Главная / Оборонно-промышленный комплекс / Оборонно-промышленный комплекс

Оборонно-промышленный комплекс

Участие ФГУП «ФЦДТ «Союз» в реализации космических программ
ФЦДТ «Союз» – один из ведущих научно-производственных центров России по разработке твердых ракетных топлив

Двигательная установка системы аварийного спасения экипажей космического корабля «Союз-Т».

В отечественных космических программах твердотопливные ракетные двигатели применяются с начала 60-х годов и решают ряд функциональных задач в составе ракет-носителей, пилотируемых и автоматических космических аппаратов (КА).

Юрий МИЛЁХИН

Многолетняя практика разработки и использования отечественных и зарубежных космических систем показывает, что оптимальным вариантом их энергетического обеспечения является совместное применение жидкостных и твердотопливных ракетных двигателей. Благодаря прогрессу в области твердых топлив и твердотопливного двигателестроения в настоящее время расширяется сфера применения РДТТ в космических программах.

ФЦДТ «Союз» – один из ведущих научно-производственных центров России по разработке твердых ракетных топлив, зарядов и РДТТ на их основе, корпусов из композиционных материалов к различным системам вооружения, а также к ракетно-космическим комплексам. Предприятие является участником практически всех космических программ, осуществляемых в стране.

Юрий Михайлович МИЛЁХИН – генеральный директор ФГУП «ФЦДТ «Союз», член-корреспондент РАН

Для беспилотных и пилотируемых комплексов совместно с организациями главных конструкторов созданы и сданы в эксплуатацию более 90 зарядов и 20 твердотопливных энергетических установок к ракетно-космическим комплексам «Восток», «Восход», «Союз», «Союз-Т», «Союз-ТМ», «Союз-ТМА», «Алмаз»; космическим аппаратам «Бион», «Янтарь», «Зенит», «Орлец», «УС», «УС-А», «УС-AM»; ракетам-носителям «Космос», «Циклон», «Протон», «Зенит», «Союз», «Рокот», «Старт», «Днепр». С их помощью проводятся исследования планет солнечной системы Марс, Венера, спутников планет Фобос, Луна. Разработки ФЦДТ «Союз» применялись в совместных международных программах «Союз-Аполлон», «Морской старт», «Экспресс» и др.

Твердотопливные энергетические установки, созданные в «Союзе», используются в качестве двигателей систем межорбитального маневрирования, стабилизации и прекращения вращения, разделения ступеней, отделения полезной нагрузки, съема и увода головных обтекателей, систем аварийного спасения экипажей пилотируемых космических аппаратов, мягкой посадки, тормозных двигательных установок для доставки на Землю спускаемых аппаратов и для выполнения других задач.

Для обеспечения работоспособности твердотопливных двигателей в условиях орбитального полета в ФЦДТ «Союз» были созданы уникальные комплексы, позволяющие проводить отработку РДТТ космического назначения в условиях, максимально приближенных к реальным. В частности, для имитации условий разрежения был создан баростенд, на котором проведена отработка твердотопливного космического двигателя многократного включения. Этот двигатель создавался по техническому заданию ОКБ-1. Подобных двигателей не существовало ни в нашей стране, ни за рубежом. К началу семидесятых годов корректирующая двигательная установка многократного включения на твердом топливе была отработана для обеспечения спуска на Землю полезных грузов после их пребывания на орбите. Высокую оценку этой работе дал С.П. Королев.

Важным направлением работ ФЦДТ «Союз» в интересах обеспечения космических программ является разработка зарядов и двигательных установок систем торможения и спуска на Землю полезных нагрузок или их составных частей, установленных на низкоорбитальных КА различного назначения. Такие установки, как «82М», «864», «870», «712», в течение нескольких десятилетий успешно выполняют эту задачу, обеспечивая посадку спускаемых аппаратов с высокой точностью на минимальном по площади полигоне посадки. Это достаточно сложные технические системы, оснащенные устройствами управления вектором тяги, специальными пусковыми двигателями, обеспечивающие повышенную надежность воспламенения заряда в условиях глубокого вакуума и др. В состав ДУ «82М» входят основной тормозной РДТТ с зарядом из смесевого топлива и 4 управляющих двигателя. Эта ДУ обеспечила успешную посадку более 700 КА, в их числе «Космос», «Зенит», «Ресурс», «Бион». На базе управляющих РДТТ этой ДУ был отработан двигатель для создания микрогравитации, способствующей запуску ЖРД системы «Молния» на промежуточной орбите. Двигатель «870» в течение трех десятилетий обеспечивает спуск с орбиты носителей информации в заданный район посадки. Его корпус был изготовлен из высокопрочного композиционного материала. Воспламенительное устройство было выполнено не по традиционной схеме, а в виде специального пускового двигателя.

