Прямоточные воздушно-реактивные двигатели... Кто хоть немного знаком с этой областью двигателестроения, скажет - "Дело - труба". К будет во многом прав. И не только потому, что основа конструкции ПВРА - кольцевая камера сгорания - "труба". Вся история отечественного ПВРД-строения связана с непрерывным отстаиванием своего места и роли. Широкому применению ПВРД препятствовал ряд объективных обстоятельств, ведь несомненные преимущества "прямоточек" проявляются в основном при скоростях, соответствующих числу М>3, и высотах более 15-20 км, освоение которых в 50...60-е годы было проблематично. Кроме того, постоянно приходилось преодолевать непонимание со стороны руководства отрасли, смежников, бороться с мифами о неэкономичности ПВРД и тому подобное. Б СССР существовало всего одно ОКБ, многие годы занимавшееся разработкой ПВРД. Возглавлял его талантливый конструктор Михаил Макарович Бондарюк...
Михаил Макарович родился 15 ноября 1908 г. в семье железнодорожного кондуктора Макара Трофимовича и Анны Борисовны Бондарюк Михаил был пятым ребенком в семье, которая жила в Дорогомилове. В 1930 г. М.М Бондарюк окончил МВТУ и стал работать в НИИ ГВФ. Его всегда отличало стремление к знаниям, к самообразованию, в результате чего он очень быстро сумел зарекомендовать себя весьма способным инженером с большой эрудицией. С самого начала деятельности Бондарюк активно включился в работу по совершенствованию авиадвигателей. Уже в 1931 г. он опубликовал в бюллетене НИИ ГВФ № 4 свою первую статью "Характеристики и пути развития американских авиамоторов", а в 1932 г. отправился в командировку в Италию, где работал в комиссии по приемке авиадвигателей "Изотта-Фраскини" для самолетов "Савойя" С-55, эксплуатировавшихся в СССР.
Впоследствии под руководством Бондарюка был создан девятицилиндровый авиамотор МГ-31, запущенный в серийное производство для самолетов ГВФ. Но уже в 1939 г. опытно-конструкторские работы по созданию двигателей были исключены из планов НИИ ГВФ Институт сосредоточился на научном обосновании состава самолетно-моторного парка и оборудования трасс Аэрофлота. Михаил Макарович занимался повышением надежности, увеличением сроков службы и экономичности двигателей самолетов Аэрофлота и являлся, по существу, научным руководителем этой работы. В результате проведенных исследований в практику ГВФ была внедрена методика определения наивыгоднейших режимов полета.
Однако делом всей жизни для М. М. Бондарюка стала работа в области реактивного двигателестроения Он одним из немногих в нашей стране обратил внимание на прямоточные ВРД, оценил их перспективность и еще в 1940 г. вплотную занялся реализацией идеи "в железе" На первых порах Бондарюк сумел убедить заместителя начальника Главного управления ГВФ М.Ф. Картушева в целесообразности создания ПВРД и использования их в качестве ускорителей для тяжелых транспортных самолетов.
21 апреля 1941 г. в НИИ ГВФ было создано экспериментальное конструкторское бюро (ЭКБ-3), которое возглавил Бондарюк. В состав ЭКБ-3 входили С.М. Ильяшенко, Г.Г. Фарабин, А. Хува, Н.М. Степанов, несколько механиков и чертежников. Бюро размещалось в двух маленьких комнатах ангара НИИ ГВФ. ЭКБ-3 занималось теоретическими расчетами, конструированием и изготовлением опытных образцов дозвуковых ПВРД и созданием стенда для их испытаний В конце 1941 г. бюро было эвакуировано в Казань, где оно разместилось в здании авиационного института Здесь к коллективу Бондарюка присоединилась группа Г.А. Варшавского, работавшая над созданием ПВРД в Институте химической физики АН СССР В результате работ объединенного КБ в августе 1942 г. на серийном самолете ЛаГГ-3 (зав. № 31213173) были проведены летные испытания первого в стране прямоточного двигателя ВРД-1. И хотя они закончились относительной неудачей (достигнутый прирост скорости при работающих ускорителях - всего 30 км/ч, зато потеря скорости при неработающих ПВРД - 50 км/ч), работы по повышению экономичности и надежности конструкции были продолжены. В 1944 г. ЭКБ-3 разработало новый образец ПВРД, который успешно прошел летные испытания на истребителе Ла-5, обеспечив значительный прирост скорости. После возвращения из эвакуации ЭКБ-3 перевели из системы ГВФ в ОКБ-293 В.Ф. Болховитинова для подключения к созданию двигательной установки самолета "БИ" (вариант с двумя ПВРД). В 1944 г. КБ Бондарюка вместе с ОКБ-293 влили в состав образованного НИИ-1 НКАП и преобразовали в отдел прямоточных двигателей, а затем - в институтское КБ-2. В августе 1947 г. М.М. Бондарюк был назначен главным конструктором КБ. В 1946-1947 гг. прошли заводские испытания еще два экспериментальных самолета Ла-126 и Ла-138, оборудованные ПВРД РД-430 с камерой сгорания (КС) диаметром 430 мм (в дальнейшем именно диаметр КС нередко обуславливал индекс "изделия"). Из опыта работ по применению ПВРД на дозвуковых самолетах стало ясно, что их полет с увеличенной скоростью продолжался относительно недолго, зато все остальное время самолет "таскал" двигатель впустую, что снижало его скорость и дальность. Более перспективным направлением сочли оснащение ПВРП беспилотных крылатых снарядов и экспериментальных ЛА. Под общим руководством Бондарюка разрабатывался ряд одноконтурных дозвуковых ПВРД, таких как РД-165 (проект двигателя для установки на концах лопастей несущего винта экспериментального вертолета И.П. Братухина), РД-350, РД-007 (проект 1947-1948 гг. для самолета-снаряда "10Х" как альтернатива пульсирующего воздушно-реактивного двигателя), РД-700 (он же РД-1). На основе РД-700, разработанного в 1948 г, был создан первый двухконтурный ПВРД РД-1А для опытного реактивного снаряда береговой обороны "Шторм" конструкции ОКБ завода № 293.
