Неизбежная в море случайность. К катастрофе американской ракеты

30th Октябрь 2014     Автор:
Неизбежная в море случайность. К катастрофе американской ракеты

Взрыв — через 6 секунд после старта! — новейшей американской ракеты «Антарес» (Противомарс — так за цвет назван ярчайший красный сверхгигант в созвездии Скорпиона) с грузовым кораблём «Цигнус» (Лебедь — созвездие северного полушария) породил много споров. Чтобы их природа стала понятна, цитирую (с мелкими редакторскими поправками) раздел «Конструкция» википедической статьи об этой ракете.

«На первой ступени установлены два кислород-керосиновых ракетных двигателя AJ-26 — разработанная компанией «Аэроджет» и лицензированная в СГА для использования на американских ракетах-носителях (в том числе в «Антаресе») модификация советского двигателя НК-33, создаваемая путём снятия некоторой оснастки с оригинальных НК-33 (из числа 37 экземпляров, приобретённых у СНТК им. Н.Д. Кузнецова), добавления американской электроники, адаптации двигателя к производимому в СГА топливу, а также оснащения карданным шарниром для управления вектором тяги. Использованные в «Антаресе» двигатели НК-33 изготовлены в 1970-х годах и куплены в середине 1990-х годов фирмой «Аэроджет Рокетдайн» по цене $1 млн. По состоянию на 31-е марта 2010-го года у фирмы в наличии имелось около 30 этих двигателей.

Поскольку компания Orbital имела недостаточно опыта по работе с большими жидкостными ступенями и криогенными компонентами, для работы по первой ступени «Антареса» заключён контракт с ГП КБ «Южное» (Украина, Днепропетровск) — разработчиком ракет космического назначения серии «Зенит». Участок работ «Южного» включает основной этап работ с топливными баками и связанным с ними оборудованием. Основная задача КБ «Южное» — разработка и контроль изготовления на заводе «Южмаш» ёмкостей для топлива, баков высокого давления, клапанов, датчиков, системы подачи топлива и питания, труб, проводов и другого связанного с ними оборудования.

Вторая ступень твердотопливная с двигателем Castor 30, разработанным Alliant Techsystems, — модификация первой ступени Castor 120 ракеты-носителя «Таурус-1», а та в свою очередь — модификация первой ступени МБР Peacekeeper. В различных компоновках РН на второй ступени возможно использование нескольких модификаций Castor — 30A, 30B или 30XL. Последний вариант — 30XL — входит в стандартную конфигурацию и является увеличенной версией предыдущих вариантов ступени. РН допускает добавление третьей ступени — «Star-48BV» или «BTS»; в данном случае масса полезной нагрузки, выводимой на НОО, может быть увеличена до 7000 кг».

Взорвалась первая ступень. Насколько я могу судить по теленовостям, взрыв случился не в самом двигателе, а в топливоподающей аппаратуре или баке: по крайней мере длина газовой струи из двигателя оставалась нормальной, даже когда пламя резко расширилось. Это всего лишь мнение на глазок: эксперты несомненно изучат не только каждый видеокадр, но и все обломки конструкции, даже самые оплавленные. Но вся предыдущая статистика работы двигателей, созданных под руководством Николая Дмитриевича Кузнецова для советской лунной ракеты Н-1 (увы, так и не вышедшей на орбиту: все 4 пробных пуска кончились авариями, поскольку лунная гонка не позволила советским конструкторам создать полноценный комплекс стендов для наземных испытаний) и по сей день остающихся в числе наиэффективнейших, не даёт оснований для серьёзных подозрений: даже на Н-1 они останавливались из-за сбоев топливоподачи, но не взрывались, а при расконсервации каждый из них проверен всеми доступными способами. Поэтому вероятнее, на мой взгляд, поломка частей, созданных «Южмашем», или стыков между частями системы.

Значит ли это, что главная причина аварии (не катастрофы — так в технике именуют только аварии с человеческими жертвами) — организованный Соединёнными Государствами Америки государственный переворот 2014.02.22 в Киеве и таким образом зло вернулось к своим создателям?

Вряд ли. И не только потому, что цикл производства и монтажа компонентов ракеты занимает многие месяцы, так что взорвавшаяся первая ступень создана, вероятно, ещё задолго до начала шабаша на киевской площади Независимости. Скорее всего авария — проявление того, что в старые времена именовалось на флоте «неизбежная в море случайность».