Двигатель «870» торможения и спуска на землю носителей информации.

Большой опыт применения твердотопливных тормозных двигателей использовался при разработке спускаемых аппаратов проекта «Марс-3». Комплекс из 7 РДТТ в составе автоматической межпланетной станции после длительного перелета в условиях глубокого вакуума и воздействий ионизирующего излучения обеспечил мягкую посадку космического аппарата на планету Марс. Все твердотопливные заряды и двигатели данной системы разработаны и изготовлены ФЦДТ «Союз».

Конструкторским бюро «Салют» Центра им. М.В. Хруничева был разработан беспилотный исследовательский космический аппарат «Экспресс». Участниками проекта являлись также организации Германии, Японии и Австралии. Важнейшую задачу спуска на Землю с высокой точностью и минимальными ударными нагрузками выполняли РДТТ торможения, стабилизации и прекращения вращения, созданные ФЦДТ «Союз».

На основе накопленного опыта ФЦДТ «Союз» менее чем за 1,5 года были отработаны эти двигатели для спуска произведенных на орбите оптических элементов высокой точности, лекарственных препаратов, ферментов и других производных биотехнологий высокой чистоты.

ОАО «МКБ «Искра» совместно с ФЦДТ «Союз» разработана система мягкой посадки спускаемых космических аппаратов пилотируемых комплексов «Союз», «Союз-Аполлон», «Союз-Т», «Союз-ТМ», «Союз-ТМА», включающая 6 твердотопливных двигателей, обеспечивающих гашение скорости парашютирования для снижения перегрузок при приземлении. Система более сотни раз обеспечивала безаварийную посадку экипажей этих кораблей.

Пилотируемые ракеты-носители (РН), начиная с первого корабля «Союз», комплектуются системами аварийного спасения (САС), которые предназначены для спасения экипажа на старте и на начальном участке полета РН. Двигательные установки систем аварийного спасения, включающие 6 РДТТ различного назначения, были разработаны ОАО МКБ «Искра» с применением топлив, зарядов и воспламенительных устройств, созданных ФЦДТ «Союз». В сентябре 1983 г. система САС обеспечила спасение космонавтов Г.М. Стрекалова и В.Н. Титова при аварии РН на старте. При посещении ФЦДТ «Союз» летчик-космонавт Г.М. Стрекалов сердечно поблагодарил коллектив предприятия, создавшего эту технику, и отметил ее высокую надежность. В настоящее время двигательная установка САС входит в состав модернизированного пилотируемого корабля «Союз-ТМА».

Двигатель «82М» торможения и посадки грузов народнохозяйственного назначения.

Ряд беспилотных космических аппаратов специального назначения оснащается системой межорбитального маневрирования из нескольких твердотопливных двигателей. В 1988 г. такая система, состоящая из трех РДТТ, обеспечила перевод беспилотного космического аппарата «Космос-1900» с бортовой ядерной энергетической установкой, выработавшей гарантийный срок, на специальную орбиту с параметрами, соответствующими международному соглашению о безопасном существовании при возникновении на борту аварийной ситуации, исключив тем самым серьезные экологические последствия.

Зарубежный опыт показал, что маршевые твердотопливные двигатели стратегических ракет сравнительно легко адаптируются к условиям использования в РН космического назначения и находят применение в практике создания носителей легкого класса («Пегас», «Таурус», «Вега» и др.). В нашей стране также имеется опыт применения РДТТ боевых ракет для космических носителей. Московским институтом теплотехники созданы твердотопливные РН «Старт» и «Старт-1» на базе двигателей боевой ракеты «Тополь» и мобильного стартового комплекса. Во всех маршевых и специальных двигательных установках этих ракет-носителей используются топлива и заряды разработки ФЦДТ «Союз».

