Почему не полетела суперракета Н1-ЛЗ?
Оригинал взят у sodritor в Почему не полетела суперракета Н1-ЛЗ?
Оригинал взят у l_boris в Почему не полетела суперракета Н1-ЛЗ?
Оригинал взят у p0pik0f в Почему не полетела суперракета Н1-ЛЗ?
Как АМС "Луна-19" и "Луна-22" закрыли грандиозный проект Н1-ЛЗ.
Постановлением советского правительства от 23 июня 1960 года «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960-1967 годах» предусматривалось проведение в 1960-1962-м проектно-конструкторской проработки и необходимого объема исследований в целях создания в ближайшие годы новой космической ракетной системы со стартовой массой 1000-2000 т, обеспечивающей
вывод на орбиту тяжелого межпланетного космического корабля массой 60-80 т.
К грандиозному проекту привлекался целый ряд конструкторских бюро и научных институтов. По двигателям - ОКБ-456 (В. П. Глушко), ОКБ-276 (Н. Д. Кузнецов) и ОКБ-165 (A. M. Люлька), по системам управления - НИИ-885 (Н. А. Пилюгин) и НИИ-944 (В. И. Кузнецов), по наземному комплексу - ГСКБ «Спецмаш» (В. П. Бармин), по измерительному комплексу - НИИ-4 МО (А. И. Соколов), по системе опорожнения баков и регулирования соотношения компонентов топлива - ОКБ-12 (А. С. Абрамов), по аэродинамическим исследованиям - НИИ-88 (Ю. А. Мозжорин), ЦАГИ (В. М. Мясищев) и НИИ-1 (В. Я. Лихушин), по технологии изготовления - Институт сварки им. Патона АН УССР (Б. Е. Патон), НИТИ-40 (Я. В. Колупаев), завод «Прогресс» (А. Я. Линьков), по технологии и методике экспериментальной отработки и дооборудованию стендов - НИИ-229 (Г. М. Табаков) и др.
Конструкторы последовательно рассмотрели многоступенчатые ракеты-носители со стартовой массой от 900 до 2500 т, одновременно оценив технические возможности создания и подготовленность промышленности страны к производству. Расчеты показали, что большинство задач военного и космического назначения решаются ракетой-носителем с полезным грузом 70-100 т, выводимым на орбиту высотой 300 км.
Поэтому для проектных проработок Н1 был принят полезный груз массой 75 т с использованием на всех ступенях ЖРД топлива кислород - керосин. Этому значению массы полезного груза соответствовала стартовая масса РН 2200 т с учетом, что применение на верхних ступенях водорода в качестве горючего позволит увеличить массу полезного груза до 90-100 т при той же стартовой массе. Исследования, проведенные технологическими службами заводов-изготовителей и технологическими институтами страны, показали не только техническую возможность создания такой РН с минимальными затратами средств и сроков, но и готовность промышленности к ее производству.
Одновременно были определены возможности экспериментальной и стендовой отработки агрегатов РН и блоков II и III ступеней на существующей экспериментальной базе НИИ-229 с минимальными доработками. Пуски РН предусматривались с космодрома Байконур, для чего требовалось создать там соответствующие технические и стартовые сооружения.
Также были рассмотрены различные компоновочные схемы с поперечным и продольным делением ступеней, с несущими и ненесущими баками. В результате приняли схему ракеты с поперечным делением ступеней при подвесных моноблочных сферических топливных емкостях, с многодвигательными установками на I, II и III ступенях. Выбор количества двигателей в составе двигательной установки является одной из принципиальных проблем при создании ракеты-носителя. После проведенного анализа было принято решение о применении двигателей с тягой 150 тонн.
На I, II и III ступенях носителя решили установить систему контроля организационно-распорядительной деятельности КОРД, которая отключала двигатель при отклонении его контролируемых параметров от нормы. Тяговооруженность РН приняли такой, что при нештатной работе одного двигателя на начальном участке траектории полет продолжался, а на последних участках полета I ступени можно было отключать и большее число двигателей без ущерба для выполнения задачи.
