Как в Самаре создают будущую российскую ракету

ktbvbjjyg97gludrj_igncthi-y.jpeg


Новая российская ракета «Союз-5» разрабатывается с применением современной технологии — сварки трением с перемешиванием. Недавно я рассказывал, как в Подмосковье специалисты компании S7 Space для своей ракеты осваивают такую сварку. Теперь же удалось стать свидетелем первых шагов в постижении этой технологии уже на государственном ракетно-космическом предприятии РКЦ Прогресс в Самаре.
Сварка трением с перемешиванием (не путать с обычной сваркой трением) вошла в ракетостроение ещё в 90-х годах, когда её стали использовать при изготовлении топливных баков американских челноков Space Shuttle. В России тогда строили ракеты по прежним чертежам и по освоенным технологиям. Начать внедрение сварки трением с перемешиванием (СТП) удалось только в новых российских ракетах. Первой стала модульная «Ангара», сейчас СТП применяется на омском ПО «Полёт» для сварки топливных баков универсальных ракетных модулей «Ангары».

image-loader.svg

Ракетные баки — это одновременно и корпус ракеты, который должен выдерживать высокие вертикальные нагрузки и сохранять легкость. Раньше использовали просто толстые листы алюминия, подобный тому, что лежит в музее «Самара космическая».

gj2ditdrkoln604ipiqxj6-1jk4.jpeg

Сейчас же стенки баков делают в виде т.н «вафли». Вафельная панель изготавливается из толстого алюминиевого листа с помощью фрезеровки, так, чтобы снизить массу панели, но сохранить значительную прочность с помощью оставленных ребер жесткости. Именно они и создают сходство с известным кулинарным продуктом.

Так изготавливают корпуса центрального блока американской сверхтяжелой ракеты SLS и ступени тяжелой ракеты Delta Heavy, так делают нашу «Ангару», и теперь «Союз-5». Такая же «вафельная» технология применялась при производстве модулей российского сегмента МКС и для современных американских космических кораблей.

«Вафля» — это не единственный способ изготовления ракеты, например SpaceX делает иначе, и S7 Space идет следом, но, видимо, «Роскосмос» решил идти классическим путем.

5bvrmognosbx1upbfdbgbzmq7dm.jpeg

Сварка топливных баков трением с перемешиванием применяется для соединения вафельных панелей в кольцо — обечайку, и для сварки обечаек друг с другом. Для этого можно применять и обычную аргонную электродуговую сварку, но СТП выигрывает конкуренцию с аргоном, по ряду признаков (автоматизация, отсутствие расходных материалов, упрощенная постобработка).

Любопытно, что, например, при производстве Delta Heavy фрезеруется плоская «вафля», а потом элементы закругляются и свариваются в обечайку.

image-loader.svg

И на «Ангаре», кажется, тоже.

image-loader.svg

Для «Союза-5» предполагается изготовление обечайки из толстых листов алюминия, а фрезеровка проводится уже после сварки в кольцо.

Сегодня самарский РКЦ Прогресс «как сосиски» продолжает выпускать трехступенчатую ракету «Союз-2», которая конструктивно и технологически идёт ещё от «королёвской семерки». Шестьдесят лет назад ракета Р-7 запустила первого человека на орбиту, а сейчас «Союз-2» продолжает выводить и пилотируемые корабли «Союз-МС», и выполнять грузовые запуски, в том числе по коммерческим международным контрактам. Вместе с группой журналистов и блогеров и мне удалось взглянуть и на это легендарное место.

-sk4wanbenvbqke3nby2ye4eepg.jpeg

Космонавтика — очень консервативный вид деятельности, принцип «работает — не трогай» действует в ней в полной мере, поэтому и сегодня технологии «Союз-2» мало отличаются от тех, с которых начиналась «семерка».

