КБ химической автоматики

КБ химической автоматики (КБХА) — российское проектно-конструкторское предприятие, специализирующееся на разработке жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) и систем управления для ракетно-космической техники, а также на создании энергоустановок для атомной и газовой промышленности. Полное наименование — Акционерное общество «Конструкторское бюро химической автоматики» (АО «КБХА»). Расположено в городе Воронеж. Входит в состав Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос» (Госкорпорация «Роскосмос»).

История

Основание и первые годы (1941—1950-е)

Предприятие ведёт свою историю с 1941 года, когда в Москве на базе авиационного завода № 33 было создано Опытное конструкторское бюро (ОКБ-2) для разработки агрегатов топливной автоматики авиационных двигателей. В 1945 году, после окончания Великой Отечественной войны, ОКБ-2 было переведено в Воронеж на территорию авиационного завода № 154 (ныне — Воронежское акционерное самолётостроительное общество, ВАСО). Основной задачей в первые послевоенные годы стало освоение и совершенствование немецких трофейных технологий в области жидкостных ракетных двигателей, в частности, двигателя А-4 (Фау-2).

В 1947 году ОКБ-2 было реорганизовано в Государственный союзный завод № 154, а затем — в Опытное конструкторское бюро № 154 (ОКБ-154). В 1950-е годы предприятие под руководством главного конструктора Семёна Ариевича Косберга начало разработку собственных ЖРД для зенитных ракет и первых советских баллистических ракет. Ключевым достижением этого периода стало создание двигателя РД-0105 для третьей ступени ракеты-носителя «Восток», который обеспечил вывод на орбиту первого в мире искусственного спутника Земли в 1957 году.

Развитие в 1960—1980-е годы

В 1960-е годы ОКБ-154 получило название «Конструкторское бюро химической автоматики» (КБХА). Под руководством С. А. Косберга (до 1965 года), а затем А. Д. Конопатова и В. С. Рачука, предприятие стало одним из ведущих центров по созданию ЖРД для ракет-носителей среднего и тяжёлого класса. В этот период были разработаны двигатели для ракет-носителей «Восток-2», «Восход», «Молния», «Союз», а также для межконтинентальных баллистических ракет (МБР) Р-9А и Р-16.

В 1970-е годы КБХА приступило к созданию мощных кислородно-керосиновых двигателей для ракетно-космического комплекса «Энергия-Буран». Результатом стала разработка двигателя РД-0120, который использовался на второй ступени ракеты-носителя «Энергия». Этот двигатель обладал рекордными для своего времени характеристиками: тягой в вакууме около 200 тонн и высоким удельным импульсом. В 1980-е годы предприятие также занималось созданием двигателей для перспективных ракетных комплексов, в том числе для МБР «Тополь» и «Тополь-М».

Постсоветский период (1990-е — 2000-е)

После распада СССР в 1991 году КБХА столкнулось с резким сокращением государственного финансирования и падением объёмов заказов. В 1992 году предприятие было акционировано и преобразовано в Открытое акционерное общество «КБХА» (ОАО «КБХА»). В условиях кризиса КБХА начало диверсификацию производства, осваивая выпуск продукции для гражданских отраслей: газоперекачивающих агрегатов, насосов, арматуры для нефтегазового комплекса, а также энергетических установок для атомных станций.

В 1990-е — 2000-е годы КБХА продолжило участие в космических программах. В частности, предприятие разработало двигатель РД-0124 для третьей ступени ракеты-носителя «Союз-2.1б», который обеспечил повышенную грузоподъёмность и точность выведения космических аппаратов. Двигатели КБХА также использовались на ракетах-носителях «Протон-М» (в составе разгонного блока «Бриз-М») и «Ангара».

Современный этап (2010-е — настоящее время)

В 2010-е годы КБХА вошло в состав Госкорпорации «Роскосмос». В 2015 году предприятие было переименовано в Акционерное общество «КБХА» (АО «КБХА»). В настоящее время КБХА является одним из ключевых разработчиков ЖРД для российских ракет-носителей среднего и тяжёлого класса, а также для перспективных космических комплексов.

Среди современных проектов КБХА — двигатель РД-0124А для ракеты-носителя «Союз-2.1а», двигатель РД-0124МС для ракеты-носителя «Союз-5», а также работы по созданию двигателей для многоразовой ракетно-космической системы «Амур-СПГ», работающей на сжиженном природном газе (метане). Кроме того, предприятие участвует в программе создания ракетного двигателя РД-0150 для перспективной сверхтяжёлой ракеты-носителя «Енисей».

Классификация продукции

Продукция КБХА подразделяется на несколько основных направлений:

• Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД): основная продукция предприятия. Двигатели различаются по типу топлива (кислород-керосин, кислород-метан, азотный тетраоксид-несимметричный диметилгидразин), по назначению (маршевые, разгонные, рулевые) и по тяге (от нескольких тонн до сотен тонн).
• Системы управления и автоматики: разработка и изготовление систем подачи топлива, регулирования тяги, контроля параметров работы двигателей.
• Энергетические установки: газотурбинные установки (ГТУ) для газоперекачивающих станций, энергоблоки для атомных электростанций (в том числе для АЭС малой мощности), а также тепловые насосы.
• Продукция для нефтегазового комплекса: насосы, компрессоры, запорно-регулирующая арматура, системы очистки газа.
• Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР): проведение исследований в области газодинамики, теплообмена, материаловедения, прочности, а также создание экспериментальных стендов.