Ракета-носитель Н1 состояла из трех ступеней (блоки А, Б, В), соединенных между собой переходными отсеками ферменного типа, и головного блока. Силовая схема представляла собой каркасную оболочку, воспринимающую внешние нагрузки, внутри которой размещались топливные баки, двигатели и другие системы. В состав двигательной установки I ступени входили 24 двигателя НК-15 (11Д51) тягой на земле по 150 тс, расположенных по кольцу, II ступени - восемь таких же двигателей с высотным соплом НК-15В (11Д52), III ступени - четыре двигателя НК-19 (11Д53) с высотным соплом. Все двигатели имели замкнутую схему.
На базе ступеней РН Н1 можно было создать унифицированный ряд ракет: Н11 с применением II, III и IV ступеней РН Н1 со стартовой массой 700 т и полезным грузом массой 20 т на орбите ИСЗ высотой 300 км и Н111 с применением III и IV ступеней РН Н1 и II ступени ракеты Р-9А со стартовой массой 200 т и полезным грузом массой 5 т на орбите ИСЗ высотой 300 км, которые могли решать широкий круг боевых и космических задач.
В Постановлении от 3 августа 1964 г. впервые было определено, что важнейшей задачей в исследовании космического пространства с помощью ракеты-носителя Н1 является освоение Луны с высадкой экспедиций на её поверхность и последующим возвращением их на Землю.
Ракетный комплекс в состав которого входили РН Н1 и лунная система для посылки на поверхность Луны с последующим возвращением на Землю экипажа в составе двух человек (посадка на Луну предусматривала одного человека) получил обозначение Н1-Л3.
Основными разработчиками лунной системы Л3 были:
- ОКБ-1 - головная организация по системе в целом, разработке ракетных блоков Г и Д, двигателей для блока Д и разработке лунного (ЛК) и лунного орбитального (ЛОК) кораблей;
- ОКБ-276 (Н.Д.Кузнецов) - по разработке двигателя блока Г;
- ОКБ-586 (М.К.Янгель) - по разработке ракетного блока Е лунного корабля и двигателя этого блока;
- ОКБ-2 (А.М.Исаев) - по разработке двигательной установки (баки, ПГ системы и двигатель) блока И лунного орбитального корабля;
- НИИ-944 (В.И.Кузнецов) - по разработке системы управления системы Л3;
- НИИ-885 (М.С.Рязанский) - по радиоизмерительному комплексу;
- ГСКБ Спецмаш (В.П.Бармин) - по комплексу наземного оборудования системы Л3.
Были определены и сроки начала ЛКИ - 1966 г. и осуществления экспедиции 1967-1968 гг.
Система Л3 состояла из разгонных ракетных блоков Г и Д, ЛОК (собственно корабль и ракетный блок И) и ЛК (собственно корабль и ракетный блок Е), головного обтекателя, (силовой каркас при наземной эксплуатации и защита системы от аэродинамического и теплового воздействия при прохождении плотных слоев атмосферы), сбрасываемого при достижении определенных скоростных напоров, двигательной установки системы аварийного спасения (САС), обеспечивающей увод спускаемого аппарата ЛОК от аварийной РН.
Первый пуск ракетно-космического комплекса Н1-ЛЗ (№ ЗЛ) с правого старта 21 февраля 1969 года закончился аварией. В газогенераторе второго двигателя возникли высокочастотные колебания, оторвался штуцер отбора давления за турбиной, образовалась течь компонентов, начался пожар в хвостовом отсеке, что привело к нарушению системы контроля работы двигателей, которая на 68,7 секунды выдала ложную команду на выключение двигателей.
Второй пуск комплекса Н1-ЛЗ (№ 5Л) провели 3 июля 1969 года, и он также прошел аварийно. По заключению аварийной комиссии под председательством В. П. Мишина наиболее вероятной причиной послужило разрушение насоса окислителя восьмого двигателя блока А при выходе на главную ступень.
