며 이렇게 말했습니다. "우리는 수십 년 동안이 계획을 둘러 봤습니다. 그것을 구현하는 방법을 알고있었습니다. 쿠제 네 소프 (Kuznetsov) 로켓 엔진의 수석 설계자 인 발레리 다니 첸코 (Valery Danilchenko)는 Expert Online을 통해 미국인과의 첫 만남에 대한 인상을 공유했습니다.
또한 Kuznetsovskiye 엔진은 설계 및 재료 개선에 돈을 낭비하지 않았으므로 최고의 신뢰성을 보였습니다. 설계자들에 따르면,이 단계에서 100 엔진은 "불에 타"(즉, 효과가 있음)되었다. 이것은 러시아와 외국 로켓 엔진 개발자가 테스트 과정에서 지금 구울 수있는 것보다 훨씬 큰 수치이다. 그러나 Kuznetsov 교수는 "Lunar"로켓의 첫 번째 단계에서 작동하도록 설계된 NK-33 엔진 중 하나가 스탠드에서 분리되지 않고 총 4 시간 이상 (!) 동안 작동하도록했습니다. 비교를 위해 업그레이드 된 NK-33가 현재 가동중인 American Antares 로켓의 첫 번째 단계의 예상 작동 시간은 230 초입니다. 이 시간 동안 두 개의 엔진이 로켓을 107 킬로미터 높이까지 던졌습니다. 이러한 신뢰성, 재사용 가능한 사용 및 추력 대 질량의 매개 변수는 여전히 세계에서 로켓 엔진이 하나도 없습니다.
모터 리턴
미국에 대한 언급은 우발적 인 것이 아닙니다. 그 당시 미국인들은 가볍고 중산층의 경계에서 일하는 새로운 상용 부스터 (PH)가 필요했습니다. 따라서 1993 여름에 이미 Tara-33 PH (Antares) 추진 시스템의 일환으로 NK-2 사용에 관한 협약이 사마라 엔진 제조업체와 미국 회사 인 Aerojet 사이에서 체결되었습니다. 이를 위해 미국인들은 사마라에 보관되어있는 주식에서 47 엔진 NK-33과 NK-43을 구입했습니다 (1 품목 당 1 백만 달러). 위대한 디자이너가 독창적 인 제품을 가장 많이 팔리는 것은이 결정을 모호하게 만듭니다. 더 이상 니콜라이 Dmitrievich 자신에게 물을 수 없다 - 그는 1995 년 사망했다. 그러나 그를 아는 사람들의 리뷰에 따르면 미국인들에게 NK-33 엔진의 주식의 절반을 판매하는 주된 동기는 돈이 아니었다. 그는 단지 엔진이 마침내 비행하기를 원했고 ...
그리고 미국인들은 실제로 현대화 된 형태로 우주에 그것을 모았습니다. 특히, 도장을 교체하고, 제어 시스템을 업데이트하고, 엔진을 미국의 등유에 맞게 조정하고 추력 벡터링을 제어하는 카단 조인트를 장착했습니다. 그리고이 형태로, 소련 디자이너의 발명품은 미국에서 인증을 받았으며 NK-33 / AJ-26이라는 이름을 받았습니다. 이 작업은 Aerojet 전문가가 사마라 과학 기술 컴플렉스의 설계자와 함께 수행했습니다. Kuznetsova (SNTK them. Kuznetsov), 나중에 SNTK. Kuznetsova는 통합 엔진 회사 인 Kuznetsov의 전문가와 함께 직렬 공장 "Motorostroitel"에 다시 연결되었습니다. 이 엔진 업그레이드 작업의 대부분은 2008-2012 기간 동안 수행되었습니다. "비행 테스트에 NK-33을 입력하는 활동은 5-6 년 동안 지속되었지만 올해의 95 엔진에서 엔진의 기술적 특성을 확인하고 엔진 성능을 확인했습니다. 그리고 국내와 미국의 프레임 워크에서 프레임 워크에있는 NK-33 프로젝트는 거대한 개발 작업을 수행했습니다. 엔진의 현대화의 일부로서 기술 특성의 수준을 새로운 수준으로 끌어 올린 추가 설계 솔루션이 구현되었습니다. 미국의 옵션에 관해서는 추력의 108 퍼센트로, 미국 전문가들은 추력 벡터 제어로 엔진을 보완했습니다. 러시아 프로젝트에 따르면,이 엔진은 새로운 비행 조건에 맞게 개조 된 것입니다. "라고 전문가 온라인상의 Kuznetsov Association의 전무 이사 인 Nikolay Yakushin은 말했습니다.
