«Энергия» - «Буран»

     Отработка и доводка двигателя велась по разработанному в 1978-1979 гг. комплексному плану экспериментальной отработки. План предусматривал этап экспериментального исследования работоспособности агрегатов двигателя на специальных двигательных связках с тягой 100 т, с ресурсом, эквивалентным одноразовому полетному использованию; этап доводки на режиме одноразового использования, с достижением работоспособности в течение 6 ресурсов сверх огневого контрольно-технологического испытания двигателя; этап доведения двигателя по ресурсу до уровня четырехкратного использования двигателя в полете, что соответствовало десятикратному ресурсу сверх контрольных испытаний; этап доведения до полного соответствия требованиям к двигателю многократного использования, соответствующего его работоспособности на уровне 16 ресурсов сверх контрольных испытаний; этап межведомственных испытаний; этап огневых испытаний в составе блока А или модуля первой ступени ракеты "Зенит" на наземном стенде и этап летных испытаний в составе ракеты "Зенит".

Сборка РД-170 в сборочном цехе

Работы проводились по ранее установившимся требованиям и канонам с целью обеспечения заданной надежности. Были некоторые отступления, связанные с совмещением этапов или перестановкой ряда работ. В процессе отработки появилась необходимость образовать подэтап отработки двигателя с исследованием конструкции со снижением тяги до 83 %. Это было связано с возникшими сложностями при отработке турбонасосного агрегата. Этап вклинился в программу до перехода на стопроцентный режим одноразового полета.

     Многоразовость использования, ремонтопригодность, надежность и безаварийность работы - весь этот комплекс требований к двигателям нового поколения родил целый ряд технических задач, значительная часть которых в отечественной практике встретилась впервые. К основным из этих задач относятся:

     - создание высоконадежных агрегатов системы подачи с уникальными по мощности турбиной и насосами;

     - обеспечение ремонтопригодности конструкции двигателя за счет использования разъемных соединений основных агрегатов и элементов двигателя (на фланцевых соединениях крепятся смесительные головки камер и газогенераторов, корпуса насосов и турбины);

     - создание охлаждаемого кислородом высокотемпературного газового тракта между газогенераторами, турбиной и камерами, что позволило обеспечить приемлемый уровень температурных напряжений в несущих корпусных деталях,

     - разработка уникального сильфонного узла, установленного в высокотемпературном газовом тракте, позволившего обеспечить управление вектором тяги за счет качания камер на требуемый угол;

     - создание высоконадежных огневых агрегатов - камеры и газогенератора, в которых использованы новые конструктивные решения, позволившие обеспечить высокую экономичность и устойчивость работы камеры, высокую равномерность поля температур на выходе из газогенератора;

     - обеспечение герметичности крупногабаритных разъемных соединений с высоким внутренним давлением (до 700 атмосфер) за счет разработки сферических самоуплотняющихся двухбарьерных уплотнений с металлическими прокладками;

     - разработка системы регулирования двигателя с использованием внутренних гидромеханических обратных связей, позволившей с высокой точностью обеспечить регулирование двигателя в широком диапазоне по тяге и соотношению компонентов;

     - разработка стендовой и бортовой системы аварийной защиты, контролирующей параметры двигателя в процессе работы и обеспечивающей его остановку при выходе контролируемых параметров за допустимые пределы;

     - разработка технологических процессов, обеспечивающих обработку газовых и жидкостных полостей двигателя с целью удаления керосина и продуктов его сгорания;

     - разработка системы контроля поставочных двигателей, включающей проведение контрольно-технологических испытаний каждого экземпляра двигателя на полетный ресурс работы.

     И все же главной проблемой, характерной для окислительных схем двигателей, является проблема защиты агрегатов кислородных трактов от возгорания при воздействии случайных инициаторов возгорания. Выделяя эту проблему среди прочих как одну из наиболее важных, следует отметить, что по своей значимости ее решение далеко выходит за рамки конкретных задач создания указанных двигателей. В результате проведенных исследований были выявлены причины возгорания конструкций.

     Всего было 19 случаев возгорания, это составляет 3 % общего числа испытаний, проведенных до января 1990 г. Проблема возникла практически с первых испытаний экспериментальных двигательных установок и на ее преодоление потребовалось примерно 5 лет. Все случаи возгорания можно условно разделить на две группы.

     Первая группа - возгорания из-за поломок элементов конструкции или трения вращающихся деталей о неподвижные (вследствие выборки зазоров от деформаций или наклепа на сопрягаемых поверхностях от вибрации).