N1 (ракета)

N1
Макет N1 для испытаний стартовой площадки
Тип:	тяжелая пусковая установка
Страна:	Советский союз
Производитель:	ОКБ-1
строительство
Высота:	105,3 м
Диаметр:	22,4 м
Габаритные размеры:	2825 т
Этапы:	5
этапы
1 этап :	Блок А
Двигатель :	НК-15, 30 шт.
Топливо :	РП-1 и ЛОКС
Время горения:	125 с
2 этап :	Блок Б
Двигатель:	НК-15В, 8 шт.
Топливо:	РП-1 и ЛОКС
Время горения:	120 с
3 этап :	Блок V
Двигатель:	НК-21, 4 шт.
Топливо:	РП-1 и ЛОКС
Время горения:	330 с
4 этап :	Блок G
Двигатель:	НК-19
Топливо:	РП-1 и ЛОКС
Время горения:	470 с
5 уровень :	Блок D
Двигатель:	РД-58
Топливо:	РП-1 и ЛОКС
Время горения:	600 с
Начинается
Статус:	неактивный
Первый запуск:	21 февраля 1969 г.
последний старт:	23 ноября 1972 г.
Начинается:	4-й
Успехи:	0
Неудачи:	4-й
Место старта:	Байконур 110
Пусковая мощность
Вместимость LEO :	95000 кг
Емкость луны :	23500 кг

Носитель 1 или N1 за короткий ( индекс ГРАУ 11A52), был ракетой - носителем , который был разработан как часть советской лунной пилотируемой программы .

Начальная позиция

После первых успехов своей космической программы Советский Союз также принял участие вместе с США в «Гонке на Луну». В то время как все ресурсы программы « Аполлон» были сосредоточены на ракетах « Сатурн », две группы в СССР параллельно работали над новыми ракетными проектами. Одним из них было ОКБ- 1 (ныне РКК "Энергия" ), которое с 1959 года разработало лунную ракету N1 под руководством Сергея Королёва . Однако оригинальный дизайн Королева увидел военное применение на переднем плане. В контексте использования космоса в военных целях, которое также планировалось СССР в начале 1960-х (постановление правительства 715-296 от 23 июня 1960 г.), он использовал Н1 как носитель тяжелых разведывательных спутников, оборонительных боевой груз и в качестве наступательного носителя для ударов, предлагаемых по любой точке на земле.

Создание необходимых мощных ракетных двигателей оказалось проблематичным. Предыдущий партнер для разработки двигателей ОКБ-1 Королева, ОКБ-456 Валентин Петрович Gluschko , теперь работал в тесном сотрудничестве с конкурирующим конструкторское бюро ОКБ-52 из Владимира Tschelomei . Королёв и Глушко безнадежно спорили, среди прочего, по поводу конструкции двигателя (однокамерный двигатель против четырехкамерного) и комбинации топлива, которое будет использоваться ( RP-1 / кислород против UDMH / закись азота ). Поэтому Королёв сотрудничал с ОКБ-276 Николая Кузнецова , которое до того времени в основном разрабатывало воздушно-реактивные двигатели и пропеллерные турбины, в том числе самый большой в мире пропеллерный газотурбинный двигатель НК-12 мощностью около 11000 кВт (15000 л.с.). Из-за отсутствия опыта работы с крупными ракетными двигателями разработка двигателей продолжалась со значительными задержками.

технология

Представление N1 с наиболее важной технической информацией

Представление полезной нагрузки N1 в разделе

Сравнение размеров американской и советской лунной ракеты (цветовая схема не соответствует оригиналу)

