НПО «Энергомаш

НПО «Энергомаш» — это российское научно-производственное объединение, являющееся ведущим разработчиком и производителем жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) большой тяги для космических ракет-носителей. Входит в состав Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос». Предприятие расположено в городе Химки Московской области.

История

Основание и довоенный период

Предприятие ведёт свою историю от авиационного завода № 82, основанного в 1929 году в подмосковных Химках. Первоначально завод занимался ремонтом и сборкой самолётов. В 1930-е годы на его базе было организовано опытное конструкторское бюро (ОКБ) по разработке авиационных двигателей, которое возглавил конструктор Александр Микулин. В 1939 году ОКБ было реорганизовано в самостоятельный завод № 300, специализировавшийся на создании поршневых авиамоторов.

Ракетная эра (1940–1960-е годы)

С началом космической эры и развитием ракетной техники в СССР завод был переориентирован на разработку жидкостных ракетных двигателей. В 1946 году на базе завода было создано ОКБ-1 под руководством Валентина Глушко, которое впоследствии стало головным предприятием по созданию мощных ЖРД. В 1950–1960-е годы здесь были разработаны двигатели для первых советских межконтинентальных баллистических ракет (МБР) Р-7, Р-9, а также для ракет-носителей «Восток», «Восход», «Молния». Двигатели Глушко (РД-107, РД-108) обеспечили запуск первого искусственного спутника Земли и первого полёта человека в космос.

Период «лунной гонки» (1960–1970-е годы)

В 1960-е годы ОКБ-1 (с 1967 года — НПО «Энергомаш») участвовало в советской лунной программе. Для сверхтяжёлой ракеты Н-1 были разработаны двигатели РД-270 (на высококипящих компонентах) и РД-253 (на кислородно-керосиновой паре). Однако программа Н-1 была закрыта после неудачных пусков. Тем не менее, двигатель РД-253, созданный для ракеты «Протон», стал одним из самых массовых и надёжных в мире. Он эксплуатируется до настоящего времени (с модернизациями) на ракетах-носителях семейства «Протон-М».

Постсоветский период и международное сотрудничество (1990–2000-е годы)

После распада СССР НПО «Энергомаш» столкнулось с резким сокращением государственного финансирования. Для выживания предприятие начало активное сотрудничество с зарубежными космическими агентствами, в первую очередь с NASA. В 1995 году был заключён контракт на поставку двигателей РД-180 для американской ракеты-носителя Atlas V. РД-180, созданный на базе РД-170, стал одним из самых востребованных ЖРД на мировом рынке. В 2000-е годы были также разработаны двигатели РД-191 для семейства ракет «Ангара» и РД-181 для американской ракеты Antares.

Современный этап (2010-е — настоящее время)

В 2010-е годы НПО «Энергомаш» продолжило модернизацию существующих двигателей и разработку новых. В 2014 году, после введения санкций США против России, сотрудничество по поставкам РД-180 было ограничено, но не прекращено полностью. Предприятие сосредоточилось на импортозамещении и создании двигателей для перспективных российских ракет-носителей, включая «Союз-5», «Ангара-А5М» и «Амур-СПГ» (метановый двигатель РД-0169). В 2022 году, в связи с обострением геополитической ситуации, поставки РД-180 в США были прекращены. В настоящее время НПО «Энергомаш» является головным предприятием по жидкостным ракетным двигателям в России.

Продукция и классификация двигателей

НПО «Энергомаш» специализируется на жидкостных ракетных двигателях (ЖРД) с замкнутой схемой (с дожиганием генераторного газа), что обеспечивает высокий удельный импульс и эффективность. Основные типы выпускаемых двигателей:

По типу топлива

• Кислородно-керосиновые — наиболее массовая линейка (РД-107, РД-108, РД-170, РД-180, РД-191, РД-181). Используются на большинстве российских и некоторых зарубежных ракетах.
• Кислородно-водородные — разрабатывались для перспективных носителей (например, РД-0120 для «Энергии»), но в настоящее время не производятся серийно.
• Метановые — перспективное направление (РД-0169 для ракеты «Амур-СПГ»), разрабатываются с 2010-х годов.

По назначению

• Маршевые — основные двигатели первой и второй ступеней ракет-носителей (РД-180, РД-191, РД-107).
• Рулевые — обеспечивают управление полётом (часто используются в составе многокамерных блоков, например, у РД-108).
• Вспомогательные — для корректировки орбиты, торможения и ориентации космических аппаратов (разрабатываются в меньших объёмах).