Анализ испытаний, расчетов, исследований и эк
спериментальных работ длился два года. Основными мероприятиями были признаны повышение надежности насоса окислителя; улучшение качества изготовления и сборки ТНА; установка перед насосами двигателя фильтров, исключающих попадание в него посторонних предметов; заполнение перед стартом и продувка азотом хвостового отсека блока А в полете и введение фреоновой системы пожаротушения; введение в конструкцию теплозащиты элементов конструкции, приборов и кабелей систем, расположенных в хвостовом отсеке блока А; изменение расположения приборов в нем в целях повышения их живучести; введение блокировки команды АВД до 50 с. полета и аварийный увод РН от старта по сбросу питания и т. п.
Третий запуск ракетно-космической системы Н1-ЛЗ (№ 6Л) был проведен 27 июня 1971 года с левого старта. Все 30 двигателей блока А вышли на режим предварительной и главной ступеней тяги в соответствии со штатной циклограммой и нормально функционировали до их выключения системой управления на 50,1 с., однако с начала полета наблюдалось ненормальное протекание процесса стабилизации по крену, а рассогласование по углу вращения непрерывно увеличивалось и к 14,5 с. достигало 145°. Поскольку команда АВД была заблокирована до 50 с., полет до 50,1 с. стал практически неуправляемым.
Наиболее вероятная причина аварии - потеря управляемости по крену из-за действия неучтенных ранее возмущающих моментов, превышающих располагаемые управляющие моменты органов крена. Выявленный дополнительный момент крена возник при всех работающих двигателях из-за мощного вихревого потока воздуха в задонной области ракеты, усугубившегося несимметричностью обтекания выступающих за днище ракеты деталей двигателей.
Менее чем за год под руководством М. В. Мельникова и Б. А. Соколова были созданы рулевые двигатели 11Д121 для обеспечения управления ракетой по крену. Они работали на отбираемых от основных двигателей окислительном генераторном газе и горючем.
23 ноября 1972 года произвели четвертый пуск ракетой № 7Л, претерпевшей значительные изменения. Управление полетом осуществлял бортовой вычислительный комплекс по командам гиростабилизированной платформы разработки НИИ АП. В состав двигательных установок ввели рулевые двигатели, систему пожаротушения, улучшили механическую и тепловую защиту приборов и бортовой кабельной сети. Измерительные системы доукомплектовали малогабаритной радиотелеметрической аппаратурой разработки ОКБ МЭИ (главный конструктор А. Ф. Богомолов). Всего на ракете имелось более 13 000 датчиков.
№ 7Л пролетела без замечаний 106,93 с., но за 7 с. до расчетного времени разделения первой и второй ступеней произошло практически мгновенное разрушение насоса окислителя двигателя № 4, что привело к ликвидации ракеты.
Пятый пуск намечался на четвертый квартал 1974 года. К маю на ракете № 8Л были реализованы все проектные и конструктивные мероприятия по обеспечению живучести изделия с учетом предыдущих полетов и дополнительных исследований, начался монтаж модернизированных двигателей.
Казалось, суперракета рано или поздно полетит куда и как надо. Однако назначенный в мае 1974 года руководитель ЦКБЭМ, преобразованного в НПО «Энергия», академик В. П. Глушко с молчаливого согласия Министерства общего машиностроения (С. А. Афанасьев), Академии наук СССР (М. В. Келдыш), Военно-промышленной комиссии Совмина (Л. В. Смирнов) и ЦК КПСС (Д. Ф. Устинов) прекратил все работы по комплексу Н1-ЛЗ. В феврале 1976 года проект официально закрыли постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР. Это решение лишило страну тяжелых кораблей, и приоритет перешел к США, развернувшим проект «Спейс шаттл».
Полные затраты на освоение Луны по программе Н1-ЛЗ к январю 1973 года составили 3,6 миллиарда рублей, на создание Н1 - 2,4 миллиарда. Производственный задел ракетных блоков, практически все оборудование технического, стартового и измерительных комплексов было уничтожено, а затраты в сумме шесть миллиардов рублей списаны.
Хотя проектно-конструкторские, производственно-технологические разработки, опыт эксплуатации и обеспечения надежности мощной ракетной системы в полной мере использовались при создании ракеты-носителя «Энергия» и, очевидно, найдут широкое применение в последующих проектах.