В 2021 году в Самаре начали производство первых элементов конструкции будущей средней ракеты «Союз-5». Она будет в полтора раза выше «двойки» и в два раза грузоподъемнее.

kzhdd7hpgtzng0ijypy30xuopdg.jpeg

Новая ракета позволила начать внедрение и новых технологий. Под производство «Союза-5» сейчас модернизируется исторический цех, созданный полвека назад для советской сверхтяжелой ракеты Н-1.

yrdgumaqgrkd0_iprfh4xvku8rg.jpeg
Это фото снято на Байконуре в 70-е, но оно хорошо подходит, чтобы передать масштаб сборочного комплекса и в Самаре.

Впоследствии здесь же создавалась и другая отечественная «царь-ракета» — «Энергия».

jq3izm6kykv26x1b-lurshjbffy.jpeg

Теперь здесь должна разместиться линия полного цикла производства новой ракеты «Союз-5», так, чтобы в одни ворота въезжали грузовики с листами алюминия и ракетными двигателями, а с другого выезжали готовые ракетные ступени. Возможно в будущем «Союз-5» станет основой для многомодульной российской сверхтяжелой ракеты, и тогда в третий раз этот цех оправдает свой циклопический размер.

Двигатель на «Союзе-5» будет РД-175МВ, который развивается от РД-170, созданного для боковых ускорителей «Энергии» и впоследствии применявшийся на ракете «Зенит». Собственно, «Союз-5» это и есть «импортозамещенный» «Зенит», чье украинское производство сейчас прекратилось. Первый РД-175МВ уже отправился с подмосковного «Энергомаша» в Самару.

22lwhge_vfqyhxy4qyz-yb0elkw.jpeg

Разработка «Союза-5» ведется за счет финансирования по Федеральной космической программе, но РКЦ Прогресс сумел привлечь и «внебюджетное» финансирование: льготный заем в размере 750 млн руб от Фонда развития промышленности (входит в группу ВЭБ.РФ). Для ФРП это способ поддержать производство одновременно двух предприятий: РКЦ Прогресс, для закупки сварочного оборудования, и чебоксарский «Сеспель», производящий это оборудование. По инициативе ФРП нашей группе журналистов и блогеров и обеспечили посещение ракетного производства.

Вообще в РКЦ Прогресс, наверно, самое жесткое по ограничениям невоенное предприятие «Роскосмоса». Я несколько раз бывал на предприятии, но не дальше административной части, и даже так пропускали только избавив на проходной от всей техники сложнее шариковой ручки. Сейчас же провезли целый автобус народа с телефонами и фотоаппаратами, за такое и 750 миллионов отдать не жалко.

Правда производство «Союза-2» удалось посмотреть без фототехники — только показали и рассказали. В компенсацию, прислали несколько кадров от пресс-службы. Хотя, как оказалось, эти кадры публиковались и ранее, но, поскольку производство не менялось десятилетиями, тут всё практически также, как и оставил Королёв (утрирую).

og8kghzy2mr5fcek0sltcnnbrha.jpeg

Зато станок сварки трением с перемешиванием отдали на полное растерзание фотографам и операторам.

6fbi3yx1b2lhxumvibp1077vups.jpeg

В цехе будущей ракеты полным ходом идет реконструкция, и пока вокруг состояние «квартиры подготовленной к евроремонту», наиболее страшные части от наших камер загородили импровизированной ширмой, и просили не снимать по сторонам. Освещение тоже оставляло желать лучшего, не то, что в соседнем цехе.

_io-pqhwj2btpphvihddmwrilus.jpeg

Главный «виновник торжества» первый здешний СТП-станок работал во всю, любопытных журналистов никто не остановил, и они начали штурм. В этом можно заметить разницу между классической электродуговой сваркой и СТП. Никаких искр в стороны не летит, можно безопасно находиться рядом с работающим станком и наблюдать формирование шва.

image-loader.svg

Сам станок состоит из мощной станины (синего цвета), рабочей части (белый окрас), и оснастки, которая удерживает заготовки (желтые).

qlbvt0pk9z6ptgjk1djdxsmngxw.jpeg

Рабочая часть может передвигаться по трем осям.

image-loader.svg

Главную работу выполняет вращающийся механизм, напоминающий бур или короткое сверло, задача которого вкручиваться в металл, и разогревать его своим вращением.

ndw9ts86duvu3qxfq2exatpamlk.jpeg

image-loader.svg
Видео СТП из другого места от «Сеспель».

