Содержание
«Военная Литература»
Первопроходчество

Глава 7.

КОРД и АТГ

Еще в самом начале проектирования ракеты-носителя Н1 необходимость создания системы диагностики работы более чем четырех десятков двигателей трех ступеней Н1 была очевидной. От телеметрической системы контроля за параметрами двигательных установок такая система отличалась тем, что не только фиксировала состояние того или иного параметра, но выдавала команду системе управления на выключение двигателя, если контролируемые ею параметры выходили за разрешенные пределы.

Неотвратимость разработки системы КОРД своими силами становилась все более очевидной, так как все только предполагаемые смежники, которым эту разработку предлагали, сразу понимали ее ответственность, трудоемкость и бесперспективность с точки зрения лавров. После многочасовых дискуссий с ближайшими товарищами решили поручить разработку идеологической электрической схемы и ее отработку отделу Виктора Кузьмина, а конструктивную реализацию и внедрение в производство отделу Ивана Зверева. Серийное производство электронных приборов КОРДа решением ВПК было поручено Загорскому оптико-механическому заводу (ЗОМЗ) по нашей технической документации.

Изучив структуру двигательных агрегатов Кузнецова, наши электронщики решили, что они вполне способны спасти двигательную установку от пожара, взрыва и прочих бедствий, если двигателисты четко сформулируют критерии предаварийного состояния. Главный конструктор Кузнецов после настоятельных обращений Королева в конце концов определил параметры двигателей, на отклонение которых должна реагировать система КОРД.

Кузнецов и его специалисты в процессе работы меняли и перечень подлежащих контролю параметров, и критические значения, при которых система КОРД обязана передать в систему управления команду на выключение двигателя.

Первоначально для диагностического контроля двигателей первого летного носителя Н1 были выбраны четыре параметра: температура газа за турбиной ТНА, пульсация давления в газогенераторе, скорость вращения основного вала ТНА и [129] давление в камере сгорания. При выходе этих параметров за установленные двигателистами пределы КОРД выдавал команду, по которой система управления по своему алгоритму производила полное выключение подозрительного двигателя.

Каждый из 42 двигателей имел свою аппаратуру контроля, состоящую из первичных датчиков, электронного блока усилителей, линии связи и блока управления системой, связанного с системой автоматики управления двигателями. Измерения критических параметров производились первичными датчиками — преобразователями физических величин в электрические сигналы. Так, например, для контроля давления был специально разработан троированный контактный датчик мембранного типа. Для других каналов контроля были разработаны датчики генераторного типа: пьезоэлектрические в канале пульсаций давления, индукционные в канале скорости вращения и малоинерционные термопары в канале температуры.

Общая координация и преобразование измерений в команды производились блоком усилителей-преобразователей, представляющим довольно сложный электронный прибор, состоящий из 1600 элементов. Все датчики были разработаны в 1962–1963 годах в различных организациях и отрабатывались нашими инженерами на огневых стендах при испытаниях двигателей первой, второй и третьей ступеней.

Обязательное и самое жесткое требование к аварийной системе — она должна дежурить и реагировать только на аварийный признак. Выдача ложного сигнала в полете могла привести к выключению здорового двигателя, а для первой ступени — еще и второго, диаметрально противоположного.

Носитель Н1 обладал 25-процентным запасом по тяговооруженности. Допускался выход из строя, даже при старте, двух пар ЖРД. Система управления, получив сигнал об отказе двигателей, должна была несколько форсировать работающие и увеличить общее время работы первой ступени. На второй ступени при получении аварийных сигналов могли быть выключены не более двух двигателей, а на третьей — один.

Наиболее трудной проблемой при отработке системы оказалась защита КОРДа от помех. При испытаниях на технической позиции в большом МИКе на шинах питания системы была обнаружена наводка — напряжение до 15 вольт частотой 1000 герц. Это была опасная помеха, которая исходила от основного источника электроэнергии ракеты — специального турбогенератора. Для защиты от этой помехи мы ввели блок конденсаторов, шунтирующих источник, и убедились, что помеха снизилась до одного [130] вольта. Успокоились напрасно — 1000 герц вскоре напомнили о себе при «отягчающих обстоятельствах».