Основные модели

Устройство и принцип работы

Двигатели НПО «Энергомаш» относятся к классу ЖРД с замкнутой схемой. Основные конструктивные элементы:

1. Камера сгорания — цилиндрическая или коническая полость, в которой происходит сгорание топлива. Для охлаждения стенок используется регенеративное охлаждение (топливо проходит через рубашку вокруг камеры).
2. Турбонасосный агрегат (ТНА) — высокооборотный насос, подающий топливо и окислитель в камеру сгорания под высоким давлением (до 600 атм). ТНА приводится во вращение газовой турбиной, работающей на продуктах сгорания.
3. Газогенератор — устройство, в котором сжигается часть топлива для получения газа, вращающего турбину ТНА.
4. Форсунки — элементы, распыляющие топливо и окислитель в камере сгорания для обеспечения равномерного смешивания.
5. Система управления — включает клапаны, регуляторы тяги и датчики, обеспечивающие стабильную работу двигателя.

Принцип работы: топливо (керосин) и окислитель (жидкий кислород) подаются из баков в ТНА, который повышает их давление. Затем компоненты поступают в газогенератор, где сгорают, образуя горячий газ. Этот газ вращает турбину ТНА, а затем выбрасывается в камеру сгорания, где смешивается с остальным топливом и сгорает, создавая реактивную тягу.

Применение и значение

Космические программы

• Ракеты-носители «Союз» — двигатели РД-107 и РД-108 являются одними из самых надёжных в мире (более 2000 успешных пусков). Используются для запуска пилотируемых кораблей «Союз» и грузовых «Прогресс» к МКС.
• Ракета «Протон-М» — оснащается двигателями РД-253 (разработка НПО «Энергомаш»), обеспечивающими вывод тяжёлых спутников на геостационарную орбиту.
• Ракета «Ангара» — новый российский носитель, использующий РД-191 на первой ступени. Позволяет запускать полезные нагрузки различной массы с космодрома «Восточный».
• Международные проекты — до 2022 года двигатели РД-180 и РД-181 широко применялись на американских ракетах Atlas V и Antares, обеспечивая запуски спутников и грузов к МКС.

Военное значение

Двигатели НПО «Энергомаш» используются в межконтинентальных баллистических ракетах (МБР) наземного и морского базирования. В частности, двигатели РД-0249 и РД-0255 устанавливаются на ракетах Р-29РМУ2 «Синева» и Р-29РМУ3 «Лайнер» (морского базирования). Предприятие также участвует в модернизации двигателей для перспективных МБР.

Научное и технологическое значение

НПО «Энергомаш» является одним из немногих предприятий в мире, способных создавать ЖРД с тягой более 800 тонн (РД-170). Технологии замкнутой схемы, разработанные на предприятии, используются в двигателях других стран (например, в американском RS-68). Предприятие также занимается разработкой двигателей для многоразовых ракет-носителей (проект «Амур-СПГ»).

Критика и проблемы

• Зависимость от зарубежных заказов — в 1990–2000-е годы предприятие во многом выживало за счёт поставок в США, что создавало риски при введении санкций.
• Технологическое отставание — в области многоразовых двигателей (например, Raptor компании SpaceX) НПО «Энергомаш» пока не имеет серийных аналогов. Разработка метанового двигателя РД-0169 затягивается.
• Экологические риски — использование керосина и кислорода приводит к выбросам углекислого газа и водяного пара, хотя в целом ЖРД считаются экологически более чистыми, чем твердотопливные.
• Санкционные ограничения — после 2014 года и особенно 2022 года поставки двигателей в США были прекращены, что привело к потере значительной части выручки. Предприятие вынуждено переориентироваться на внутренний рынок и страны, не входящие в антироссийские санкционные коалиции.

Интересные факты

• Двигатель РД-170 является самым мощным жидкостным ракетным двигателем в истории (тяга 806 тс в вакууме). Он был создан для ракеты «Энергия», которая совершила всего два полёта (1987 и 1988 годы).
• Двигатель РД-180, созданный на базе РД-170, использовался на американской ракете Atlas V с 2002 по 2022 год. Всего было поставлено 122 двигателя.
• В 2019 году НПО «Энергомаш» объявило о разработке двигателя РД-171МВ для ракеты «Союз-5», который должен стать самым мощным в мире среди кислородно-керосиновых ЖРД (тяга 800 тс).
• Предприятие имеет собственную испытательную базу, включающую стенды для огневых испытаний двигателей в Химках и на космодроме «Плесецк».

Источники

• Официальный сайт НПО «Энергомаш» (раздел «История» и «Продукция»)
• Глушко В. П. «Развитие ракетостроения и космонавтики в СССР» (1987)
• Федеральное космическое агентство «Роскосмос» — данные о ракетных двигателях
• Журнал «Космическая техника и технологии» (статьи о ЖРД)
• Отчёты Государственной корпорации «Роскосмос» за 2015–2023 годы