На стенде были достигнуты тяга 1500 кгс и ресурс 1 ч при скорости снаряда, соответствовавшей М=0,8. Работы по этому ПВРД свернули до начала летных испытаний натурных снарядов.
Таким образом, в первый послевоенный период талантливый и энергичный коллектив, возглавляемый М.М. Бондарюком и его заместителем Г.А. Варшавским, сумел создать ряд работоспособных конструкций ПВРД. Основными работниками КБ являлись А.Ф. Макеев, И.М. Вишнепольский, И.Б. Леванов, С.М. Родин, Ю.Н. Глазунов, Н.Д. Домарев, Ю.К. Ефимов, И.А. Куратов, 1С.И. Платонов, Е.Я. Губер и другие. 1 октября 1950 г. коллектив выл выделен из состава НИИ-1 МАП и получил возможность работать самостоятельно. Главным конструктором образованного ОКБ-670 МАП стал М.М. Бондарюк.
В 1950 г. для самолета-мишени спроектировали и построили опытный двухконтурный дозвуковой ПВРД РД-800. Он послужил ценовой для разработки в 1951-1952 гг. двигателя РД-900 для самолета-мишени Ла-17. Двигатель максимальной тягой 1100 кгс предназначался для работы на высотах 2...8 км при скоростях попета, соответствующих числам М=0,42...0,73. РД-900 стал первым изделием ОКБ, выпускавшимся серийно в 1954-1958 гг. на куйбышевском заводе № 24, и одновременно последним дозвуковым ПВРД коллектива М.М. Бондарюка.
С конца 40-х гг. начались первые теоретические и конструкторские проработки сверхзвуковых ПВРД (СПВРД), которые в дальнейшем показали свою незаменимость для беспилотных боевых ЛА (ЗУР, КР, самолетов-разведчиков), летающих на скоростях М >3,0 и высотах свыше 15...20 км. Здесь СПВРД превосходит РДТТ и ЖРД по экономичности, а ТРД - по сообщаемой аппарату скорости.
Проведение ряда научных изысканий, экспериментов с моделями сверхзвуковых диффузоров позволило пополнить теоретический и практический багаж и перейти к созданию натурных образцов СПВРД. Еще в 1949-1950 гг. в ОКБ был создан первый отечественный одноконтурный ПВРД РД-550, работающий при сверхзвуковых скоростях воздушного потока. Он был очень простым по конструкции, не имел агрегатов регулирования, являлся чисто экспериментальным и предназначался для беспилотной летающей модели ЛМ-15 (разработанной в ОКБ-293 МАП под руководством М.Р. Бисновата и В.Н. Елагина). Летные испытания РД-550 проводились в ЛИИ на летающей лаборатории Ту-12 при скоростях, соответствовавших М=0,8, и в составе моделей на высотах до 8000 м при М=1,15...1,6. В сопловой части двигателя размещался сбрасываемый стартовый пороховой двигатель (подобно РД-1А), разгонявший ЛМ-15 до скорости, необходимой для запуска СПВРД.
Следующим этапом явился переход от дозвукового и околозвукового диффузоров (с прямым скачком уплотнения), которые при скорости набегающего потока до М >2 создавали большие потери энергии, к сверхзвуковому диффузору с центральным телом, обеспечивающим организацию ступенчатой системы косых и прямого скачков уплотнения воздуха. Необходимость натурной отработки заставила сконструировать ракету - летающую лабораторию для первого такого экспериментального двигателя РД-025. Уже в 1952 г. начались испытания двигателя на баллистической двухступенчатой ракете "025". После отделения стартового РДТТ первой ступени работающий СПВРД обеспечивал разгон ракеты до числа М=3,2...3,4 и набор высоты до 15 км. Дальность полета составила 70 км. Результаты работы сочли удачными, и они легли в основу проектирования новых СПВРД других ракет.
Во второй половине 50-х гг. на основе ракеты "025" и двигателя для нее в ОКБ под руководством ведущего конструктора И.М. Вишнепольского были спроектированы более совершенные образцы: "034" с РД-034 (первый СПВРД, построенный по интегральной схеме с несбрасываемым пороховым ускорителем, расположенным в камере сгорания), "036" с РД-036, "036А" с РД-036А. Их предполагалось использовать в качестве боевых тактических ракет. Однако эти изделия, в том числе "036" системы "Вихрь", не были приняты на вооружение, хотя и являлись перспективными. Помимо боевых, по заданию Центральной аэрологической обсерватории разрабатывалась двухступенчатая ракета "036М" (с РД-036М) для выполнения исследований на высотах до 130 км Все указанные двигатели имели несбрасываемый пороховой ускоритель, расположенный в КС.
Для экспериментальной крылатой ракеты (ЭКР) дальнего действия, спроектированной в ОКБ-1 СП Королева в 1952-1954 гг, создавался маршевый одноконтурный СПВРД с искривленным каналом воздухопровода. РД-040 проходил всесторонние доводочные испытания на стенде, а с лета 1954 г - официальные заводские испытания, после чего был предъявлен на госиспытания. Проект двигателя обещал получение высоких характеристик высотности 16-26 км, скорости, соответствовавшей М=2,9-3,3, и продолжительности работы 9 ч. Впервые СПВРД был оборудован турбонасосным агрегатом (ТНА) и автоматикой регулирования подачи топлива. Однако от реализации проекта ЭКР с проектной массой 3,0- 3,5 т и дальностью 1500-2000 км отказались еще на этапе проектирования.
Следующим крупным шагом в деятельности ОКБ-670 стало создание мощных маршевых СПВРД для стратегических межконтинентальных крылатых ракет "Буря" (ОКБ-301 МАП С.А. Лавочкина) и "Буран" (ОКБ-23 МАП В.М. Мясищева) по постановлению ЦК и Совмина СССР от 20 мая 1954 г. Для первой КР разрабатывался двигатель РД-012У (ответственный ведущий конструктор И.Б.Леванов), для второй - РД-018А (Ю.К. Ефимов).
В процессе проектирования (в 1954-1956 гг.) РД-012У конструкторами было рассмотрено несколько компоновочных схем КС, модели которых отрабатывались на стендах ЦАГИ К 1957 г по окончании всего комплекса стендовой отработки РД-012 был подготовлен к летным испытаниям Однако в 1958 г были получены новые ТТТ заказчика (ОКБ-301), и разработчикам из ОКБ-670 пришлось расширять высотный диапазон запуска двигателя и повышать его экономичность Доработанный двигатель с укороченной камерой сгорания РД-012У с КС диаметром 1700 мм, оборудованный ТНА и системой регулирования, прошел полный цикл заводских и совместных летных испытаний (18 пусков) в составе КР "Буря" Двигатель продемонстрировал высокую надежность работы в экстремальных условиях на больших скоростях, при высоких температурах, что свидетельствовало о правильности заложенных конструкторских принципов Маршевая скорость "Бури" на высоте 16 25,5 км соответствовала М=2,8-3,3 Двигатель непрерывно работал в течение 6 ч, его тяга доводилась до 12 900 кгс. Расчетную дальность полета 8000 км не удалось получить по причинам, не зависящим от СПВРД. В то время ни один из существовавших или разрабатывавшихся ЛА не имел столь высоких характеристик, многие из них не превзойдены и сегодня В ходе работ по РД-012У был проведен комплекс фундаментальных теоретических исследований, освоены новые технологии и материалы, сооружено несколько стендов, разработаны методики испытаний, используемые и по сей день В ходе стендовой отработки двигатель РД-018А, создававшийся в 1957-1958 гг для крылатой ракеты "Буран", также продемонстрировал выдающиеся характеристики.
Помимо стратегических "крылаток", ОКБ Березняка интенсивно разрабатывало СПВРД для зенитных управляемых ракет (ЗУР) и противоракет Пик развития этих работ пришелся на конец пятидесятых и первую половину шестидесятых годов.
В начале на основе конструкции снаряда "025" была построена экспериментальная двухступенчатая ракета КМ с крестообразным оперением и двигателем РД-025 Она предназначалась для изучения влияния углов атаки на работу двигателя. Всего было выполнено около 10 испытательных пусков ракет КМ. СПВРД удовлетворительно работал при углах атаки до 7° (при холодных продувках - до 11°). Двигатель надежно запускался при скоростях, соответствовавших числам М=1,91-1,98, на высотах 1100-1300м имел время работы до 19,75 с и эффективную тягу 300-600 кгс.
Результаты экспериментов с ракетой "КМ" легли в основу работ по созданию зенитной управляемой ракеты 3М8 для зенитного ракетного комплекса 2К11 "Круг" (постановление ЦК и Совмина СССР № 188-88 от 13 февраля 1958 г). Разработка самой ЗУР была поручена ОКБ-8 (главный конструктор Л В Люльев), а создание маршевого СПВРД для нее - ОКБ-670 (ответственный ведущий конструктов И Б Леванов). Изначально для первого варианта 3М8, компоновка которого включала четыре автономных СПВРД, расположенных симметрично относительно оси ракеты, разрабатывался одноконтурный РД-07 с КС диаметром 350 мм, начальной тягой около 1650 кгс и диапазоном чисел М=1,8 - 4,0 Однако после перехода к однодвигательной схеме 3М8 (пришлось спроектировать новый маршевый одноконтурный РД-07К диаметром 850 мм, который располагался непосредственно в корпусе ракеты. Его мощность была вчетверо больше, чем у РД-07. Подача топлива осуществлялась от ТНА. При создании РД-07К пришлось освоить технологию изготовления камеры сгорания из титанового сплава СТ-4, что обеспечило снижение массы двигателя на 28 %. Экспериментальные и доводочные испытания различных компоновок двигателя проводились в 1959 г, летные в составе ЗУР - в 1960-1964 гг. Заложенные в двигатель тягой до 7800 кгс возможности обеспечили досягаемость по высоте до 25,5 км и диапазон чисел М=1,8-4,0. В 1964 г Сухопутные войска и Войска ПВО страны приняли на вооружение зенитный ракетный комплекс с первой отечественной ЗУР, у которой в качестве маршевой двигательной установки использовался СПВРД 3Ц4 (РД-07К). Серийное изготовление началось в том же году на заводах в Челябинске и Тюмени Данный тип двигателя стал, без сомнения, классическим и выдержал три модификации Затем появились улучшенные 3Ц4М1 и 3Ц4М2 для модернизированных ЗУР 3М8М1 и 3М8М2.
Параллельно с созданием РД-07К в соответствии с постановлением Совмина № 944-397 от 30 августа 1960 г в ОКБ разрабатывалась модификация этого СПВРД (РД-09) для морского варианта ЗУР комплекса "Круг", однако в следующем году тему исключили из плана.
В качестве маршевого двигателя для дальнего высотного беспилотного перехватчика Р-500 конструкции ОКБ-155 МАП в 1959-1960 гг. на базе конструкции РД-08А разрабатывался маршевый СПВРД РД-085 с КС диаметром 850 мм. Он должен был обеспечивать полет со скоростями, соответствующими М=2,2...4,45 на высотах 5...30 км, и дальность до 1000 км. Особенностью конструкции двигателя было размещение в центральной игле диффузора порохового двигателя для подъема Р-500 на высоту в 35 км. Прорабатывался вариант регулируемого диффузора. Работы были прекращены на этапе доводки двигателя. Основными участниками разработки РД-085 были С.В. Беспалов, И.М. Вишнепольский, Ю.Н. Глазунов, А.Л. Киселев, Б.Ф. Кожемякин, Я.С. Черняк и др.
Для другой опытной ЗУР системы "Даль" в соответствии с постановлением Совмина от 17 августа 1956 г. ОКБ-670 разработало разгонно-маршевые СПВРД с КС диаметром 850 мм. Два двигателя, расположенных на концах крыльев, должны были обеспечивать разгон ракеты с М=2,0 на высоте 1500 м до М=3,5...4,0 на 25...30 км и дальнейший полет. С учетом потребностей заказчика двигатель был максимально форсирован по тяге. Все агрегаты смонтировали в центральном теле диффузора. Просчитывались три варианта: РД-08 (с регулируемым соплом), РД-08А (упрощенный с нерегулируемым соплом) и РД-08Б (форсированный путем использования кислородосодержащего топлива). Двигатели и ТНА прошли стендовые испытания в 1958-1960 гг.
На основании постановления ЦК КПСС и Совмина № 898-375 от 15 августа 1960 г. коллектив проводил исследования и разработку СПВРД РД-014 для оснащения ЗУР системы "Даль-М". Четыре двигателя предполагалось установить по бокам ракеты и использовать в качестве ускорителей второй ступени при М=1,7...3,5 на высотах 1,5...20 км. Все агрегаты и топливо аналогично РД-085 располагались в центральном теле диффузора. Различные компоновки КС с конца 1960 г. проходили стендовые испытания. В конструкторских и экспериментальных работах принимали участие Г.А. Варшавский, Б.Н. Журавлев, Ю.Я. Фишков, Е.Я. Губер и другие. Программу ЗРК "Даль-М" закрыли в 1962 г.
Важным этапом для ОКБ-650 явилось создание двигательной установки, состоявшей из четырех СПВРД РД-015 и предназначавшейся для разрабатываемой в ОКБ ПД. Грушина высокоскоростной противоракеты В-1100 (А-350) системы ПРО А-35. Двигатели РД-015 размещались по пакетной схеме на пилонах и составляли 2-ю ступень ракеты. Одноразовость и кратковременность действия СПВРД позволили применить одноконтурную схему КС и использовать вместо ТНА баллонную систему топливоподачи, что упростило и облегчило конструкцию (всего 200 кг). После сброса сопел стартовых РДТТ 1-й ступени должен был осуществляться выход СПВРД на рабочий режим и дальнейший разгон до М=4...5 и набор высоты 13...20 км, где включалась в работу 3-я ступень.
Проводившиеся с 1959 г. разработки СПВРД шли в двух направлениях. Создавался вариант двигателя РД-015, работавший на керосине, и твердотопливный вариант РД-015Т (ракетно-прямоточный). В том же году осуществлялась отработка КС жидкостного РД-015 на стендах ЦАГИ и ЦИАМа. С июля 1960 г. были продолжены работы только по ракетно-прямоточному варианту (для ракеты А-350Т). Ведущим конструктором темы был Ю.К. Ефимов.
В соответствии с приказом минавиапрома № 121 от 17 апреля 1964 г. в качестве 2-й ступени создавался СПВРД РД-046 для опытной трехступенчатой зенитной ракеты В-758 ("22Д") конструкции ОКБ-2 МАП (главный конструктор П.Д. Грушин). Рабочий проект РД-046, ведущим конструктором по которому был назначен Ю.К. Ефимов, закончили в декабре 1965 г., в том же году начались летные испытания двигателей в составе ЗУР. Четыре двигателя, размещенные на крыльях, разгоняли ракету до чисел М=4,0...4,8 на высоте до 20...25 км. Всего было проведено 5 пусков.
По постановлению ЦК КПСС и Совмина № 47-22 от 13 января 1972 г. под руководством ведущего конструктора Ю.К. Ефимова велись работы по ПВРД 9Д131 для зенитной ракеты 9М38 (МКБ "Новатор", главный конструктор Л.В. Люльев), предназначенной для комплексов 9К37 "Бук" и М-22. Но в серию ЗРК "Бук" пошел с ракетой, оснащенной другим двигателем - твердотопливным.
Тематика деятельности ОКБ-670 постоянно расширялась. Коллективом создавались проекты СПВРД для зенитных управляемых, крылатых, баллистических ракет и беспилотных ЛА. Кроме того, ОКБ бралось за новые области деятельности. Велись работы по бортовым источникам электропитания (БИП), гиперзвуковым ПВРД (ГПВРД), ядерным реактивным двигателям (ЯРД) и ядерным энергетическим установкам (ЯЭУ) для космических аппаратов. Во многом успешность работы всего коллектива была тесно увязана с личностью его лидера - М.М. Бондарюка.
Как известно, в шестидесятые годы отечественное ракетостроение получило бурное развитие. К "ракетизации" подключались все новые и новые коллективы разработчиков, в том числе крупные самолетостроительные, двигателестроительные и приборостроительные ОКБ. В этом десятилетии деятельность ОКБ-670, возглавлявшегося М.М. Бондарюком, была связана как с главной тематикой - СПВРД, разнообразными по конструкции, области применения и характеристикам, так и с новыми сферами деятельности. Среди них работы по бортовым источникам электропитания, гиперзвуковым ПВРД, ядерным реактивным двигателям и ядерным энергетическим установкам для космических аппаратов. Столь сложные задачи были доверены ОКБ-670 потому, что к началу 60-х годов оно показало себя зрелым и работоспособным коллективом, в багаже которого имелись такие серьезные разработки, как СПВРД для межконтинентальных крылатых ракет "Буря" и "Буран", зенитных управляемых ракет (ЗУР) 3М8 и "400". Высокие летно-технические характеристики этих ракет обеспечивались передовыми технологиями (часто не имеющими аналогов за рубежом), разработанными коллективом этого ОКБ.
В конце пятидесятых - начале шестидесятых годов в рамках своей традиционной тематики коллектив М.М. Бондарюка проектировал прямоточные двигатели для ЗУР и противоракет (см. "Двигатель" № 3-2000), ряда крылатых ракет (КР), беспилотных летательных аппаратов, воздушных мишеней, противолодочных ракет и МБР. Так, создавался двигатель РД-013 с камерой сгорания (КС) диаметром 1300 мм. Он предназначался для самолета "РС", разрабатывавшегося в ОКБ-256 МАП главного конструктора П.В. Цыбина. Согласно эскизному проекту самолет должен был иметь на концах крыльев два СПВРД, обеспечивающие скорость крейсерского попета самолета до 3000 км/ч при тяге каждого по 4400...4500 кгс. Планировалось получить дальность полета 12 500...13 500 км. РД-013 не был востребован по причине свертывания работ по созданию самолета.
В соответствии с постановлением ЦК и Совмина СССР № 714-295 от 23.06.1960 г. в ОКБ разрабатывался СПВРД РД-016 для межконтинентальной баллистической ракеты "УБР" (конструкции ОКБ-52 ГКАТ). Рассматривались различные компоновки, оценивались параметры изделия, проводились расчеты, но дальше предэскизного проектирования дело не пошло.