N1 было 105 м, самой крупной когда - либо построенная советской ракетой и их размеров и массы сравнимо с Сатурном V . Из-за малой тяги двигателей Кузнецова НК-15 (1,510 или 1,544 МН на уровне моря / вакуумная тяга) на первой ступени пришлось использовать большое количество этих двигателей. Таким образом, N1 в их запланированном Королевым оригинальном варианте с 24 двигателями на первой ступени должен иметь полезную нагрузку около 75 тонн на низкой околоземной орбите (англ. Low Earth Orbit или LEO). Однако при однократном запуске пилотируемого полета с посадкой на Луну не было. Поэтому после смерти Королева Мишин добавил в проект в центральной части шесть двигателей НК-15 в качестве нового руководителя проекта. Для дальнейшего увеличения полезной нагрузки он ввел охлаждение керосина в баках и немного изменил параметры орбиты. Это означает, что полезная нагрузка на низкоорбитальном орбите может составлять максимум от 90 до 95 тонн. Однако из-за устройства двигателя и связанных с ним топливных и управляющих систем N1 был очень сложным и оказался очень склонным к отказам. Всего 30 двигателей 1-й ступени размещались в наружном кольце с 24 двигателями (оригинальная разработка Королева) и внутреннем кольце с шестью двигателями (добавлены Мишиным). Воздух подавался между внешним и внутренним кольцами двигателя, что приводило к эффекту аэростата для внутренних двигателей с более высокой топливной эффективностью и тягой. Однако очень сложные условия потока такой конфигурации в рассматриваемом диапазоне скоростей были полностью недооценены.

Во всех летных испытаниях использовались двигатели Кузнецова НК-15 (1-я ступень) и НК-15W (2-я ступень). Общая взлетная тяга первой ступени N1 составила около 43 300 кН. Позже двигатели были усовершенствованы в Кузнецов НК-33 (1,5 · 102 или 1,638 МН на уровне моря / вакуумная тяга). Усовершенствованные двигатели НК-33 (1-я ступень) и НК-43 (2-я ступень) были доступны для использования в модификации N1F с 1974 г. (НОО до 105 тн), но так и не вышли на старт из-за отмены программы. в N1.

Планировалось не менее одиннадцати экземпляров, включая макет (N1-1M1) и десять летных ракет (от N1-3L до N1-7L и от N1F-8L до N1F-12L). Использование усовершенствованных двигателей НК-33 планировалось для испытаний N1F-8L (в улучшенной версии N1F), запланированных на август 1974 года. Первая пилотируемая советская посадка на Луну была запланирована примерно на 1976 год с самолетом N1F-10L.

Именование

Ракета N1 так и не получила настоящего названия. Названия Геркулес (по-русски Геркулес ), Раскат , Ленин , Наука или Гигант, которые иногда упоминаются в различных публикациях, носят чисто умозрительный характер.

разработка

В мае 1962 года была завершена необычная коническая конструкция со сферическими баками трехступенчатого Н1. Он должен иметь стартовую массу 2200 тонн и полезную нагрузку 75 тонн для околоземной зоны. Проект был утвержден Советским правительством 24 сентября 1962 года, и срок его реализации был установлен в три года. В проекте приняли участие 500 организаций из 26 министерств, что привело к трудностям в организации проекта из-за отсутствия сотрудничества и координации, а также конкуренции.

1 августа 1964 года постановлением Совета Министров (655-268) советская пилотируемая лунная программа была окончательно разделена на два проекта. С обозначением ЛК-1 или более позднего « Зонд » в ОКБ-52 Челомея выполнялась кругосветная программа. ОКБ фон Королёва получило контракт на высадку на Луну со своим проектом N1-L3. Первый полет на Луну был амбициозно запланирован на ноябрь 1967 года. Ракету пришлось переделать для этого, так как теперь планировался прямой запуск на Луну, что увеличило требуемую полезную нагрузку до 95 тонн. Для этого к первой ступени были добавлены шесть дополнительных двигателей, сферические баки были расширены цилиндрическими проставками и планировалась заправка керосином охлажденным способом для увеличения плотности. Это увеличило взлетную массу до 2750 тонн. После смерти Королева в январе 1966 года Василий Мишин , сыгравший ключевую роль в реконструкции немецкой ракеты A4 и разработке первой советской межконтинентальной ракеты Semjorka R-7 , принял руководство ОКБ-1. Однако быстро стало очевидно, что ему не хватало политического чутья и навыков его предшественника - одной из причин задержек и последующего провала проекта. 4 февраля 1967 года Постановлением Правительства № 115-46 Лунной программе был присвоен высокий приоритет и финансирование, которого она давно требовала. Так что теперь военные предоставили большое количество рабочих для завершения земляных работ на стартовых объектах. Однако, когда стартовая площадка ПУ 38 была завершена, в 1967 году только макет (N1-2L также N1-1M1) ракеты можно было катить на стартовую площадку, поскольку первая ракета, сконфигурированная для запуска (N1-4L), была Доступен только в 1968 году.

