Сейчас российская промышленность работает над созданием перспективного жидкостного ракетного двигателя РД-171МВ. Изделие с уникально высокими характеристиками предназначается для ракет-носителей будущего и должно будет обеспечить качественный прорыв в отрасли. При этом 2019 год имеет особое значение для программы. В недавнем прошлом состоялось несколько важнейших событий в истории проекта, и в ближайшие месяцы ожидаются новые.
2019 год и будущее
Опытно-конструкторские работы по двигателю РД-171МВ выполнялись с 2017 г. Разработчиком проекта является НПО «Энергомаш». За основу для нового изделия взяли существующую двигательную установку РД-171М – вариант развития более старого двигателя РД-170. За счет использования отработанных решений и новых компонентов планировалось получить очередной рекордный прирост характеристик. Высокие заявленные характеристики уже привели к появлению прозвища «Царь-двигатель».
В феврале 2019 г. руководство Роскосмоса сообщило о завершении строительства первого опытного РД-171МВ. После определенной подготовки этому изделию предстоит выйти на огневые испытания. В июле НПО «Энергомаш» рассказало о сборке еще трех опытных двигателей, а также уточнило сроки начала испытаний первого изделия. Эти работы запланированы на вторую половину декабря.
В конце августа макет РД-171МВ вместе с другими разработками показали на выставке МАКС-2019. Тогда же стало известно, что в течение ближайших двух лет макет нового двигателя пройдет испытания с первой ступенью перспективной ракеты-носителя «Союз-5» / «Иртыш».
1 сентября появилась информация о намерении НПО «Энергомаш» закупить стальной прокат для использования при строительстве новых двигателей. При этом речь идет об «основном производстве для комплектации РД-171МВ. Общая стоимость закупаемого проката составляет 19,5 млн рублей. Все это означает, что в ближайшем будущем программа выйдет из стадии строительства опытных образцов и перейдет на новый этап.
В самом конце текущего года НПО «Энергомаш» запустит испытания первого опытного РД-171МВ. В дальнейшем проверку пройдут другие двигатели. В 2021 г. предприятие-изготовитель передаст смежникам первый летный комплект изделий для монтажа на ракете «Союз-5». На 2022-й запланировано сразу несколько запусков таких ракет с новыми двигательными установками. Не ранее середины двадцатых годов «Союз-5» и РД-171МВ поступят в полноценную эксплуатацию.
Улучшенная конструкция
Изделие РД-171МВ разработано на основе существующих двигателей и отличается от них рядом комплектующих и технологий, что обеспечивает прирост характеристик. Также новый проект интересен методами разработки. Это первый двигатель НПО «Энергомаш», изначально создававшийся в электронном виде и без применения бумажной документации.
РД-171МВ представляет собой четырехкамерный ЖРД, использующий топливную пару керосин-кислород. При собственной массе 10,3 т изделие способно развивать в пустоте тягу 806 тс. Тепловая мощность – 27 тыс. МВт. Использован улучшенный турбонасосный агрегат мощностью 180 тыс. кВт. Таким образом, как указывают разработчики, по отдельным характеристикам новый ракетный двигатель похож на достаточно крупную электростанцию. Кроме того, на данный момент он является самым мощным ЖРД в мире.
От предыдущих изделий своего семейства новый двигатель отличается не только характеристиками, но и особенностями конструкции. В нем используются современные материалы и технологии. Кроме того, внедрены полностью новые элементы, такие как система регулирования, заимствованная у двигателя РД-191.
Двигательную установку РД-171МВ предлагается использовать с новыми ракетами-носителями, способными эффективно использовать ее высокие характеристики. Уже ведутся работы по созданию новых ракет разных классов специально под «Царь-двигатель».
Ракеты-носители
Согласно нынешним планам, для использования РД-171МВ разрабатывают две перспективные ракеты разных классов. Потенциал двигательной установки может быть использован в ракетах-носителях среднего и сверхтяжелого класса. Оба образца должны будут поступить в эксплуатацию не ранее второй половины двадцатых годов.
С 2015 г. в Ракетно-космическом центре «Прогресс» продолжается разработка новой средней ракеты-носителя «Союз-5», также известной под названиями «Феникс» и «Иртыш». Первая ступень такой ракеты будет комплектоваться установкой РД-171МВ, на второй предлагается использование других двигателей. Летные испытания «Иртыша» планируется начать в 2022 г., а в середине десятилетия он поступит в эксплуатацию.
Расчетная стартовая масса новой ракеты будет составлять 530 т, из них почти 400 т – горючее и окислитель для двигателя первой ступени. «Иртыш» сможет выводить на низкую околоземную орбиту до 17 т груза или 2,5 т на геостационарную. За счет высоких характеристик двигателя первой ступени новая ракета-носитель будет показывать определенные преимущества перед другими изделиями своего класса.
Наработки по «Иртышу» будут использованы в проекте сверхтяжелой ракеты-носителя «Енисей», создаваемой корпорацией «Энергия». Предлагались несколько вариантов архитектуры такой ракеты с общими особенностями и компонентами. Первую ступень «Енисея» предлагается выполнить в виде пакета из нескольких ступеней «Иртыша» с двигателями РД-171МВ. «Царь-двигатель» также может быть использован на одноблочной второй ступени. Ближайшие годы планируется использовать для проектирования и отработки необходимых изделий. Первый полет «Енисея» состоится ориентировочно в 2028 г.
При использовании первой ступени с шестью двигателями РД-171МВ ракета «Енисей» будет иметь массу более 3100 т и сможет выводить на НОО нагрузку не менее 100 т. Для ГСО нагрузка будет составлять 25-30 т. Ракета с такими характеристиками может использоваться при организации межпланетных миссий.
Ключевое звено
Успешная реализация существующих планов позволит продолжить освоение космического пространства, как на орбитах, так и у других небесных тел. Перспективная ракета «Иртыш» / «Союз-5» сможет дополнить и заменить существующие носители, доставляющие технику на орбиты, а для «Енисея» найдутся более серьезные задачи. При этом успех обоих проектов прямо зависит от двигателя РД-171МВ.
Испытания опытных «Царь-двигателей» начнутся в этом году и продлятся до 2021-22 гг. Затем подобные изделия пройдут проверку с ракетой «Иртыш», и через несколько лет ожидается появление первых образцов «Енисея». Нынешние работы, по сути, закладывают фундамент для дальнейших практически применимых успехов.
Таким образом, в средней и отдаленной перспективе российская космическая отрасль получит сразу несколько инструментов разных классов, пригодных для решения широкого круга задач. Новые носители обеспечат проведение многообещающих научно-исследовательских программ, а также позволят укрепить положение на рынке запусков. Ключевым звеном текущих планов по созданию новой ракетно-космической техники является «Царь-двигатель» – РД-171МВ, которому пока только предстоит выйти на испытания.