Проводились расчеты и исследования возможности оснащения существующих КР новыми двигателями - СПВРД. Одна из таких работ предусматривала создание двигателя РД-04 (РД-04-670) для противорадиолокационной ракеты Х-22П (конструктор А.Я. Березняк). Проектирование проводилось в 1962-1964 гг. в соответствии с постановлением ЦК и СМ СССР № 893-384 от 24.08.1962 г. Позже, в 1965 г., готовился проект СПВРД для ракеты П-500П (ОКБ-52 МАП конструктора В.Н. Челомея), а в 1966-1967 гг. - проект двигателя 4Д-04 оригинальной схемы для КР "Гранит" (ОКБ-52 МАП), рассчитанной на скорость М=4. В дальнейшем для этой ракеты был выбран серийный ТРД на М=2,2. В 1962 г. прорабатывались проекты оснащения крылатых ракет П-120 и П-700 сверхзвуковыми ПВРД.
По предложению филиала ОКБ-155 МАП с 1964 г. для объекта "Метель" (противолодочная ракета) под руководством ведущего конструктора В.Д. Хохлачева проводились предварительные расчеты характеристик дозвукового маршевого ПВРД, обеспечивающего полет на высоте 1000 м со скоростью, соответствующей М=0,9.
В 1968 г. проводились предварительные расчеты двигательной установки (ДУ) для крылатой ракеты Х-30 (ОКБ А.Я. Березняка). ДУ состояла из двух двигателей: маршевого прямоточного и разгонного ракетного, расположенного в КС первого. ПВРД (диаметр 650 мм) должен был обеспечивать полет ракеты массой около 3,5 т при скорости М=2,0...2,5 на дальность до 200 км. В конусе центрального тела диффузора ДУ, выполненного из радиопрозрачного материала, планировалось установить РЛС наведения. Рассматривалась возможность установки регулируемого сопла. Ведущий конструктор проекта - И.Б. Леванов.
Для опытной высотной мишени разработки СКВ Калининградского машиностроительного завода (ОКБ "Звезда"), имевшей обозначение ИЦ-59В, в ОКБ создавался СПВРД типа РД-600. Двигатель размещался в гондоле под фюзеляжем. Старт с самолета-носителя Ту-16 и разгон до М=3,0...3,2 и высоты 11 км выполнялся с помощью пороховых ускорителей. Далее, в зависимости от заданной на земле программы, СПВРД мог обеспечивать полет мишени при скорости М=1,8 4,0 на высотах от 15 до 35 км. Несколько позже компоновку мишени пересмотрели, установив два СПВРД на торцах крыльев. В конце 1969 г. началось эскизное проектирование нового маршевого СПВРД с камерой сгорания диаметром 450 мм. Проект не был реализован из-за закрытия темы.
В 1969 г. на территории СССР был найден удачно "севший" по причине выработки топлива американский беспилотный высотный самолет-разведчик D-21 фирмы "Локхид", на котором в качестве двигателя использовался СПВРД. Самолет (получивший обозначение "изд "Р") был тщательно изучен в авиационных организациях. Сохранившийся в работоспособном состоянии СПВРД (КС диаметром 950 мм) фирмы "Марквардт" с осесимметричным воздухозаборником передали в ОКБ-670. В результате его обследования в 1970 г были выпущены отчеты с описанием конструкции и характеристик двигателя Наши специалисты не обнаружили принципиальных новшеств в конструкции американского СПВРД, спроектированного, как выяснилось, на основе "прямоточки" от беспилотного перехватчика "Бомарк" Однако это не помешало постановке вопроса о необходимости создания у нас аналогичного разведчика с СПВРД, стартующего с носителя.
Разработку конструкции двухступенчатого разведчика (ДБВР) поручили ММЗ "Опыт" главного конструктора А.Н. Туполева.
Согласно предварительному ТЗ маршевый СПВРД для ДБВР должен был обеспечивать полет со скоростями, соответствующими числам М=3,3-3,6 на высотах 23-27 км. За основу для разработки взяли теоретические и практические результаты по РД-012, конструктивные принципы - от 3Ц4 (РД-07К). Была принята двухконтурная схема двигателя с КС диаметром 712 мм. Руководил темой ведущий конструктор Ю.К. Ефимов. Работы остановились на этапе аванпроекта.
В 1968 г ОКБ приступило к разработке маловысотной крылатой ракеты-мишени (МКРМ) для отработки новых комплексов ПВО С-155 и С-300. Мишень предназначалась для полета на высотах 25- 5000 м со скоростями, соответствующими М= 1,15-2,3, на дальность 150-250 км и имитации целей с ЭПР до 20 м2 (типа Ту-22М) в радиолокационном диапазоне Одновременно шло создание ракет - ложных целей (РЛЦ "Ноготок") нескольких типов для защиты бомбардировщика Ту-22М. Предполагалось, что при полете параллельным курсом РЛЦ будет способна имитировать сопровождаемый самолет в радиолокационном (с помощью линз Люнеберга) и инфракрасном (трассеры) диапазонах, создавать ложные засветки на индикаторах РЛС систем ПВО противника и дезориентировать системы наведения атакующих ракет В течение 1969 г были проведены расчеты характеристик СПВРД, работающих на скоростях М=1,5-2,5 и высотах 9-17км Рассматривались РЛЦ с лобовым и подфюзеляжным воздухозаборниками и СПВРД с КС диаметром 470 и 354 мм Разработка ракет велась под общим руководством заместителя главного конструктора И Б Леванова, ответственными ведущими конструкторами были В Д Хохлачев (по МКРМ) и Ю К Ефимов (РЛЦ). Оба типа изделий были доведены до стадии разработки эскизного проекта (выпущены в 1970 г), но эти перспективные и нужные работы по указке "сверху" закрыли.
Еще в пятидесятых годах ОКБ приступило к изучению гиперзвуковых ПВРД (ГПВРД) со сверхзвуковой скоростью потока в КС. Проектные разработки экспериментальной модели ГПВРД проводились по плану совместных работ ОКБ-679, НИИ-1 и ЛИИ, утвержденному ГКАТ в сентябре 1961 г. Конструктивно ГПВРД принципиально отличаются как от ПВРД, так и от СПВРД. Диффузор ГПВРД строится так, чтобы торможение набегающего потока происходило только при обтекании иглы диффузора. Скорость потока после торможения остается сверхзвуковой, а дозвуковая расширяющаяся часть диффузора, характерная для других типов ПВРД, отсутствует. Камера сгорания ГПВРД представляет собой свободный канал, подача горючего в который происходит непосредственно со стенок. В ней, в отличие от СПВРД, нет форкамеры, стабилизаторов горения и топливного коллектора, так как любые препятствия в сверхзвуковом потоке приводят к падению скорости потока ниже скорости звука.
