ТНА (автономные турбогенераторы) для питания ракет

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 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 помьяним, 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, 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 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.

Ссылки: