Михаил Афанасьевич Кузьмин, лауреат Ленинской премии, главный конструктор ЖРД для полетов на Луну.
С приходом в КБ главного конструктора Михаила Афанасьевича Кузьмина Люлька разделил конструкторское бюро на два подразделения: одно занималось авиационными двигателями, другое – созданием ЖРД, его возглавил М.А.Кузьмин.
В отделе, которым руководил Борис Леонидович Бухаров, разрабатывалась камера сгорания двигателей 11Д54 и 11Д57. Там работали в основном молодые инженеры одного выпуска: Ю. Канахин, А. Волков, В. Беркович и В. Геллер. Атмосфера была творческая, ведь создавали абсолютно новый двигатель, аналогов которого в СССР не было. Из отдела Бухарова все молодые инженеры стали в КБ руководителями среднего звена, а Ю.П. Марчуков, М.М. Гойхенберг и А.И. Волков – главными конструкторами. Выходец из этого же отдела А.М. Хартов стал директором завода. Модели камеры сгорания и газогенератора испытывали на стендах Государственного института прикладной химии (ГИПХ) под Ленинградом в отделе будущего известного ученого, доктора технических наук Г.П. Потехина.
* * *
В 1960 году правительственное постановление предписывало через три года создать ракету-носитель «Наука» (Н-1) на 40–50 т полезной нагрузки для полета космонавтов на Луну. В дальнейшем проект многократно пересматривался, требуемая мощность ракеты росла, сроки переносились. И вот наконец экспертная комиссия под председательством академика Мстислава Всеволодовича Келдыша в ноябре 1966 года дала положительное заключение на эскизный проект лунной экспедиции. Для ее осуществления предполагалось использовать ракетоноситель Н-1, который должен доставлять на опорную околоземную орбиту комплекс массой 95 тонн. Это давало возможность высадить на Луну одного космонавта, оставив второго члена экипажа на орбите вокруг нее. Февральским постановлением 1967 года предусматривалось начать летные испытания в третьем квартале 1967 года. К тому времени уже было известно, что американцы стартуют к Луне в 1969 году, но нашим специалистам, совершенно в духе времени, было указано – советский космонавт должен побывать там первым.
В реализации отечественной лунной программы участвовали многие авиапредприятия. Ведь в начале 60-х по распоряжению Н.С. Хрущева происходило сокращение парка военных самолетов, и многие авиационные заводы лишились заказов.
Моторное КБ и завод по изготовлению двигателей для реактивной авиации, возглавлявшиеся генеральным конструктором академиком А.М. Люлькой, активно участвовали в лунной гонке. К ее началу под руководством этого выдающегося конструктора после первого отечественного турбореактивного двигателя ТР-1 были созданы ТР-2, ТР-3, АЛ-5 и АЛ-7Ф. Эти двигатели устанавливались на восьми типах реактивных самолетов.
Однако в 1960 году КБ и заводу поручили разработать проект кислородно-водородного ЖРД 11Д54 для третьей ступени Н-1. Впоследствии Сергей Павлович Королев решил, что этот двигатель должен применяться в качестве маршевого для полета корабля с космонавтами на Луну. Двигатель получил индекс 11Д57.
С самого начала проектирования нового двигателя для решения широкого комплекса проблем, связанных с внедрением нового топлива, велись совместные работы с рядом ведущих НИИ (НИИТП, ГИПХ, ЦИАМ, ВИАМ, НИАТ, НИИ-Химмаш, НИИКРИОГЕНМАШ, ВВИА им. Н.Е.Жуковского и др.).
К моменту выхода постановления Правительства СССР производственная база КБ и завода Люльки не соответствовала во многом специфическим условиям изготовления узлов и сборки ЖРД. Пришлось проделать большую работу по перестройке опытного производства и созданию специальных стендов для испытаний узлов и агрегатов ракетного двигателя. В 1964–1967 годах проводились поисковые работы с целью выбора оптимальной организации рабочего процесса в этом ЖРД, системы охлаждения и конструкции его узлов. Было спроектировано, изготовлено и испытано много вариантов основных узлов в модельном и натурном исполнении.
Вследствие применения различных проектных решений оказалось возможным использование одновального однотурбинного турбонасосного агрегата в сочетании со стоящими перед ним бустерными насосами окислителя и горючего. Эти агрегаты, несколько повышая давление компонентов, позволяют применить легкие баки с низким давлением, обеспечивая бескавитационную работу основных насосов. Бустерные насосы можно устанавливать непосредственно в баках кислорода и водорода. Этот прием сокращает осевые линейные размеры двигателя и расход компонентов на захолаживание системы при запуске. Длина двигателя 3600 мм, диаметр сопла 1860 мм.
* * *
В бригаде компрессоров в январе 1961 года была создана группа по разработке элементов конструкции насосов для ЖРД 11Д54. В ней стал работать молодой специалист Олег Никутов. Он был подключен к Б.И. Николаеву, с которым они проектировали и создавали установки для отработки подшипников и уплотнений на модельных компонентах. Установки получились очень громоздкими, металлоемкими и сложными в эксплуатации. Поэтому в дальнейшем от них отказались, так как было принято решение вести доводки подшипников и уплотнений непосредственно на модельных насосах, что себя впоследствии полностью оправдало.
Приказом А.М. Люльки была создана бригада конструкторов во главе с М.А. Постниковым, которой поручили разработку насосов, работающих на жидком водороде и жидком кислороде.
Опыта и практики в создании таких насосов в ОКБ еще не было, поэтому решили двигаться новым путем. Вместо центробежных насосов, как было принято на других фирмах, стали разрабатывать для жидкостных ракетных двигателей осевые насосы.
Олегу Никутову поручили проектировать конструкцию осевого 10-ступенчатого насоса. Он разработал вначале 3-ступенчатый насос, который на модельной жидкости (воде) прошел испытания в ЦИАМе и подтвердил расчетные характеристики.
Однако первые испытания натурного 10-ступенчатого осевого насоса на модельной жидкости выявили его уязвимость. Выбранные радиальные зазоры 0,2 мм оказались недостаточными, а их увеличения на 0,1 мм дало падение напора на 10 %. Предстояла тяжелая доводка параметров этого насоса. «Главный конструктор по ЖРД Михаил Афанасьевич Кузьмин, – вспоминает Олег Николаевич Никутов, – имел большой опыт в разработке подобных изделий. Под его непосредственным руководством бригада во главе с Р.Е. Беленьким разработала альтернативную конструкцию центробежного двухступенчатого насоса горючего и центробежного насоса окислителя, доводка которых впоследствии была передана в нашу бригаду. Мне была поручена доводка центробежного насоса горючего. Пришлось столкнуться со многими проблемами, искать простые и оригинальные решения. Были разработаны и опробованы различные варианты конструкций. Как показали потом испытания, замечаний к их работе почти не было».
С согласия Архипа Михайловича в порядке оказания технической помощи документы по изделию «57» были переданы на Воронежский КБХА, которое в то время приступило к проектированию двигателя РД-180.
Двигатель 11Д57 был предназначен для применения на высотных ступенях космических ракет, имел ресурс 800 с и номинальную тягу 40 тс.