Для демонстрации технологии, нам показали сваривание двух алюминиевых плит толщиной около 2 см.

udv0x8proqu-zai5zor8yvwra2k.jpeg

Некоторые журналисты решили, что это вообще первый шов для этого станка, хотя рядом лежали пробные уже сваренные плиты.

kh23stuzf-ojbfh_1ravaxl-yly.jpeg

mxbv1a_o11ldteb_ijfp5hw9xtm.jpeg

Рядом со сваренным листом, также незамеченными, лежали образцы после механических испытаний на растяжение и сгибание.

hzs6eq93nokjosbo6fbzvjyvtq4.jpeg

zw4pfp_tp9vkqegervui3oeo8fo.jpeg

Нынешний директор РКЦ Прогресс Дмитрий Баранов делился с журналистами подробностями технологии, рассказывал про испытания и обещал, что первая ракета в 2023 году будет готова к старту с космодрома Байтерек.

x4jojgbphjygomuyiax9dd6zmio.jpeg

Байтерек, это совместный российско-казахстанский проект, который планируется создать на Байконуре на основе пусковых площадок, оставшихся от «Зенита». Насчет перспектив частного космодрома «Морской старт», ответ был, что в принципе и оттуда возможно пускать новую самарскую ракету «При готовности всей необходимой инфраструктуры». Иными словами, никто производимую на госпредприятии ракету специально для частной S7 Space готовить не будет, а старты будут, если частник подготовит всё необходимое. Но, в принципе, если «Союз-5» будет во всём взаимозаменяем с «Зенитом», то на «Морском старте» ничего и менять не надо, хотя диаметр ракеты точно различается — наш толще.

Для РКЦ Прогресс сварка трением с перемешиванием  это новая технология, и пока настройку ведут специалисты изготовителя станка.

faljck6sth7urytgfpxs6dn_9ga.jpeg

wtmjovxhfuhwy6yg_gqw2losuow.jpeg

Неподалеку от первых экспериментов с СТП идет изготовление уже полноценных ракетных баков, точнее их инженерных макетов.

sfx8f6kkzx-nhsd5bt_qg_hkqay.jpeg

Ими занимаются здесь с февраля и уже начинают испытывать.

image-loader.svg

Но изготавливают по-старинке — аргонной дуговой сваркой. И все предыдущие баки «Союза-5», о которых отчитывался «Роскосмос», изготавливались также.

4s_4xhl7psdu9q_7y1njhkydj8y.jpeg

Такой подход применили для ускорения сроков разработки и начала комплексных испытаний ракетных ступеней. С точки зрения конструкции ракеты не так принципиально каким методом сварены баки, поэтому их статические испытания уже идут, а к концу 2021 года предприятие готовится начать комплексные испытания ступеней. Ступень от бака отличается тем, что это уже полноценная действующая система с баками, трубопроводами, системой управления, кабельной сетью, и установленным двигателем.

В принципе, сваренный электродуговой сваркой бак можно использовать и в полноценной ракете, как в свое время производили «Зениты». Не исключена вероятность, что для исполнения сроков поставки первой ракеты к 2023 году, её соберут из сваренных аргоном баков, до завершения внедрения технологии сварки трением с перемешиванием.

В этом можно увидеть даже некоторое родство с принципами компании SpaceX, которая разработку и модернизацию ракеты ведет эволюционно, одновременно с развитием производственных мощностей.

-i1rkpakcnqnczqb96nihizgthu.jpeg

Выражаю признательность пресс-службам ФРП, РКЦ Прогресс и «Роскосмоса» за помощь в организации съемок.

image-loader.svg

© Habrahabr.ru