Из соображений времени и затрат на испытательном стенде для всего первого этапа отказались. Поскольку к комплексу Байконур нельзя было подъехать тяжелыми транспортниками, N1 пришлось разобрать и собрать на месте. Так случилось, что перед полетом не удалось правильно оценить вибрации и проблемы с потоком пропульсивных газов. Неадекватным оказался и контроль положения вокруг продольной оси при работе первой ступени - компания отказалась от собственных двигателей позиционирования, задачи которых должны были выполнять управляемые выхлопные сопла турбонасосов. Только после аварии третьего прототипа для стабилизации крена стали использовать управляемые двигатели.

Неудачные тестовые полеты

В конце концов, N1 не смог успешно совершить полет. Все четыре испытательных полета с 1969 по 1972 годы закончились авариями - до возгорания второй ступени или сразу после сгорания первой ступени. Запланированный на 1968 г. беспилотный эксперимент (N1-4L) пришлось отменить после установки ракеты, так как в кислородном баллоне первой ступени образовались микротрещины.

• Первая попытка пуска (Н1-3Л) состоялась 21 февраля 1969 года. Уже через 0,34 с после взлета система управления обнаружила превышение допустимой частоты вращения турбонасоса двигателя 12 из-за сигнала помехи, вызванного воспламенением пироклапанов. Он выключил двигатели № 12 и 24. Примерно через 6 секунд произошла утечка датчика давления на выходе из газогенератора двигателя № 2. Это привело к утечке газа с температурой около 340 ° C. Через 25 с протек еще один датчик, на этот раз над входом в топливопровод. Оба потока соприкоснулись. В результате в задней части ракеты возник пожар. Система управления двигателем обнаружила этот пожар (примерно через 54 с). Спустя 68,7 секунды пожар разрушил изоляцию нескольких жгутов проводов, в результате чего большое количество мешающих сигналов достигло системы управления двигателем. Затем были выключены все 28 двигателей, которые все еще работали. В качестве полезной нагрузки использовалась модификация 7К-Л1С (серийный номер 3) самолета 7К-Л1, разработанная для орбиты вокруг Луны. Спасательная система SAS отделила космический корабль до взрыва N1-3L, он благополучно приземлился на парашюте.

• Вторая попытка запуска (N1-5L) произошла 3 июля 1969 года, всего за три недели до успешной посадки на Луну Аполлона-11 , и закончилась катастрофой. Уже во время взлета «инородное тело» (предположительно являющееся частью датчиков давления в кислородных магистралях), попавшее в турбонасос (№ 8), быстро работающий в чистом кислороде, вызвало его взрыв. Некоторые инженеры также подозревали, что высокоскоростной ротор находится в прямом контакте со статором из-за чрезмерных производственных допусков или перегрузки. В результате серии ошибок система автоматического управления двигателем отключила 29 из 30 двигателей первой ступени примерно через 15 с. Спасательная система немедленно вывела космический корабль 7К-Л1С (серийный номер 5) из опасной зоны. При еще работающем одном двигателе ракета упала с высоты 200 м с нарастающим уклоном и ударила примерно через 23 с после взлета. При взрыве пусковой установки были уничтожены многочисленные системы на стартовой площадке. В итоге руководство стартового комплекса категорически потребовало, чтобы N1 сразу после взлета поворачивался в сторону для всех будущих взлетов, чтобы защитить его. Кроме того, никогда не должно быть возможности выключить двигатели первой ступени в течение первых 50 секунд после взлета.

• Необходимые доработки были выполнены к третьему пуску 26 июня 1971 г. Впервые все 30 двигателей работали в штатном режиме. N1-6L оторвался боком из-за асимметричной тяги главных двигателей, которая изначально была выбрана для его собственных целей, а затем пошла на набор высоты. Аэродинамические особенности этого маневра (боковой обтекание ракеты и изначально асимметричная выхлопная струя) и ранее недостаточно известные динамические взаимодействия выхлопных струй 30 двигателей, работающих на полной тяге, привели к роли, которую уже нельзя было контролировать с помощью ориентации. контроль . Уже через 14 секунд после взлета угол крена превысил допустимое отклонение в 8 градусов. Выключение всех двигателей, инициированное КОРД, теперь подавлялось фильтром, необходимым для принудительной работы двигателей в начальной фазе. Между 45-й и 50-й секундами после взлета все более сильное качение привело к потере управления по другим осям и началу демонтажа конструкции. Принудительное подавление автоматического выключения двигателей закончилось по плану через 50 с, после чего авиадиспетчер выключил двигатели сразу на 51-й секунде. Затем ракета была уничтожена по радио. Ограниченная стабилизация крена N1 изначально не предназначалась для такого сложного бокового маневрирования. По крайней мере, все двигатели первой ступени удовлетворительно работали в этой попытке до прерывания. Эта попытка запуска должна служить только для проверки системы доставки. Таким образом, манекены использовались в качестве полезной нагрузки, поэтому спасательная система также не использовалась.