С 1962-1963 гг начались стендовые исследования горения в модели КС такого ГПВРД с диаметром входа 200 мм на присоединенном воздухопроводе Испытания шли на базе ОКБ в Тураево Отрабатывалась плоская охлаждаемая графитовая модель КС. Первые испытания показали, что процесс горения на сверхзвуке осуществим, но до полностью работоспособного изделия было еще далеко. В 1966 г рассматривались возможные тягово-экономические характеристики ЛА, получившего обозначение "Эра", с гиперзвуковым режимом работы диффузора на М=6,0-10,0 и высотах 14-30 км Диаметр ГПВРД (ведущий конструктор В.С. Панкратов) превышал 2500 мм.
С конца 50-х годов в работах по ПВРД наметился кризис. Преимущества ПВРД становились явными при большой дальности, нереализуемой в то время средствами наведения, а потому руководство МАП считало, что данный класс двигателей не имеет перспективы ни для тактических КР, ни для стратегических КР (поскольку делалась ставка на МБР). Из-за недостатка заказов ОКБ пришлось браться за новую, более "перспективную" деятельность. Именно во второй половине пятидесятых годов ОКБ-670 включилось в исследования, связанные с созданием реактивных двигателей нового типа - атомных (АРД), а также ядерных энергетических установок (ЯЭУ) для космических аппаратов. В этом направлении был проведен большой объем НИР во взаимодействии с НИИ-1, ЦИАМ и институтами ГКИАЭ СССР. Тематика ядерной энергетики занимала заметное место в деятельности ОКБ и была представлена тремя крупными темами - РД-021, РД-022 и БЭС-5. В целом в этом направлении коллектив трудился около 10 лет и достиг больших результатов. В соответствии с Постановлением ЦК и СМ СССР № 711-339 от 30.06.1958 г. и приказом № 280 от 21.07.1958 г. коллектив ОКБ-670 получил задание на предварительные работы по созданию ядерного реактивного двигателя для перспективных космических ракет и МБР. В 1958-1960 гг. по тактико-техническим требованиям ОКБ-1 Государственного комитета оборонной техники (ГКОТ) велись расчетно-теоретические, конструкторские и экспериментальные проработки, в результате которых показана возможность создания АРД с заданными характеристиками. В 1960 г. был выпущен эскизный проект, предусматривавший два варианта (наземного и высотного старта) атомного двигателя с тягой 150 тс. В качестве рабочего тела применялся аммиак.
В июне 1960 г. постановлением ЦК и Совмина СССР технические требования были изменены, и ОКБ-670 поручена разработка эскизного проекта АРД с тягой 300...400 тс, использующего в качестве рабочего тела жидкий водород. В 1960-1961 гг. проведенные исследования дали положительные результаты, положенные о основу эскизного проекта двигателя АРД-200 (шифр "021") для ракеты-носителя Н-1 ("лунная" программа). Проект был выпущен и передан "королевскому" ОКБ-1 вконце!961 г. В том же году начались экспериментальные работы совместно с ИАЭ АН СССР по исследованию принципов удержания делящегося вещества в графитовых образцах и с НИИ-88 - по изготовлению испытательных камер АРК 2-3. В январе 1962 г. техническая готовность проекта составила 40 %. Летом того же года в Госкомитете по использованию атомной энергии состоялась защита эскизного проекта атомного РД. Он получил положительную оценку. Было решено продолжать работы по АРД с тягой 30-40 тс (двигатель получил наименование АРД-3). Работы по теме РД-021, продолжавшиеся еще несколько лет, не были реализованы, однако выполненные коллективом ОКБ-670 исследования имели большое значение для развития науки и техники.
В рамках темы РД-022 велись исследования в области электроядерной энергетики: создание бортового источника электропитания (это направление далее выделено в отдельную тему БЭС-5), электроядерных двигательных установок для космических аппаратов, в том числе плазменного и ядерного электроракетного двигателя. Основанием для начала работ по теме послужило постановление ЦК КПССС и СМ № 1080-522 от 25.09.1958 г., предусматривавшее проведение исследований, связанной с электроядерной энергетикой в целом. Круг работ конкретизировался постановлением № 715-296 от 23.06.1960 г. и заданием от ОКБ-1 ГКОТ. Главным стержнем темы стало создание электроядерного двигателя.
В 1961 г. работы по двигателю, получившему наименование ЭЯРД-6 (шифр "022"), шли в двух направлениях. Один вариант создавался с эмиссионным, другой - с магнитогидродинамическим (с эвтектикой в качестве рабочего тела) преобразователем тепла в электроэнергию. Совместно с ОКБ-670 работали такие ведущие организации страны, как ЛФТИ АН СССР, ФЭИ, НИИ-5 ГКИАЭ. К концу 1961 г. на установке ТЭП-1,5 были получены первые положительные результаты, однако поначалу к.п.д. и мощность были очень малыми. Работы велись с размахом, но их подкосило свертывание "хрущевской космической эры" в конце шестидесятых годов.
ОКБ-670 принадлежит заслуга в создании уникальной ядерной энергоустановки БЭС-5 для ИСЗ морской космической системы разведки и целеуказания (системы "УС"). Разработка проводилась в содружестве с ведущими организациями страны, такими как ОКБ-52 ГКАТ (головной исполнитель), КБ-1 ГКРЭ, ФЭИ, ОКБ-12, Сухумский ФТИ, ИЛ ВАР и др. Ведущими конструкторами по ЯЭУ в ОКБ-670 были Ю.Н. Глазунов и И.М. Вышнепольский.