Последующие события показали, что многое из того, что произошло в первом же полете, могло быть обнаружено, если бы мы имели полноценный огневой стенд испытаний всей первой ступени со штатной кабельной сетью, штатными источниками питания и системой управления.

При предыдущих работах по созданию ракетных систем и космических аппаратов Королев всегда приветствовал деловые контакты между руководителями, скрепленные личной многолетней дружбой. Когда Пилюгину или мне требовалось что-либо решить по сопряжению двигательных установок с системами управления, рулевыми приводами, мы запросто договаривались с самим Глушко, Косбергом, Исаевым или их специалистами. Взаимопонимание достигалось быстро, а потом «для порядка» оформлялись соответствующие протоколы.

Заместители всех главных между собой были «на ты» и в трудных ситуациях договаривались между собой о том, как лучше «обработать» того или иного главного для быстрого принятия решения, которое они согласовали.

Николай Кузнецов и его двигателисты, включавшиеся в нашу кооперацию, оказывались новыми людьми. Движимый желанием сблизить нас, Королев пригласил своих ближайших заместителей: Мишина, Бушуева, Охапкина и меня — к себе — в «домик Королева» на 3-й Останкинской. Мы были уверены, что предстоит очередной деловой разговор. Но оказалось, что принимает нас не СП, а Нина Ивановна, главными гостями товарищеского ужина были супруги Кузнецовы. Мы были без жен, Нина Ивановна поняла оплошность, допущенную СП, но исправлять его ошибку было поздно.

За столом СП пытался всячески оживить затихавшие разговоры о кулинарных достижениях, последних кинофильмах, которые мало кто видел, театрах, в которых мы почти не бывали, погоде и грибах. Как ни старалась хозяйка дома, разговор оживлялся, стоило только затронуть ракетно-двигательные проблемы. Кузнецов что-то говорил о строительстве огневых стендов вдалеке от его завода, Мишин расхваливал принятые к разработке уникальные параметры двигателей, я ждал удобного момента, чтобы сказать о всемогуществе КОРДа, способного спасти этот уникальный двигатель, а Бушуев дипломатично пытался перевести разговор на последние достижения Кузнецова в разработке авиационных ТРД.

Когда мы шли домой, Охапкин высказался первым:

— СП затеял этот ужин, чтобы сблизить нас с Кузнецовым. Он чувствует, что после разрыва с Глушко образовалась пустота в [131] личных контактах с двигательной корпорацией, понимает, что худо-бедно мы свои баки сварим и оболочку склепаем, а определять все будут двигатели.

Бушуев согласился и добавил:

— Но Черток неудачно выдвинулся со своим КОРДом, заранее намекал на неизбежность аварий двигателей.

— Поживем — увидим, — резюмировал я.

Пока налаживали и отрабатывали аппаратуру КОРДа на стендах в Куйбышеве, в нее вносилось много изменений. КОРДу прощали иногда незаконные выключения, но в общем двигателисты в него поверили.

Тем тревожнее оказалось сообщение, с которым ко мне пришли Калашников, Кузьмин и Кунавин. Им только что позвонили из Куйбышева, что на стенде произошел взрыв с разрушением двигателя. Стало быть, КОРД виноват, что никак не мог предупредить такое событие.

По этому происшествию Райков докладывал Мишину, убеждая его, что в двигателях имеется дефект, приводящий к разрушению с такой быстротой, что система КОРД даже не успевает зарегистрировать отклонение параметров от нормы.

В начале 1967 года по решению ВПК была создана межведомственная комиссия для определения надежности двигателей, принятия решения о запуске их в серию и допуске к установке на первые летные ракеты. Председателем комиссии был назначен заместитель начальника ЦИАМа Левин, членом комиссии был и Глушко. Представлялось, что комиссия может дать объективную оценку новым двигателям с такими уникальными для того времени характеристиками.

Во время одного из заседаний комиссии, как мне рассказывал Райков, Глушко высказался в том смысле, что никакая система диагностики и контроля не способна вылечить «гнилые двигатели».

Действительно, КОРД был не способен спасти ракету от сверхбыстропротекающего процесса взрыва двигателя. Были у него и свои слабые места, которые мы обнаружили слишком поздно. Одним из них была уже упомянутая чувствительность к паразитной электрической наводке частоты 1000 герц, временами превосходившей аварийный сигнал в системе КОРД.

