РД-57

РД-57 — это жидкостный ракетный двигатель, разработанный в СССР в 1950-х годах в ОКБ-456 (ныне НПО «Энергомаш» имени академика В. П. Глушко) под руководством Валентина Глушко. Двигатель предназначался для использования на первой ступени межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, ставшей основой для семейства ракет-носителей «Восток», «Восход», «Союз» и других. РД-57 является одним из первых в мире двигателей, работающих на высококипящих компонентах топлива — азотной кислоте и керосине, и отличается высокой для своего времени степенью совершенства.

История создания

Разработка РД-57 началась в 1954 году в рамках программы создания межконтинентальной баллистической ракеты Р-7. Основным требованием к двигателю была высокая надёжность и возможность многократного запуска в полёте. В отличие от двигателей на кислородно-керосиновой смеси (например, РД-108), РД-57 использовал в качестве окислителя азотную кислоту (HNO₃), что позволяло хранить топливо в заправленном состоянии длительное время без криогенного охлаждения. Первые испытания двигателя прошли в 1955 году на стендах НИИ-88 (ныне ЦНИИмаш). В 1957 году РД-57 был принят на вооружение в составе ракеты Р-7.

С началом серийного производства в 1958 году двигатель устанавливался на все модификации ракеты Р-7, включая «Восток», «Восход» и «Союз». В 1960-х годах РД-57 был модернизирован для использования на ракете-носителе «Молния» (Р-7А). Всего было выпущено более 10 000 экземпляров двигателя, что делает его одним из самых массовых в истории космонавтики. Производство продолжалось до 1990-х годов, после чего было свёрнуто в связи с переходом на более современные двигатели (например, РД-107).

Конструкция и принцип работы

РД-57 представляет собой однокамерный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) с открытой схемой газогенерации. Основные элементы конструкции:

• Камера сгорания — цилиндрическая, с коническим соплом, изготовлена из жаропрочной стали. Охлаждение — регенеративное, с помощью топлива (керосина), проходящего через рубашку камеры.
• Турбонасосный агрегат (ТНА) — обеспечивает подачу компонентов топлива под давлением. Приводится в действие газовой турбиной, работающей на продуктах сгорания части топлива в газогенераторе.
• Газогенератор — сжигает небольшое количество топлива для получения газа, вращающего турбину. Отработанный газ выбрасывается в атмосферу (открытая схема).
• Система зажигания — электрическая, с использованием искровых свечей.

Принцип работы

Топливо (керосин Т-1 или ТС-1) и окислитель (азотная кислота) подаются в камеру сгорания через форсунки, где смешиваются и воспламеняются. Образующиеся газы расширяются в сопле, создавая реактивную тягу. Турбонасосный агрегат обеспечивает непрерывную подачу компонентов, поддерживая давление в камере около 60 атмосфер. Управление вектором тяги осуществляется с помощью поворотных сопел (для РД-57 на ракете Р-7 — четыре рулевых двигателя).

Характеристики

Основные технические характеристики РД-57 (базовая версия):

Модификации

На основе РД-57 было разработано несколько модификаций, отличавшихся параметрами и назначением:

• РД-57М — модернизированная версия с увеличенной тягой (до 1080 кН) и улучшенным охлаждением. Использовалась на ракете «Молния».
• РД-57А — вариант с изменённой системой зажигания для работы в условиях глубокого вакуума. Применялся на верхних ступенях ракет-носителей.
• РД-57Б — версия с пониженным давлением в камере (5,0 МПа) для увеличения ресурса. Устанавливалась на экспериментальных ракетах.

Применение

РД-57 использовался исключительно на ракетах семейства Р-7:

• Р-7 (1957–1960) — первая межконтинентальная баллистическая ракета, на которой двигатель прошёл лётные испытания.
• Восток (1960–1963) — ракета-носитель, выводившая на орбиту пилотируемые космические корабли «Восток» (в том числе с Юрием Гагариным).
• Восход (1964–1966) — носитель для многоместных кораблей «Восход».
• Союз (1966–1975) — ракета для пилотируемых и грузовых кораблей «Союз».
• Молния (1960–1970) — ракета для вывода спутников связи на высокоэллиптические орбиты.

После 1975 года РД-57 был постепенно заменён на двигатели РД-107 и РД-108, работающие на кислородно-керосиновой смеси, что обеспечивало более высокий удельный импульс и экологичность.

Надёжность и безопасность

РД-57 отличался высокой надёжностью: за всё время эксплуатации (с 1957 по 1990 год) было зафиксировано менее 10 отказов, связанных с конструкцией двигателя. Основные проблемы возникали из-за коррозии азотной кислоты, которая при контакте с влагой образовывала агрессивные соединения. Для защиты использовались специальные покрытия и пассивация. В 1960 году на одном из испытательных стендов произошёл взрыв из-за утечки окислителя, что привело к гибели трёх человек. После этого были усилены меры безопасности, включая автоматические системы отключения.

Интересные факты

• РД-57 стал первым в мире серийным ЖРД, работающим на азотной кислоте. Его конструкция послужила прототипом для многих последующих двигателей, включая РД-214 (для ракеты Р-12) и РД-216 (для ракеты Р-14).
• Двигатель использовался в качестве резервного на ракете-носителе «Союз-2» до 2000-х годов, хотя основные полёты выполнялись на РД-107.
• В 1965 году на базе РД-57 был создан экспериментальный двигатель с магнитным управлением потоком газа, который не пошёл в серию из-за сложности конструкции.

Источники

• Глушко В. П. «Развитие ракетного двигателестроения в СССР». — М.: Машиностроение, 1975.
• Космонавтика: Энциклопедия / Под ред. В. П. Глушко. — М.: Советская энциклопедия, 1985.
• Технический отчёт ОКБ-456 «РД-57: конструкция и испытания», 1958.
• Данные НПО «Энергомаш» имени академика В. П. Глушко (архивные материалы).