Создание БЭС-5 было задано постановлением ЦК и Совмина СССР № 1080-522 от 25.09.1958 г. Задание уточнялось дважды, в 1960 и 1961 г. Изначально расчетные, конструкторские и экспериментальные работы велись по газовому и жидкометаллическому вариантам установки. Проекты получили положительные оценки с рекомендацией в дальнейшем разрабатывать вариант ЯЭУ с жидко-металлическим (калиево-натриевым) теплоносителем мощностью 5 кВт. В 1960-1961 гг. проводились расчеты схем и режимов работы энергоустановки. Был разработан аванпроект с двумя вариантами преобразования энергии: паротурбинным (механическим) и термоэлектрическим (прямым полупроводниковым). Для дальнейшего эскизного проектирования выбрали второй вариант.
В 1961-1965 гг. проводились испытания реактора БР-5А, а на стенде в ИЛВАРе - натурные (физические) испытания самой установки БЭС-5. В результате успешно завершившихся к концу 60-х годов работ первая отечественная бортовая ЯЭУ "Бук" полностью прошла испытания и была сдана в эксплуатацию. ОКБ явилось несомненным пионером в этой области. Авторский коллектив разработчиков бортовой ядерной электростанции был удостоен Государственной премии СССР. Для сравнения можно отметить, что эскизный проект ЯЭУ, разработанный в КБ "Энергомаш", был закончен только в 1971 г. Ныне широко разрекламированная ЯЭУ "Топаз", создание которой началось также, как и ЯЭУ "Бук" в 1960 г., была построена на термоэмиссионном принципе, и ее испытания на ИСЗ прошли лишь 20 годами спустя после испытаний "Бука" - в феврале 1987 г.
Помимо трех основных тем в ОКБ шли исследовательские и конструкторские работы по другим ЯРД. Первый проект прорабатывался для экспериментальной крылатой атомной ракеты (КАР) в конце пятидесятых годов. Создание самой ракеты "375" производилось в ОКБ-301 в 1955-1957 гг. Но тогда реализовать задуманное не удалось - КАР получилась огромной. Позже рассматривался ядерный прямоточный двигатель для одной из КР конструкции ОКБ-52. В 1958-1961 гг. рассматривался целый ряд проектов ЯРД для вторых ступеней межконтинентальных баллистических ракете подводным и наземным стартом с дальностью 1500-2500 км.
В числе других новых направлений деятельности со второй половины 60-х годов ОКБ-670 занялось бортовыми источниками электропитания (БИП) для зенитных управляемых ракет (ЗУР). В 1964-1966 гг. ОКБ формально входило вместе с ОКБ-165 А.М. Люльки в объединенное ОКБ-165-670 ГКАТ. Но потом КБ М.М. Бондарюка вновь выделилось в самостоятельное, получив в свой штат коллектив под руководством Л.С.Душкина с тематикой по БИП. Опытными работами по БИПам ОКБ занималось на протяжении 6 лет. За это время были сданы заказчику два типа источника электропитания - 5И47, работающий на жидком топливе, и 5И48 на твердом топливе. Их доводка осуществлялась на испытательной базе в Жуковском.
Таким образом, в конце шестидесятых годов МКБ "Красная Звезда" (в 1967 г. ОКБ М.М. Бондарюка получило это наименование) являлось многопрофильной организацией и вело разработки по трем основным тематикам. Руководство этими направлениями осуществляли заместители главного конструктора: Н.И. Михневич -по ЯЭУ, И.Б. Леванов - по ПВРД, С.А. Дубинец (ранее был заместителем Л.С. Душкина) - по БИП.
Михаил Макарович Бондарюк скончался 14 октября 1969 г. после тяжелой и продолжительной болезни. Вся деятельность коллектива, долгие годы строившаяся на энтузиазме и организационных качествах его руководителя, пошатнулась. Более того, с этого момента судьба МКБ была предрешена.
Исполняющим обязанности главного конструктора временно стал Н.И. Михневич. Несмотря на успехи МКБ "Красная Звезда", в МАП сложилось предвзятое отрицательное мнение о перспективах ЯЭУ и образцах ракетной техники (МКРМ и РЛЦ), создававшихся коллективом. Среди заместителей главного конструктора, ведавших указанными направлениями, в министерстве не видели "послушного" преемника на посту руководителя МКБ. В итоге, в 1970 г. главным конструктором "Красной Звезды" был назначен человек из министерства - Е.А. Терешков. Работы по МКРМ и РЛЦ тут же "прикрыли", да и создание ПВРД новый руководитель стремился свернуть. Это было начало краха старейшего и единственного в стране ОКБ, специализировавшегося на ПВРД.
Предприятие стало терять кадры; люди уходили из-за отсутствия работы и нездоровой обстановки в коллективе. Разработки по ЯЭУ по-прежнему вызывали раздражение у П.В. Дементьева, которому в 1972 г., наконец, удалось от них отделаться. Для этого на базе МКБ "Красная Звезда" и еще одного КБ (проводившего подобные работы) было создано и передано в Министерство среднего машиностроения (МСМ) специализированное предприятие вместе с частью прежнего коллектива. Задел по ПВРД и группу сотрудников "Красной Звезды", работавших в этом направлении, отправили в Тураевское МКБ "Союз". Кроме того, "Союзу" отошла и производственно-экспериментальная база на тураевской промплощадке. Главным конструктором МКБ "Красная Звезда" (уже в системе МСМ) вместо Терешкова назначили В.И. Сербина. Таким образом, КБ, долгое время руководимое М.М. Бондарюком, было фактически ликвидировано.
После преобразований коллектив, переведенный в ТМКБ "Союз", продолжил начатые работы под руководством И.Б. Леванова (ставшего заместителем главного конструктора "Союза"). Тематика ПВРД сначала была встречена как чужеродная - с сопротивлением со стороны главного конструктора ТМКБ В.Г. Степанова. Однако впоследствии руководство ТМКБ "Союз" изменило отношение к "прямоточкам".
Еще при жизни М.М. Бондарюка, в 1968-1969 гг., под руководством ведущего конструктора В.Д. Хохлачева началась разработка СПВРД 3Д-80 с КС диаметром 800 мм. Этот двигатель предназначался для морской крылатой ракеты 3М-80 комплекса "Москит" с маловысотным режимом полета при скоростях до М=2,0. С большим трудом удалось отстоять и продолжить разработку двигателя 3Д-80 в новых условиях. Было рассмотрено множество компоновочных схем КС и диффузоров, на стенде отработана камера сгорания. Из-за долгих проволочек и "холодного" отношения МАП к ракете и двигателю государственные испытания завершились лишь в 1982 г.