Чертеж космического корабля ЛОК

• Четвертый пуск значительно улучшенного N1-7L 23 ноября 1972 года прошел гладко, пока не сгорели шесть центральных двигателей первой ступени. Их резкое отключение во избежание перегрузки конструкции привело к скачкам сжатия в топливной системе, разрыву по крайней мере одной кислородной магистрали, взрыву двигателя № 4 и, в конечном итоге, к аварии N1-7L примерно через 107 секунд. Взрыв произошел всего за семь секунд до запланированного разделения первой и второй ступеней. Последующий анализ показал, что если бы двигатель № 4 отделился примерно за 2 секунды до взрыва, то скорость и высота, достигнутые до этого момента, позволили бы успешно продолжить миссию. Однако заранее такой сценарий никогда не рассматривался. Впервые были осуществлены макеты лунного космического корабля 7K-LOK и посадочного модуля LK , который с тех пор был испытан в миссиях Kosmos 379, 398 и 434 на околоземной орбите .

Эффекты

Планы пилотируемой советской высадки на Луну затем постепенно откладывались и окончательно отменялись в 1974 году. Василий Мишин продолжал работать над N1 в надежде, что сможет использовать его, среди прочего, в качестве ракеты-носителя для транспортировки пилотируемой космической станции, сравнимой с американской Skylab . Вся программа N1 была окончательно прекращена в 1974 году после создания ЗКБЭМ (бывшее ОКБ-1) 22 мая 1974 года производственного объединения RKK Energija под руководством Валентина Глушко. Это прекращение произошло до того, как еще один испытательный полет N1F-8L, оснащенного NK-33, был многообещающим в последнем квартале 1974 года. На момент завершения программы N1F-9L также был в основном завершен. Обе миссии были направлены на беспилотную посадку лунного аппарата LK. На тот момент N1F-10L планировался для первой советской пилотируемой посадки на Луну примерно с середины до конца 1975 года. Оставшийся в Байконуре 8Л был разобран, и многие его части использовались в качестве строительных материалов в городе и его окрестностях.

Спецификации

• пятиступенчатая жидкостная ракета
• Начало разработки: 1960 г.
• Начало: 21 февраля 1969 г. - 23 ноября 1972 г.
• 4 пуска, все фальстарты (достоверность: 0%)
• Высота: 105,3 м
• Масса пустого: 277 т
• Взлетная масса: 2750 т
• Общая тяга: 43,3 МН.
• Грузоподъёмность (LEO): 70 т (N1), позже планируется 95 т (N1F)
• Топливо: РП-1 (типа керосин) / жидкий кислород.

Стартовый список

Это полный список пусков ракеты Н1.

литература

• Евгений Райхль: N1 - московская луна-ракета. Motorbuch-Verlag, Штутгарт, 2016 г., ISBN 978-3-613-03857-8 .

веб ссылки

• Raumfahrer.net: Советская лунная программа и ракета N1
• Бернд Лейтенбергер: Российская лунная ракета N1
• N1 в Энциклопедии Astronautica (англ.)

Индивидуальные доказательства

1. ↑ N1 в Encyclopedia Astronautica , по состоянию на 2 августа 2018 г. (на английском языке).
2. ↑ Ойген Райхль: Пусковые установки Typenkompass . 1-е издание. Motorbuch Verlag, Штутгарт 2011, ISBN 978-3-613-03269-9 , стр. 44 . 
3. ↑ Анатолий Зак: N1 Moon Rocket. В: Русская космическая сеть. 21 июля 2018, доступ к 2 августа 2018 . 
4. ↑ FliegerRevue, июнь 2011, стр. 42–45, Последняя любовь Королджова: лунная ракета N1