Оригинал взят у l_boris в Почему не полетела суперракета Н1-ЛЗ?
Оригинал взят у p0pik0f в Почему не полетела суперракета Н1-ЛЗ?
Как АМС "Луна-19" и "Луна-22" закрыли грандиозный проект Н1-ЛЗ.
Постановлением советского правительства от 23 июня 1960 года «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960-1967 годах» предусматривалось проведение в 1960-1962-м проектно-конструкторской проработки и необходимого объема исследований в целях создания в ближайшие годы новой космической ракетной системы со стартовой массой 1000-2000 т, обеспечивающей
вывод на орбиту тяжелого межпланетного космического корабля массой 60-80 т.
К грандиозному проекту привлекался целый ряд конструкторских бюро и научных институтов. По двигателям - ОКБ-456 (В. П. Глушко), ОКБ-276 (Н. Д. Кузнецов) и ОКБ-165 (A. M. Люлька), по системам управления - НИИ-885 (Н. А. Пилюгин) и НИИ-944 (В. И. Кузнецов), по наземному комплексу - ГСКБ «Спецмаш» (В. П. Бармин), по измерительному комплексу - НИИ-4 МО (А. И. Соколов), по системе опорожнения баков и регулирования соотношения компонентов топлива - ОКБ-12 (А. С. Абрамов), по аэродинамическим исследованиям - НИИ-88 (Ю. А. Мозжорин), ЦАГИ (В. М. Мясищев) и НИИ-1 (В. Я. Лихушин), по технологии изготовления - Институт сварки им. Патона АН УССР (Б. Е. Патон), НИТИ-40 (Я. В. Колупаев), завод «Прогресс» (А. Я. Линьков), по технологии и методике экспериментальной отработки и дооборудованию стендов - НИИ-229 (Г. М. Табаков) и др.
Конструкторы последовательно рассмотрели многоступенчатые ракеты-носители со стартовой массой от 900 до 2500 т, одновременно оценив технические возможности создания и подготовленность промышленности страны к производству. Расчеты показали, что большинство задач военного и космического назначения решаются ракетой-носителем с полезным грузом 70-100 т, выводимым на орбиту высотой 300 км.
Поэтому для проектных проработок Н1 был принят полезный груз массой 75 т с использованием на всех ступенях ЖРД топлива кислород - керосин. Этому значению массы полезного груза соответствовала стартовая масса РН 2200 т с учетом, что применение на верхних ступенях водорода в качестве горючего позволит увеличить массу полезного груза до 90-100 т при той же стартовой массе. Исследования, проведенные технологическими службами заводов-изготовителей и технологическими институтами страны, показали не только техническую возможность создания такой РН с минимальными затратами средств и сроков, но и готовность промышленности к ее производству.
Одновременно были определены возможности экспериментальной и стендовой отработки агрегатов РН и блоков II и III ступеней на существующей экспериментальной базе НИИ-229 с минимальными доработками. Пуски РН предусматривались с космодрома Байконур, для чего требовалось создать там соответствующие технические и стартовые сооружения.
Также были рассмотрены различные компоновочные схемы с поперечным и продольным делением ступеней, с несущими и ненесущими баками. В результате приняли схему ракеты с поперечным делением ступеней при подвесных моноблочных сферических топливных емкостях, с многодвигательными установками на I, II и III ступенях. Выбор количества двигателей в составе двигательной установки является одной из принципиальных проблем при создании ракеты-носителя. После проведенного анализа было принято решение о применении двигателей с тягой 150 тонн.
На I, II и III ступенях носителя решили установить систему контроля организационно-распорядительной деятельности КОРД, которая отключала двигатель при отклонении его контролируемых параметров от нормы. Тяговооруженность РН приняли такой, что при нештатной работе одного двигателя на начальном участке траектории полет продолжался, а на последних участках полета I ступени можно было отключать и большее число двигателей без ущерба для выполнения задачи.