«Это вы с Андроником придумали первичный источник на переменном токе вместо надежных аккумуляторов, на которых всю жизнь летаем. Вот теперь будем расхлебывать», — упрекали меня испытатели. Для таких упреков были основания. [132]

Здесь я должен в свои воспоминания вставить историю еще одной уникальной разработки, на которую мы пошли только ради Н1.

Памятуя о своих довоенных исследованиях по системе переменного тока для тяжелого бомбардировщика, я еще в 1960 году прикинул, сколько можно сэкономить массы на источниках тока и силовых кабелях, если на сверхтяжелой ракете отказаться от традиционных аккумуляторов и установить специальный генератор, приводимый на каждой ступени от одного из ТНА основных ЖРД.

Выходить куда-либо с таким предложением можно было только с согласия и при поддержке Пилюгина. Основным потребителем электроэнергии на борту тяжелого носителя была система управления, ее главный конструктор Пилюгин должен был дать согласие на отказ от традиционных источников питания. Я был почти уверен в отрицательном отношении Пилюгина — зачем ему еще одна «головная боль» в системе, где и без того все надо делать по-новому. Свои предложения я предварительно изложил Георгию Приссу, который в НИИАПе был главным идеологом схемы бортового электрического комплекса, и Серафиме Курковой, которая в НИИАПе ведала лабораторией системы источников бортового питания.

К моему удивлению и великому удовлетворению, они пришли к аналогичным идеям независимо от меня. Мы не спорили о приоритете, тем более что исполнителем новой системы энергопитания мог быть только ВНИИЭМ.

Долго уговаривать Андроника Иосифьяна взять на себя разработку мощного источника переменного тока не потребовалось. Андроник незамедлительно пригласил своего заместителя по научной части Николая Шереметьевского, хорошо мне знакомых еще по институту Евгения Мееровича, Наума Альпера, Аркадия Платонова и поставил задачу: предложение принять, работу начать немедленно! Вместе с ОКБ-1 и НИИАПом определить параметры, мощности, выбрать напряжения, частоту и чем крутить генератор. Надо иметь свой привод, а не связываться с двигателистами, решил он.

Спустя 35 лет я восхищаюсь энтузиазмом Иосифьяна, Шереметьевского и других специалистов ВНИИЭМа — работа буквально закипела. От идеи использовать ТНА основных двигателей быстро отказались. Решили делать самостоятельную автономную систему. В результате споров и месячных расчетов ВНИИЭМом был разработан эскизный проект, из которого следовало, что оптимальным вариантом будет трехфазный бортовой турбогенератор с напряжением 60 вольт и частотой 1000 [133] герц. Турбина генератора должна работать от различных газовых компонентов — сжатого воздуха, азота или гелия — продуктов, в избытке имеющихся на борту ракеты. Такой источник не требовал создания капризной схемы перехода питания «земля» — «борт», был многоразовым, позволял обеспечивать точное поддержание частоты и напряжения.

Увеличение в два раза питающего напряжения существенно снижало массу бортовой кабельной сети. Для создания уникального турбогенератора требовалась уникальная турбина. Завод «Сатурн», который возглавлял Архип Люлька, находился на берегу Яузы, всего в 10 минутах езды от моего дома.

Когда я приехал к главному конструктору Люлька — Герою Социалистического Труда, лауреату Сталинской премии, члену-корреспонденту Академии наук, он, по-доброму и хитро улыбаясь, спросил, не явился ли я уговаривать его разработать водородный двигатель для третьей ступени Н1.

— Это лучше меня сделает сам Королев, — ответил я.

— Мабуть помьянéм, як мы билимбаиху на Урали хлыбалы? — допытывался Люлька.

Он явно хотел понять, зачем я явился с самого утра, раньше, чем я сам начну выкладывать причину.

Когда я объяснил, что меня привело в кабинет уважаемого главного конструктора авиационных турбореактивных двигателей, он был немного разочарован. Создание турбины такой малой мощности — это не проблема, но возни с ней будет много. Я для увлечения наговорил о надежности, точности регулирования частоты вращения, малой массе — но он все это сам отлично представлял.