Особенности эксплуатации ракетно-космических систем определяют комплекс требований к твердым ракетным топливам и зарядам. В рамках конкретных проектов при выполнении этих требований должны быть реализованы рецептурные, технологические, производственные, сырьевые и технико-экономические задачи, обусловленные необходимостью оптимизировать большое количество характеристик топлив и зарядов на их основе. В настоящее время с целью повышения эффективности твердотопливных энергоустановок для космических систем ФЦДТ «Союз» разрабатывает топлива нового поколения, заряды, корпуса из композиционных материалов с улучшенными характеристиками, обеспечивающими повышение энергомассовых параметров, снижение их стоимости, повышение стойкости топлив, конструкционных и теплозащитных материалов к воздействию факторов космического пространства. Одним из важных направлений является создание специальных топлив для РДТТ с глубоким регулированием тяги.

Особую актуальность при разработке космических РДТТ приобретают вопросы обеспечения работоспособности РДТТ в условиях воздействия факторов космического пространства, в первую очередь, вакуума и ионизирующего излучения.

В связи с этим ФГУП «ФЦДТ «Союз» была создана специализированная экспериментальная база по исследованию влияния ионизирующего излучения и других факторов на характеристики топлив и работоспособность РДТТ. Проведенные исследования и реализованные по их результатам научно-технические решения позволили обеспечить надежную эксплуатацию РДТТ в условиях космического пространства. Комплексные исследования радиационной стойкости топлив, влияния вакуума позволили надежно прогнозировать уровень допустимых нагрузок, разработать способы их защиты и обеспечить надежное функционирование твердотопливных зарядов на борту КА.

Двигатели «мягкой» посадки космического аппарата межпланетной станции «Марс».

 

С целью расширения области применения твердотопливных космических ДУ необходимо создание РДТТ с регулируемой тягой. Твердотопливные ДУ с регулируемой тягой становятся одним из исполнительных звеньев системы управления космическим аппаратом. Для реализации приемлемых алгоритмов управления требуется строгое математическое описание закона горения топлива в стационарных и переходных режимах работы РДТТ. Анализ проведенных расчетно-экспериментальных исследований показал, что твердые топлива для двигателей с регулируемой тягой должны обладать уникальным сочетанием свойств: иметь низкотемпературные продукты сгорания с минимальным содержанием конденсированной фазы, приемлемые значения энергомассовых характеристик и высокую зависимость скорости горения от давления, устойчиво гореть при низких давлениях и заданных градиентах его изменения на переходных режимах.

В ФЦДТ «Союз» разработана теория и методы реализации вышеперечисленных задач, с использованием которых создано специальное топливо, обеспечивающее необходимые пределы регулирования тяги двигателя для решения задач маневрирования на орбите. Характеристики топлива подтверждены испытаниями в многорежимных двигателях.

Таким образом, за последнее десятилетие достигнуты значительные успехи в области твердых ракетных топлив, композиционных материалов и двигателей на их основе, в том числе с глубоким регулированием тяги. Созданы уникальные научно-методическая, производственная и экспериментальная базы. Это открывает новые возможности для использования твердотопливных энергоустановок при совершенствовании существующих и создании новых поколений космических систем.

Список литературы:

1. «Внутренняя баллистика РДТТ» под редакцией академика РАН А.М. Липанова и академика РАРАН  Ю.М. Милехина», - М.: «Машиностроение», 2007.

2. Ю.М. Милехин, Ю.С. Соломонов и др. « Применение РДТТ в ракетно-космических комплексах». Информационно-аналитический журнал «Вооружение. Политика. Конверсия», № 5 (47), 2002.

Федеральное государственное унитарное предприятие «Федеральный центр двойных технологий «Союз»

Россия, 140090,

г. Дзержинский Московской области,

ул. Академика Жукова, д. 42

Тел.: + 7(495) 551-7600

Факс: + 7(495) 551-1144

fcdt@monnet.ru

www.fcdt.ru