3 개의 작은 NASA PhoneSat 인공위성과 1 개의 상업용 나노 위성을 가진 최초의 안타레스 비행은 미국 동해안에있는 월 플스 섬의 우주 정거장에서 21에서 22까지의 밤에 이루어졌습니다. 이 RN은 2013 톤까지 무게가 나가는 페이로드를 낮은 기준 궤도에 진입 시키도록 설계되었으며, 민간 기업인 궤도 과학 공사 (OSC) 인 개발자는 이미 NASA와 5,5 억 계약하에 계약을 맺어 8 개의 로켓 우주선을 만들었습니다. 국제 우주 정거장화물. 3,5에서는 2013의 성공적인 Antares 상용 비행이있었습니다.
러시아에서는 NK-33 엔진을 탑재 한 캐리어 로켓의 첫 발사가 2013 년 12 월에있었습니다. 2 톤의 페이로드에있는 Soyuz-1-3 B PH는 NK-33A라는 문자로 업그레이드 된 NK-33 엔진의 추진 시스템을 기반으로했습니다. 로켓 개발 업체 및 제조업체는 TsSKB-Progress (Samara)입니다. 특히이 엔진의 새로운 경량급 "Soyuz"는 배선, 드라이브, 점화 시스템 등 거의 30 위치가 대체되고 개선되었습니다. 발사 지점은 Plesetsk Cosmodrome입니다. 또한 TsSKB-Progress는 현재 Soyuz-2-3 PH에서 4 개의 Glushkovsky RD-11A 엔진이 하나의 NK-12-107와 결합 된 33-1 톤의 페이로드로 작업하고 있습니다. 러시아에는 5 개의 엔진 NK-20 (제어 된 추력 벡터링 포함)이있는 33 톤의 하중을 지닌 프로젝트 및 중장비 PH 클래스가 있습니다.
프로젝트 경제학
NK-33 엔진에 대한 미국인과 러시아인의 현재 동기는 이해할 수 있습니다. 미국의 경우 페가수스 (Pegasus), 토러스 (Taurus), 펠리칸 (Pegasus) 등이 로켓 발사기 (5 톤 이하의 우주선)로 우주 탐사를 시작한 이래로 경량 발사체를 "운반"하기위한 세계 시장에 대한 제안이 많습니다. Minotaur, Delta 11 (7320 및 7420 모델), 인도의 Falcon - 이스라엘의 다양한 구성에서 PH PSLV - PH Shavit. 유럽인들은 베가에게 큰 희망을 품고 있습니다. 브라질은 우크라이나와 함께 코스모스 -4에 올랐다. 가벼운 RN은이란, 북한, 한국 및 일본에서 만들어집니다. 적극적으로 폐 PH 중국의 주제에 작동합니다.
그러나 미국인들에게 NK-33 러시아어 엔진을 PH에 사용하는 문제는 무엇보다도이 엔진의 비용, 신뢰성 및 효율성의 최적 조합의 측면에서 중요합니다. NK-33 엔진은 세계에서 가장 신뢰할 수있는 로켓 엔진 중 하나이며 질량 비율에 대한 추력 측면에서 리더입니다. 현대적인 요구 사항에 따라 대량 생산되는 "현대화 된"제품의 가격 NK-33은 다른 디자이너 및 제조업체의 유사한 로켓 엔진 비용의 절반입니다. 그리고 "Kuznetsov"협회에서이 엔진을 대량 생산하는 조직의 경우 예비 추정에 따르면 그 가격은 또 다른 30 - 40 백만 루블로 떨어질 수 있습니다. 따라서 Aerojet은 러시아에서 적어도 50 NK-33 엔진이 필요하다고 말했습니다.