Позднее ТМКБ "Союз" разработало несколько вариантов этого СПВРД (3Д-81, 3Д-82 и 3Д-83). Там же, в Тураево, с 1976 г. при участии группы бондарюковцев были начаты и проводились вплоть до 1978 г. работы, направленные на создание СПВРД (ПВРД-52) для УР класса "воздух-поверхность" Х-31 с КС диаметром 360 мм. Двигатель обеспечил ракете возможность полета при скоростях до М=3,0...4,0.
Более пяти лет в СССР отсутствовало специализированное ОКБ по ПВРД, резко сузился фронт работ, терялись школа и наработки, накопленные в результате многолетних усилий. Однако костяк коллектива бондарюковцев сохранил работоспособность, и в 1978 г. по приказу Минобщемаша на территории НИИ тепловых процессов (НИИТП) было образовано новое КБ для разработки ПВРД (с 1991 г. - НПВО "Пламя"). Ядро нового КБ составил все тот же коллектив, почти полностью вернувшийся из ТМКБ "Союз". Главным конструктором и руководителем возрожденного предприятия назначили И.Б. Леванова. Поскольку авторские права на двигатели для Х-31 и 3Д-80 были оставлены за "Союзом", то на новой базе началось конструирование новых ПВРД.
В конце 70-х годов прорабатывался ядерный ПВРД для низколетящей, относительно легкой по сравнению с КАР, крылатой ракеты (масса КР 15...20 т, масса боевой части - 1 т). Предполагалось получить практически неограниченную дальность полета. Проведенные исследования показали принципиальную возможность реализации проекта, однако от создания КР с ЯРД отказались из-за невозможности проведения испытаний на полную дальность, а также по экологическим причинам.
В тот же период в КБ приступили к созданию СПВРД для перспективной противокорабельной КР "Яхонт". В 1983 г. был подготовлен эскизный проект, а с 1987 г. начались летные испытания двигателя в составе ракеты. Новые технологии, использованные при создании СПВРД, позволили получить заданные характеристики: высотность до 20 км, максимальную тягу 4 тс, скорость полета М=2,0...3,5 при массе КС всего 200 кг. В камере сгорания устанавливается разгонный ПРД первой ступени. СПВРД оборудован системой изменения тяги с регулируемым соплом. В удлиненном центральном теле диффузора размещается РЛС наведения КР.
Впоследствии НПВО принимало участие в различных перспективных проектах, в том числе в проработках (совместно с ЦИАМ для НПО "Энергия") двигательной установки гиперзвукового воздушно-космического ЛА, в экспериментах с ГПВРД по программе "Орел" (ТМКБ "Союз", ЦИАМ), теоретические и практические основы построения которого были заложены еще в ОКБ-670. Совместные планы НПВО и МКБ "Новатор" предусматривали переоборудование практически исчерпавших свой срок хранения ЗУР типа 3М8 в ракеты-мишени.
К сожалению, дальнейшая судьба коллектива сложилась нелегко. Весной 1994 г. ввиду трудного финансового положения руководство НИИТП, на территории которого НПВО "Пламя" арендовало помещения, приняло решение преобразовать НПВО в ОКБ, структурно входящее в состав НИИТП. Позднее приказом начальника НИИТП в апреле 1994 г. НПВО было вообще ликвидировано. В связи с этим коллектив "бондарюковцев" был вынужден перебраться на другую производственную базу, образовав ЗАО ОКБ "Пламя". В феврале 1998 г. предприятие вошло в состав ГНПЦ "Звезда-Стрела" под наименованием ОКБ ДУ "Пламя".
ПВРД и СПВРД, созданные коллективом М.М.Бондарюка
Место проведения работ
Период
Тип двигателя (назначение)
ЭКБ-3 ГВФ, Группа в ОКБ-293 НКАП, КБ-2 в НИИ-1 НКАП
40-е
РД-430 (ускоритель самолетов), РД-007 (ракета 10Х), РД-700 (снаряд "Шторм"), РД-1 А (снаряд "Шторм"), РД-800 (самолет-мишень Ла-17), РД-1 65 (вертолет Б-13), РД-350 (экспериментальный), РД-550 (летающая модель ЛМ-15).
ОКБ 670 МАП
50-е
РД-900 (самолет-мишень Ла-17), РД-040 (ЭКР), РД-065 (исследования КС больших диаметров), РД-01 2У (КР "Буря"), РД-01 8А (КР "Буран"], РД-025 (БР "025" и ЗУР "КМ"), РД-034 (БР "034"), РД-036, РД-036А, РД-036М (БР "036"), ЯРД (КР "КАР"), РД-02 1 (ЯРД для МБР), РД-07, РД-07К (3Ц4) (ЗУР 3М8), РД-08, РД-08А, РД-08Б (ЗУР дальнего действия), РД-085 (ЗУР Р-500), 1-ДА (экспериментальный)
60-е
3Ц4М1 , 3Ц4М2 (модификации ЗУР 3М8), 4Д-04 (КР "Гранит"), РД-09 (морской вариант ЗУР 3М8), РД-04 (КР Х-22П), РД-600 (воздушная мишень ИЦ-59), РД-01 3 (изд ТС), СПВРД (УР Х-30), СПВРД (воздушная мишень "МКРМ"),СПВРД (ложная воздушная цель ТЛШ, РД-06 (РД-01 4) (ЗУР "Даль-М"), РД-046 (ЗУР В-758), РД-015 (противоракета В-1100), РД-016 (система "УБР")
МКБ "Красная Звезда" МАП, Коллектив в составе Тураевского МКБ "Союз" МАП
70-е
3Д131 (ЗУР 9М38), 3Д-80 (КР 3М-80, выполнена основная часть работ), СПВРД (УР Х-31 , выполнена основная часть работ), СПВРД (БЛА-разведчик "ДБВР"), СПВРД (перспективная КР), ЯРД (перспективная КР).
КБ (НПВО) "Пламя" МОМ
80-е
СПВРД (КР "Яхонт"), ГПВРД (программа "Орел")