— Турбыну зробыты мы можемо. Тильки нехай ваши хлопци сами прыдумають, чим ее крутыты и це вже ты сам з нымы миркуй, скильки та якого газу треба браты. Ось де вес буде, а не в моим колесыку.

Люлька согласился. И в дальнейшем, с 1962 года, разработка АТГ — автономных турбогенераторов для Н1 проводилась ВНИИЭМом совместно с «Сатурном» в самом тесном сотрудничестве. Королев поручил двигателистам ОКБ-1 разработку пневмогидравлических систем питания агрегатов, шар-баллонов, теплообменников, фильтров и пневмоарматуры. У нас в ОКБ-1 эти заботы принял на себя отдел Петра Шульгина.

Техническое задание на всю систему было торжественно утверждено Королевым, Пилюгиным, Иосифьяном и Люлька.

В процессе разработки идея простого турбогенератора обросла регуляторами давления, блоками клапанов, дросселями, двумя каналами регуляторов частоты, теплообменниками гелия, [134] электропневматическим преобразователем электрического сигнала в регулирующее давление, по сравнению с которыми бесконтактный синхронный генератор переменного тока и генератор постоянного тока оказались самыми простыми и надежными устройствами. Регуляторы частоты, напряжения и пневмогидравлические устройства, которыми они были окружены, вызывали куда больше хлопот при отработке, чем основа основ — турбина и две электрические машины.

В истринском филиале ВНИИЭМа был сооружен комплексный стенд для отработки всех агрегатов совместно со штатной системой питания «рабочим телом». На каждой ракете Н1 устанавливалось по два турбогенераторных источника: один — на блоке «А», питающий всех потребителей первой ступени, и второй — на блоке «В», питающий вторую и третью ступени.

Одновременно с созданием бортовых турбогенераторов ВНИИЭМ разработал их наземный эквивалент, включающий в себя блок сетевого преобразователя частоты, трансформаторы и выпрямительные устройства. Наземный эквивалент в процессе испытаний позволял без расхода бортовых запасов сжатого воздуха или гелия подавать на борт переменный ток напряжением 60 и 40 вольт частотой 1000 герц и постоянное напряжение 28 вольт.

Коллективы ВНИИЭМа совместно с «Сатурном» только для отработочных испытаний изготовили 22 турбопривода «воздушного» варианта, на которых наработали почти 3000 часов, и 17 турбоприводов «гелиевого варианта», на которых наработали 1000 часов, при полетном времени всего 12 минут! Запас надежности оказался огромным. На отдельных турбоприводах было наработано свыше 8500 полетных циклов.

По моей просьбе один из ведущих разработчиков системы во ВНИИЭМе Владимир Авербух составил справку, в которой перечислил только основных участников создания системы — инженеров-разработчиков и испытателей. Таких только во ВНИИЭМе насчитывалось более 90 человек. Это не считая производственников и рабочих-станочников — непосредственных изготовителей агрегатов «в металле». На «Сатурне» у Люлька специалистов-инженеров — непосредственных создателей системы воздушно-гелиевого турбопривода оказалось, не считая производственников, 15 человек. Если к этому перечню добавить тех, кто трудился в НИИАПе над встраиванием новой идеи в систему электропитания, в ЦКБЭМ над конструкцией, пневмо-гидросхемой ракеты, телеметрией и испытательной документацией, да еще приплюсовать аппарат военной приемки во всех организациях и специалистов полигона, прикрепленных только к этой [135] работе, то окажется, что для реализации, казалось бы, простой идеи потребовался самоотверженный творческий труд более 200 специалистов. Это, повторяю, не считая «рабочего класса», который в итоге выдавал «на гора» готовые изделия.

Я столь подробно остановился на этом примере вовсе не для того, чтобы похвастать своей авторской причастностью. Опыт последующих летных испытаний этой системы показал ее надежность. Можно считать, что это заслуга каждого отдельного участника разработки. Но прежде всего это заслуга руководителей ВНИИЭМа — Иосифьяна и Шереметьевского, которые проявили непримиримость в своих требованиях к наземной отработке, придав ей должную масштабность, невзирая на окрики по срыву сроков, идущие сверху из аппаратов министерств и ВПК. [136]

Дальше