Ракетная техника до сих пор остаётся одной из сложнейших отраслей. Главные сложности — даже не в конструкции, где многие тысячи деталей должны согласованно работать при тяжёлых перегрузках и мощной вибрации. Куда важнее работа на пределе возможностей техники. В двигателях бушует пламя, способное расплавить металл за считанные секунды (его охлаждают потоком топлива, прокачиваемым через трубы, образующие корпус камеры сгорания, но даже в таком режиме он остаётся работоспособен всего несколько минут). Турбонасосные агрегаты размером с тарелку прокачивают сотни литров топлива в секунду (среди достижений Кузнецова — дожигание в двигателе выхлопа турбин, вращающих насосы: это резко повысило экономичность комплекса). Гибкие трубы и прокладки на стыках компенсируют не только механические нагрузки, но и различия в тепловом расширении разнородных металлов при нагреве на многие сотни градусов. Можно долго перечислять подобные сложности, но и так ясно: из конструкции выжимается всё, что можно — запас прочности и надёжности ничтожно мал.

Более того, коммерческая конструкция зачастую нагружена больше, чем военная. Каждый лишний килограмм — лишние центнеры топлива, лишние затраты. Это вынуждает дополнительно снижать запас надёжности.

Даже наисовременнейшие способы расчёта конструкции, даже наитщательнейшие наземные испытания компонентов не позволяют вполне убедиться в достаточности запаса для предотвращения поломок даже при стечении нескольких неблагоприятных воздействий. Без пробных пусков не обойтись. В начальный период отработки любой конструкции почти неизбежны аварии. Только анализ их причин позволяет выявить и устранить слабые места. Это, кстати, один из источников сомнений в реальности американской лунной программы: очень уж удачно летала ракета «Сатурн-5», построенная на пределе тогдашних возможностей всех её компонентов.

Вспомним, сколько раз падала наша ракета «Булава» до первого успешного полёта. Правда, причины её аварий связаны не только со сложностью расчёта конструкции. В лихие девяностые приватизированы и немедленно закрыты или перепрофилированы несколько ведущих предприятий высокотехнологичных отраслей — в частности, производители специальных пластмасс и каучуков для прокладок, используемых в космической технике. Ракеты старых типов обходились складскими запасами: те же прокладки куда проще наштамповать большой партией, чем изготовлять отдельно для каждого пуска. Но когда начали создавать новую ракету, все необходимые для этого технологии пришлось осваивать с нуля другим предприятиям — взамен закрытых.

Но и в американской космической промышленности случился изрядный перерыв производства — он связан с космическими челноками. Одноразовую ракету для каждого пуска делают заново — и с учётом предыдущего опыта. Более того, в каждом пуске можно один из нескольких дублирующихся компонентов сделать экспериментальным и по результатам пуска доработать конструкцию или принять этот вариант в качестве базового. Поэтому наши ракеты «Союз», внешне неотличимые от первой межконтинентальной баллистической Р-7 Сергея Павловича Королёва, впервые (увы, неудачно) стартовавшей 1955.05.15, внутри устроены совершенно иначе, сохраняя при этом безупречную надёжность, наработанную в первых десятках пусков. Челнок же после изготовления летает без особых доработок: менять его компоненты довольно трудно, и приходится следовать американскому правилу «не чини то, что не сломано». Поэтому очень многие нюансы производства и — главное! — проектирования комплектующих для ракет американцы утратили.

Но в целом, на мой взгляд, дело не в деградации отрасли. Авария всего лишь напомнила, сколь сложна кооперация в столь большом проекте множества предприятий и множества специалистов на каждом предприятии.

Так что не думаю, что прискорбное событие свидетельствует о каких-то глубоких неполадках в американской (или хотя бы украинской) космической отрасли. Скорее всего, это текущий случай, неизбежный на начальном этапе отработки сложной конструкции. В скором времени причины этого случая будут выяснены — и будут приняты меры по недопущению подобных несчастий.

Словом, дело очень неприятное, но совершенно естественное в космической технике, неизбежное и вряд ли способное привести к долгосрочным отрицательным последствиям.

Источник


Система Orphus
Рубрика: Статьи

обсуждение


оставить комментарий или два