Ракета-носитель Н1 состояла из трех ступеней (блоки А, Б, В), соединенных между собой переходными отсеками ферменного типа, и головного блока. Силовая схема представляла собой каркасную оболочку, воспринимающую внешние нагрузки, внутри которой размещались топливные баки, двигатели и другие системы. В состав двигательной установки I ступени входили 24 двигателя НК-15 (11Д51) тягой на земле по 150 тс, расположенных по кольцу, II ступени - восемь таких же двигателей с высотным соплом НК-15В (11Д52), III ступени - четыре двигателя НК-19 (11Д53) с высотным соплом. Все двигатели имели замкнутую схему.
На базе ступеней РН Н1 можно было создать унифицированный ряд ракет: Н11 с применением II, III и IV ступеней РН Н1 со стартовой массой 700 т и полезным грузом массой 20 т на орбите ИСЗ высотой 300 км и Н111 с применением III и IV ступеней РН Н1 и II ступени ракеты Р-9А со стартовой массой 200 т и полезным грузом массой 5 т на орбите ИСЗ высотой 300 км, которые могли решать широкий круг боевых и космических задач.
В Постановлении от 3 августа 1964 г. впервые было определено, что важнейшей задачей в исследовании космического пространства с помощью ракеты-носителя Н1 является освоение Луны с высадкой экспедиций на её поверхность и последующим возвращением их на Землю.
Ракетный комплекс в состав которого входили РН Н1 и лунная система для посылки на поверхность Луны с последующим возвращением на Землю экипажа в составе двух человек (посадка на Луну предусматривала одного человека) получил обозначение Н1-Л3.
Основными разработчиками лунной системы Л3 были:
- ОКБ-1 - головная организация по системе в целом, разработке ракетных блоков Г и Д, двигателей для блока Д и разработке лунного (ЛК) и лунного орбитального (ЛОК) кораблей;
- ОКБ-276 (Н.Д.Кузнецов) - по разработке двигателя блока Г;
- ОКБ-586 (М.К.Янгель) - по разработке ракетного блока Е лунного корабля и двигателя этого блока;
- ОКБ-2 (А.М.Исаев) - по разработке двигательной установки (баки, ПГ системы и двигатель) блока И лунного орбитального корабля;
- НИИ-944 (В.И.Кузнецов) - по разработке системы управления системы Л3;
- НИИ-885 (М.С.Рязанский) - по радиоизмерительному комплексу;
- ГСКБ Спецмаш (В.П.Бармин) - по комплексу наземного оборудования системы Л3.
Были определены и сроки начала ЛКИ - 1966 г. и осуществления экспедиции 1967-1968 гг.
Система Л3 состояла из разгонных ракетных блоков Г и Д, ЛОК (собственно корабль и ракетный блок И) и ЛК (собственно корабль и ракетный блок Е), головного обтекателя, (силовой каркас при наземной эксплуатации и защита системы от аэродинамического и теплового воздействия при прохождении плотных слоев атмосферы), сбрасываемого при достижении определенных скоростных напоров, двигательной установки системы аварийного спасения (САС), обеспечивающей увод спускаемого аппарата ЛОК от аварийной РН.
Первый пуск ракетно-космического комплекса Н1-ЛЗ (№ ЗЛ) с правого старта 21 февраля 1969 года закончился аварией. В газогенераторе второго двигателя возникли высокочастотные колебания, оторвался штуцер отбора давления за турбиной, образовалась течь компонентов, начался пожар в хвостовом отсеке, что привело к нарушению системы контроля работы двигателей, которая на 68,7 секунды выдала ложную команду на выключение двигателей.
Второй пуск комплекса Н1-ЛЗ (№ 5Л) провели 3 июля 1969 года, и он также прошел аварийно. По заключению аварийной комиссии под председательством В. П. Мишина наиболее вероятной причиной послужило разрушение насоса окислителя восьмого двигателя блока А при выходе на главную ступень.
