КОЛЛИЗИИ ИСПЫТАНИЙ ТУРБОГЕНЕРАТОРА АТГ-211 ЛУННОЙ РАКЕТЫ Н-1

© Е.Ф.Апанасенко, О.Ш.Гугушвили, А.А.Пономарев, Л.Ф.Поселова, А.В.Храбров, Н.Е.Якушев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "История ракетно-космической науки и техники"
2005 г.

Объявление США новой лунной программы возвращает научную ценность ошибкам и достижениям советской лунной программы. Программа работ по ракете Н-1 секретно была объявлена «национальной задачей» СССР. Коллизии решения задачи в ряде ее технических и научных аспектов малоизвестны. В ряде публикаций некоторые детали неточны, а иногда и искажены.

НИИЭМ были поручены исследования и испытания уникального маломассогабаритного АТГ-211, в т. ч. и на комплексных стендах эквивалентных и реальных нагрузок, воссоздающих штатный состав аппаратуры Н-1 и ее тепловые режимы. АТГ представлял собой агрегат, состоящий из 3-х фазного генератора ТСГ мощностью 15 кВ•А (перегрузка до 25 кВ•А), напряжением 60В и 40В, частота 1000 Гц; генератора постоянного тока ГВЗП мощностью 3 кВт (перегрузка до 5 кВт), выпрямленным напряжением 29В и турбопривода на 15 тысяч об/мин. Применение на борту источника электропитания 1000 Гц носило революционный характер, т. к. позволяло на порядок уменьшить массу кабельной сети и всей аппаратуры управления. Выигрыш был и по рабочему телу АТГ – применялся даровой гелий из системы опорожнения и охлаждения топливных баков ракеты. Но переход с традиционной для ракет системы электропитания постоянного тока (на аккумуляторных батареях) дался для Н-1 очень тяжело. По крайней мере, два из всех 4-х аварийных запусков Н-1 связаны с отсутствием опыта работ изготовителей бортовой аппаратуры на частоте 1000 Гц.

В 1966 г., при испытаниях наземного эквивалента АТГ – источника питания БСПЧ-1000, в результате ошибки монтажа произошло короткое замыкание в датчике частоты. Превращение измерительной цепи в силовую, со значительным скин-эффектом, привело к оплавлению общего жгута силовых и измерительных кабелей и повреждению стенда. По обычной практике факт аварии был скрыт, но и, что хуже, не подвергнут анализу. Подобная по физическому эффекту ситуация возникла при неудачном первом пуске Н-1, когда (по выводам комиссии) были повреждены датчики контроля одного из двигателей ракеты, оплавлена изоляция общего жгута кабелей и прошедшая в систему диагностики КОРД помеха 1000 Гц выключила сначала два, а затем все остальные 28 исправно функционировавших двигателей Н-1. В последующем некритично, в качестве всеобщей панацеи для космической техники, появилось требование разнесения измерительных и силовых цепей в отдельные жгуты, хотя устранить органический дефект аналоговой техники в принципе мог только переход на цифровую основу.

В мае 1968 г., при испытаниях АТГ (111) в термобарокамере, в условиях температуры минус 500С и пусковом давлении 200атм., начался разнос турбины. Осколками лопнувших роторов ТСГ и ГВЗП была разрушена часть оборудования. Штатная система защиты Н-1, воздействующая на регуляторы турбины, не предотвратила аварию. При повторных испытаниях на новом образце АТГ в наземную схему защиты была введена операция отсечки рабочего тела. Пуск нового АТГ при минусовой температуре повторил ситуацию разноса, но отсечка предотвратила аварию. По телеметрии было обнаружено заклинивание высокоточного (1000±0,5 Гц по частоте) регулятора давления турбины. Установка ловушки пыли на входе в питающий трубопровод АТГ обнаружила в рабочем теле «мусор» – микротела, своими размерами превосходящими зазоры в регуляторе давления. Источником мусора оказались стыковочные прокладки штатной схемы трубопроводов Н-1. В схему были введены фильтры, обеспечившие успешные отработочные испытания 22-х «воздушного» и 17-ти «гелиевого» вариантов турбоприводов АТГ. Кроме того, была улучшена технология сварки роторов ТСГ и ГВЗП.

Аналог аварии АТГ возник при 3-м неудачном пуске Н-1 № 5Л, когда произошел взрыв двигателя № 8 первой ступени. Источником аварии комиссией был объявлен «мусор» в кислородном трубопроводе, вызвавший взрыв турбонасосного агрегата ТНА. На входе в ТНА тоже были поставлены фильтры. Однако на последнем, аварийном, как и все предыдущие, пуске Н-1 № 7Л вновь произошел взрыв насоса ТНА. Механический, без анализа структуры ТНА, перенос метода не дал результатов.

Опыт НИИЭМ по АТГ-211 указывает на научную, техническую и организационную ошибку проектирования и изготовления в лунной программе СССР – разрыв сложного замкнутого контура управления Н-1 на автономные и изолированные подсистемы: прямой тракт управления – Н. А. Пилюгин (НИИАП), тракт обратной связи, контроля и диагностики – Б. Е. Черток (ЦКБЭМ).