Характеристики и устройство

Конструкция двигателей

ЖРД, разработанные КБХА, относятся к классу двигателей с замкнутой схемой (с дожиганием генераторного газа). В таких двигателях часть топлива сжигается в газогенераторе, а полученный горячий газ используется для привода турбонасосного агрегата (ТНА), после чего подаётся в камеру сгорания, где дожигается с остальным топливом. Это обеспечивает высокий удельный импульс и экономичность.

Основные элементы конструкции:

• Камера сгорания: выполнена из жаропрочных материалов, оснащена системой охлаждения (обычно регенеративной — топливо циркулирует по каналам в стенках камеры).
• Турбонасосный агрегат (ТНА): состоит из турбины и центробежных насосов, подающих топливо и окислитель в камеру сгорания под высоким давлением.
• Газогенератор: устройство для получения горячего газа, приводящего в движение турбину.
• Система автоматики: включает клапаны, регуляторы, датчики давления и температуры, обеспечивающие управление работой двигателя.

Технические характеристики

Типичные характеристики двигателей КБХА (на примере РД-0124):

• Тяга в вакууме: около 30 тонн-сил (294 кН).
• Удельный импульс в вакууме: 359 секунд.
• Давление в камере сгорания: до 160 атмосфер.
• Топливо: кислород + керосин.
• Масса: около 480 кг.
• Ресурс: до 10 включений в полёте.

Применение

Космическая техника

Двигатели КБХА используются на следующих ракетах-носителях и разгонных блоках:

• Ракеты-носители семейства «Союз»: «Союз-2.1а», «Союз-2.1б», «Союз-2.1в» (двигатели РД-0124, РД-0124А).
• Ракеты-носители семейства «Ангара»: «Ангара-А5» (двигатели РД-0124А на второй ступени).
• Ракета-носитель «Союз-5» (проект): двигатель РД-0124МС.
• Разгонный блок «Бриз-М»: двигатель С5.98М (разработка КБХА).
• Перспективные проекты: «Амур-СПГ», «Енисей».

Другие отрасли

• Газовая промышленность: газотурбинные установки КБХА используются на газоперекачивающих станциях для транспортировки природного газа.
• Атомная энергетика: энергоблоки на основе газотурбинных установок применяются в системах аварийного электроснабжения атомных станций.
• Нефтехимия: насосное и компрессорное оборудование для переработки углеводородов.

Критика

Деятельность КБХА, как и других предприятий ракетно-космической отрасли России, подвергается критике по ряду направлений:

• Зависимость от государственного финансирования: значительная часть заказов КБХА приходится на государственные оборонные и космические программы, что делает предприятие уязвимым в условиях экономических кризисов.
• Технологическое отставание: по мнению некоторых экспертов, двигатели КБХА, хотя и являются надёжными, уступают по ряду параметров (например, по удельному импульсу и ресурсу) зарубежным аналогам, таким как двигатели RS-25 (США) или LE-7 (Япония).
• Экологические риски: использование в некоторых двигателях токсичных компонентов топлива (например, несимметричного диметилгидразина) создаёт потенциальные экологические проблемы при падении отработанных ступеней ракет.
• Проблемы с диверсификацией: несмотря на усилия по освоению гражданской продукции, доля неракетной продукции в выручке КБХА остаётся относительно невысокой, что ограничивает финансовую устойчивость предприятия.

Интересные факты

• КБХА является одним из немногих предприятий в мире, способных разрабатывать и производить ЖРД с замкнутой схемой (с дожиганием генераторного газа).
• Двигатель РД-0120, созданный для ракеты-носителя «Энергия», до сих пор остаётся одним из самых мощных кислородно-керосиновых двигателей в мире по тяге.
• В 2019 году КБХА завершило разработку двигателя РД-0124МС, который стал первым в России серийным ЖРД, работающим на сжиженном природном газе (метане).
• На предприятии действует собственный музей, где представлены образцы двигателей, макеты ракет и исторические документы.

Источники

1. Официальный сайт АО «КБХА» (kbmk.ru).
2. История КБХА. — Воронеж: Издательство «Центр духовного возрождения Чернозёмного края», 2011.
3. Косберг С. А. Жидкостные ракетные двигатели. — М.: Оборонгиз, 1963.
4. Губарев В. С. Космические мосты. — М.: Молодая гвардия, 1985.
5. Материалы Госкорпорации «Роскосмос» (roscosmos.ru).
6. Данные открытых реестров и публикаций в научно-технических журналах («Космонавтика и ракетостроение», «Авиационная и ракетно-космическая техника»).