Анализ испытаний, расчетов, исследований и эк
спериментальных работ длился два года. Основными мероприятиями были признаны повышение надежности насоса окислителя; улучшение качества изготовления и сборки ТНА; установка перед насосами двигателя фильтров, исключающих попадание в него посторонних предметов; заполнение перед стартом и продувка азотом хвостового отсека блока А в полете и введение фреоновой системы пожаротушения; введение в конструкцию теплозащиты элементов конструкции, приборов и кабелей систем, расположенных в хвостовом отсеке блока А; изменение расположения приборов в нем в целях повышения их живучести; введение блокировки команды АВД до 50 с. полета и аварийный увод РН от старта по сбросу питания и т. п.
Третий запуск ракетно-космической системы Н1-ЛЗ (№ 6Л) был проведен 27 июня 1971 года с левого старта. Все 30 двигателей блока А вышли на режим предварительной и главной ступеней тяги в соответствии со штатной циклограммой и нормально функционировали до их выключения системой управления на 50,1 с., однако с начала полета наблюдалось ненормальное протекание процесса стабилизации по крену, а рассогласование по углу вращения непрерывно увеличивалось и к 14,5 с. достигало 145°. Поскольку команда АВД была заблокирована до 50 с., полет до 50,1 с. стал практически неуправляемым.
Наиболее вероятная причина аварии - потеря управляемости по крену из-за действия неучтенных ранее возмущающих моментов, превышающих располагаемые управляющие моменты органов крена. Выявленный дополнительный момент крена возник при всех работающих двигателях из-за мощного вихревого потока воздуха в задонной области ракеты, усугубившегося несимметричностью обтекания выступающих за днище ракеты деталей двигателей.
Менее чем за год под руководством М. В. Мельникова и Б. А. Соколова были созданы рулевые двигатели 11Д121 для обеспечения управления ракетой по крену. Они работали на отбираемых от основных двигателей окислительном генераторном газе и горючем.
23 ноября 1972 года произвели четвертый пуск ракетой № 7Л, претерпевшей значительные изменения. Управление полетом осуществлял бортовой вычислительный комплекс по командам гиростабилизированной платформы разработки НИИ АП. В состав двигательных установок ввели рулевые двигатели, систему пожаротушения, улучшили механическую и тепловую защиту приборов и бортовой кабельной сети. Измерительные системы доукомплектовали малогабаритной радиотелеметрической аппаратурой разработки ОКБ МЭИ (главный конструктор А. Ф. Богомолов). Всего на ракете имелось более 13 000 датчиков.
№ 7Л пролетела без замечаний 106,93 с., но за 7 с. до расчетного времени разделения первой и второй ступеней произошло практически мгновенное разрушение насоса окислителя двигателя № 4, что привело к ликвидации ракеты.
Пятый пуск намечался на четвертый квартал 1974 года. К маю на ракете № 8Л были реализованы все проектные и конструктивные мероприятия по обеспечению живучести изделия с учетом предыдущих полетов и дополнительных исследований, начался монтаж модернизированных двигателей.
Казалось, суперракета рано или поздно полетит куда и как надо. Однако назначенный в мае 1974 года руководитель ЦКБЭМ, преобразованного в НПО «Энергия», академик В. П. Глушко с молчаливого согласия Министерства общего машиностроения (С. А. Афанасьев), Академии наук СССР (М. В. Келдыш), Военно-промышленной комиссии Совмина (Л. В. Смирнов) и ЦК КПСС (Д. Ф. Устинов) прекратил все работы по комплексу Н1-ЛЗ. В феврале 1976 года проект официально закрыли постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР. Это решение лишило страну тяжелых кораблей, и приоритет перешел к США, развернувшим проект «Спейс шаттл».
Полные затраты на освоение Луны по программе Н1-ЛЗ к январю 1973 года составили 3,6 миллиарда рублей, на создание Н1 - 2,4 миллиарда. Производственный задел ракетных блоков, практически все оборудование технического, стартового и измерительных комплексов было уничтожено, а затраты в сумме шесть миллиардов рублей списаны.
Хотя проектно-конструкторские, производственно-технологические разработки, опыт эксплуатации и обеспечения надежности мощной ракетной системы в полной мере использовались при создании ракеты-носителя «Энергия» и, очевидно, найдут широкое применение в последующих проектах.