«Энергия» - «Буран»

     По результатам проведенных исследований впервые в практике отечественного двигателестроения разработаны:

     - смесительная головка камеры на основе двухкомпонентных соосно-струйных форсунок, имеющая огневое днище с высокоэффективным транспирационным охлаждением, а также обеспечивающая малорасходную локальную завесу для исключения местных перегревов внутренней стенки цилиндра. Обеспечена высокочастотная устойчивость рабочего процесса в камере в широком диапазоне изменения режимов работы двигателя по тяге и соотношению компонентов. Достигнуто близкое к предельному совершенство смесеобразования;

     - регенеративная система охлаждения внутренних стенок камеры. Обеспечено надежное охлаждение внутренних стенок камеры при ресурсах более 2500 с, в том числе на форсированных режимах работы;

     - смесительная головка газогенератора на основе струйно-центробежных и соосно-струйных в периферийном ряду двухкомпонентных форсунок, обеспечивающая с выравнивающей решеткой при высокой расходонапряженности и ограниченной длине цилиндра газогенератора допустимую неравномерность температурного поля газа на выходе из генератора. Подтверждена высокочастотная устойчивость рабочего процесса в газогенераторе в широком диапазоне изменения режимов работы двигателя.

     Опыт создания высокоэффективных жидкостных ракетных двигателей с дожиганием генераторного газа показывает, что одним из важнейших условий их успешной доводки является обеспечение работоспособности турбонасосных агрегатов. При работе турбонасосных агрегатов кислородно-водородных двигателей появляются дополнительные проблемы, связанные со значительным увеличением мощности агрегата из-за низкой плотности водорода, недостаточной стойкостью конструкционных материалов в водороде, склонностью к разгару кислородных насосов высокого давления. Кроме того, к турбонасосным агрегатам предъявлены требования обеспечения повышенного ресурса, многократности включений и высокой степени герметичности на стоянке.

     В результате проведенного комплекса расчетно-экспериментальных работ созданы конструкции основного и бустерного насосных агрегатов с высокими удельными параметрами, не имеющие аналогов в отрасли и не уступающие по основным параметрам агрегатам современных двигателей.

     В процессе разработки агрегатов решен ряд конкретных проблемных вопросов.

     Для обеспечения необходимого напора потребовалось разработать крыльчатки, работоспособные при окружных скоростях 600 м/с, что в 1,7 раза превышает достигнутый в насосостроении уровень.

     Для решения проблемы разработано и испытано в водороде пять вариантов конструкций крыльчаток, созданы и методики испытаний.

     Создана крыльчатка из титанового сплава ВТ5-1КТ, заготовка изготавливается по гранульной технологии. Разрушающая окружная скорость 886 - 928 м/с.

     В связи с большой мощностью, с энергонапряженностью насоса при разработке потребовалось решить проблемы обеспечения его динамической прочности, достижения необходимого уровня коэффициента полезного действия, минимальных пульсации давления и осевой разгрузки ротора насоса. Выполнен большой объем расчетно-экспериментальных работ, в результате которых впервые в отрасли применены обратные лопаточные направляющие аппараты, плавающие уплотнения, работающие в жидком водороде и система осевой разгрузки ротора с расходящимися упорами подшипников.

     В отечественном двигателестроении до разработки турбонасосного агрегата двигателя второй ступени ракеты "Энергия" не было опыта применения закритических роторов в жидкостных ракетных двигателях.

     Для обеспечения устойчивости ротора турбонасосного агрегата двигателя выполнен комплекс расчетных и экспериментальных работ, разработана методика высокочастотной балансировки (до 33000 об/мин.). Созданы упругодемпферные опоры, обеспечивающие необходимое демпфирование и переход критических частот вращения с минимальными нагрузками на подшипнике.

     При обеспечении работоспособности основного и бустерных кислородных насосов основным вопросом явилось исключение возгорании конструкции при высоких давлениях среды (до 600 атм.), минимальных габаритах и массе системы подачи. Проблема решена путем применения впервые в отрасли двухвального кислородного бустерного насоса, разработкой специальных методик конструирования с использованием системы автоматического проектирования, широкого использования плавающих уплотнений и соединений с защитными покрытиями, стойкими к возгоранию, разработки специальных требований к изготовлению.

     Применительно к основному турбонасосному агрегату разработаны и внедрены новые технологии:

- термодиффузионное сращивание крупногабаритных деталей - обратные направляющие аппараты турбонасосного агрегата;

- ультразвуковой метод контроля усилий затяжки крепежных деталей;

- отливка высокоточных крупногабаритных деталей;

- высокотемпературная газостатическая обработка отливок;

- упрочнение поверхностного слоя деталей дробеструйной обработкой микрошариками;

- электроэрозионная обработка лопаток турбин пространственного профиля;