Ракета «Союз» с двигателями РД-107 на стартовой площадке космодрома Байконур в Казахстане, фото Bill Ingalls / wikimedia.org
62 года назад успешным полетом Юрия Гагарина была открыта эра космонавтики. Нашими инженерами и конструкторами были разработаны аппараты, которые смогли вырваться за пределы Земли и поднять человека в космическое пространство.
Некоторые образцы, созданные в 1950-х годах, используются до сих пор и продолжают составлять основу отечественной космонавтики. Например, двигатели РД-107/108 и их модификации с момента запуска Гагарина и по сегодняшний день поднимают в небо все отечественные ракеты «Союз». Серийный выпуск этих сверхнадежных двигателей налажен на самарском предприятии «ОДК-Кузнецов». Рассказываем об истории создания и особенностях легендарных двигателей-долгожителей.
Мощный старт
На самом деле звездная карьера этих замечательных двигателей началась за несколько лет до гагаринского полета. Разработка установок проходила в 1954–1957 годах под началом конструктора Валентина Глушко, и создавались двигатели изначально для грозного оружия – первой в мире межконтинентальной баллистической ракеты Р-7.
Ракета, созданием которой руководил сам Сергей Королев, была двухступенчатой. Первая ступень состояла из четырех одинаковых блоков, в каждый из которых входило по двигателю РД-107. Двигатели имели четыре камеры сгорания и два рулевых агрегата. В качестве двигателя второй ступени применялся РД-108, аналогичный по конструкции, но оснащенный уже четырьмя рулевыми агрегатами.
Первый успешный пуск межконтинентальной баллистической ракеты Р-7. Фото: РКК «Энергия» им. С.П. Королева
Запускались двигатели обеих ступеней одновременно на старте, поэтому РД-108 работал дольше. Топливо в РД-107/108 применялось двухкомпонентное: в качестве окислителя выступал жидкий кислород, а в качестве горючего – керосин.
Первый успешный полет ракеты Р-7 состоялся в 1957 году. Таким образом, советские конструкторы доказали, что теперь у страны имеется возможность пуска ракет в любой район земного шара. Конструкция «семерки» с двигателями РД-107/108 оказалась настолько успешной, что на ее основе было создано целое семейство ракет-носителей («Восток», «Восход», «Молния», «Союз»). Они подняли в космос первый искусственный спутник Земли, собак Белку и Стрелку, «Восток-1» Юрия Гагарина, отправили в полет межпланетные станции для изучения Луны и космического пространства. С помощью двигателей РД-107 и РД-108 и сегодня доставляют на орбиту грузы и космонавтов.
Экзамен для двигателя
Серийный выпуск двигателей РД-107/108 был налажен с 1958 года в городе Куйбышеве, современной Самаре, на заводе им. Фрунзе (ныне «ОДК-Кузнецов» в составе Объединенной двигателестроительной корпорации Ростеха). Первые ракетные двигатели отправлялись на испытания в Химки, на базу разработчика, но в 1961 году в Куйбышеве заработал собственный испытательный полигон.
Испытательный полигон «ОДК-Кузнецов». Фото: ОДК
Как и 60 лет назад, сегодня каждый РД-107/108 перед отправкой заказчику проходит серьезную проверку. На испытательных стендах двигатель должен подтвердить свою почти идеальную надежность − 99,9%. Для этого силовая установка проходит огневые испытания, максимально приближенные к реальному полету. Сначала все вокруг стенда заливается водой, чтобы избежать возгорания. Затем установленный на стенде двигатель запускается. За несколько минут напряженной работы, имитирующей подъем космического корабля «Прогресс», установка сжигает около 40 тонн топлива. Все это происходит при высоких температурах и под тот самый «рокот космодрома». В это время испытатели с помощью электронных устройств замеряют важные параметры процесса: расход топлива, тягу, уровень пульсации и вибрации. Если все прошло успешно и двигатель сдал «экзамен», его возвращают на предприятие, перепроверяют и отправляют заказчику.
На испытательном полигоне «ОДК-Кузнецов», который находится далеко за городом, трудится более тысячи человек. Сама испытательная база пережила несколько модернизаций, но в основе своей остается той же, что и более 60 лет назад, и, по заверениям специалистов, благодаря заложенной в нее надежности прослужит еще не один десяток лет.
История продолжается
И хотя РД-107/108 уже заслужил все возможные почести и звание рекордсмена по долголетию среди ракетных двигателей, программа продолжает развиваться, появляются новые модификации. Всего конструкторами разработано 18 вариантов двигателей под различные проекты.
Важно отметить, что РД-107/108 послужили не только отечественным космическим программам. С их помощью в космос отправлялись грузы и астронавты других стран. Кроме того, с 2011 по 2020 год российские двигатели оставались единственным средством доставки на Международную космическую станцию вообще всех космонавтов, и российских, и зарубежных.
Пуск ракеты-носителя «Союз-2.1б» со спутниками «Гонец-М» и «Скиф-Д» на высокоэкологичном горючем — нафтиле. Фото: Роскосмос
За 2022 год с помощью двигателей РД-107/108 было произведено 17 пусков ракет, в том числе дважды двигатели ОДК доставили к МКС экипажи космических экспедиций. Одним из самых ярких событий стал пуск 22 октября прошлого года, когда впервые в двигателях ракеты-носителя типа «Союз-2» вместо керосина использовался нафтил − экологически безопасный тип углеводородного горючего.