우리나라의 동기는 약간 다릅니다. 러시아는 원칙적으로 새로운 가벼운 로켓이 필요하다. 역사적으로, 우리의 로켓 발사기는 대륙간 탄도 미사일 (ICBM)이며, 탄두 대신 페이로드가있다. P-20을 기반으로하는 PC-18, "Cyclone-3"에 기반한 PC-36, "Strela"및 "Rokot"을 기반으로하는 "Dnepr"입니다. 그들은 전투 의무에서 취한 ICBM의 변경에 관해서는 상대적으로 싸다. 그러나 그러한 미사일의 재고는 무한하지 않으며 (예를 들어 2 년 전 이미 "Cyclone-3"로 운항 중이다), 대부분 역사적으로 우크라이나에서 생산되었다. 그리고 지금 무슨 일이 일어나고 있는지 설명 할 필요가 없습니다. 그러므로 러시아에서는 2-1-Union과 1.2 Angaras를 즉시 만들어내는 작업이 진행 중입니다. "예를 들어 Rokot 나 Dnepr과 같은 탄도 미사일을 기반으로 만들어진 경량 미사일은 내일이나 그 다음날 현장을 떠날 것입니다. 그리고 러시아 연방에서 경공업 차량의 틈새 시장을 해방시킬 것이다. 따라서 Angara 1.2와 Soyuz-2-1В 등 두 가지 새로운 경량 캐리어가 러시아에 출현 한 것은 경쟁의 관점에서 볼 때 고통스럽지 않습니다. 이것은 긍정적입니다. 그들은 러시아 국방부의 작전 임무를 수행하는 라인이나 글로벌 발사 차량 시장의 상업 공간 영역에서 서로 간섭하지 않을 것 "이라고 쿠즈 넷 소프 협회 (Kuznetsov Association Nikolay Yakushin)의 전무 이사 인 전문가 온라인 (Expert Online)이 전했다.
따라서 "TsSKB-Progress"는 이미 "Kuznetsovsky"엔진과 State Space Research and Production Center에서 가벼운 "Union"을 만들었습니다. Khrunicheva는 NPO Energomash im이 개발 한 RD-191 주 엔진에서 Angara 발사체 제품군을 만듭니다. Glushko. 첫 번째 차는 이미 비행 중이고 두 번째 차는 아직 비행하지 않았습니다. 그리고 20 년 전에 만들어 졌던 것을 만드는 결정 인 "Angara"가 일반적인 생산에 들어갈 지 여부가 여전히 중요한 질문입니다. 순전히 군사 제품으로서 - 가능합니다. 가벼운 "Soyuz"가 가벼운 "Angar"보다 페이로드 제거 효율면에서 거의 1,5 앞서 있기 때문에 상용로드를 제거하는 수단으로 의심의 여지가 있습니다.
따라서 최근 사마라 엔진 빌딩 단지의 가장 중요한 자산 중 일부를 결합한 OAO Kuznetsov가 포함 된 United Engine Corporation (UEC)은 2017에 의해 사마라에서 NK-33 엔진의 생산을 완전히 복원하려고합니다. "제품에 대한 수요를 고려하여 현재 엔진 재생산 문제를 해결하고 있습니다. 이는 "JDC"의 틀 내에서 구현되는 공동 작업입니다. 이것은 일반적인 프로그램입니다. 현재이 문제는 안타레스 계획에 따라 로켓 엔진 공급에 대한 장기적인 관계 형성에 관해 미국 전문가들과 함께 연구 중이며 국내 프로젝트에서도 계속 작업 중이다. 우리는 구체적인 생산 복구 계획을 수립했습니다. 미국 측의 목적을 위해, 우리는 타이밍을 고려하여 올해의 2018에서 6-8 엔진 수준까지의 엔진 공급의 시작에 대해 이야기하고 있습니다. 국내 프로젝트의 경우 인도 일의 대략적인 시작일은 2017 년입니다. "Nikolay Yakushin은 전문가에게 강조했습니다. 사마라의 Kuznetsov 협회에서 Federal Target Program "올해의 2020에 군사 복합 단지 개발"이라는 프레임 워크 내에서 로켓 엔진 생산을위한 새로운 생산 건물 건설이 시작되었습니다. 전통적인 RD-107A / RD-108A 외에도 매년 새로운 기술과 최신 장비를 사용하여 수십 개의 NK 로켓 엔진을 제작할 것입니다.
정보