«Союз-5» – перспективная российская двухступенчатая ракета-носитель среднего (полутяжелого) класса повышенной грузоподъемности, которая будет способна вывести на низкую околоземную орбиту 17 тонн полезного груза. «Союз-5» создается в рамках Федеральной космической программы, разрабатывается и изготавливается на АО «РКЦ «Прогресс» в г. Самара (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»). Главным конструктором космического ракетного комплекса назначен генеральный директор предприятия Дмитрий Баранов, главным конструктором РН «Союз-5» – Александр Черевань.

Сегодня основной ракетой-носителем нашей пилотируемой космонавтики является «Союз-2», которая также производится на РКЦ «Прогресс». С 1961 года по настоящее время все запуски отечественных пилотируемых космических кораблей осуществляются ракетами-носителями самарского производства. Здесь, в том числе, были произведены   первая и вторая ступени ракеты-носителя для первого полета человека в космос. С 1959 года было осуществлено почти 2000 пусков ракет-носителей производства ракетно-космического центра, запущено около 1000 космических аппаратов, созданных в стенах предприятия. 

Уникальным является и тот факт, что самарские «Союзы» отправляются в космос с четырех космодромов: Байконур, Восточный, Плесецк, Куру. 21 октября 2021 года исполнилось 10 лет со дня первого запуска РН «Союз-СТ» из Гвианского космического центра в Южной Америке, для чего специалистами «Прогресса» была разработана специальная модификация ракеты-носителя с индексом «СТ». За эти годы с Куру было выполнено 25 коммерческих запусков, один пуск запланирован на 30 ноября, ещё три на 2022 и два на 2023 годы.

Макеты РН «Союз-2» и РН «Союз-5» в сопоставимом масштабе

Основным отличием «Союза-5» от эксплуатируемых в настоящее время ракет носителей «Союз-2» является большая грузоподъемность – нынешние ракеты способны выводить на околоземную орбиту порядка 8 тонн полезного груза, а «Союз-5» сможет выводить 17 тонн (стартовая масса «Союз-2» – 310 тонн, «Союза-5» – 535 тонн). Ракета будет стартовать с Байконура. Также не исключено, что она будет использована и в проекте «Морской Старт», судьба которого сейчас решается – по своим характеристикам «Союз-5» соответствует требованиям к ракете, которая может быть запущена с плавучего космодрома.

Для организации производства ракеты «Союз-5», на предприятии внедряется и осваивается ряд новых технологий. Одна их таковых – сварка  трением с перемешиванием. Основной смысл применения данной технологии – повышение качества шва. Дело в том, что сам принцип сварки трением с перемешиванием – это отсутствие расплавленного материала. Когда алюминиевые сплавы, и собственно любой материал, расплавляют, то меняются свойства, и, как правило, в худшую сторону. С этой сваркой такого не происходит, потому что нет расплавленного металла, он просто перемешивается механически. Да, он нагревается до 200, и даже чуть больше, градусов, но нет 500-600 градусов, когда металл находится в жидкой фазе.

Технологически процесс сварки выглядит следующим образом: листы металла устанавливаются на «стапель», а затем специальная фреза проходит по стыку в автоматическом режиме, доводя металл до пластического состояния и перемешивая его как пластилин. Таким образом, получается полностью автоматизированный шов без человеческого участия, что сводит процент брака практически к нулю. Что также немаловажно, эта технология проще контролируется ультразвуковым контролем.

«За моей спиной вы видите первую из трех установок, которые предназначены для нового типа сварки - это сварка трением с перемешиванием. Такая технология позволит варить листы из алюминиевого сплава толщиной до 30 мм.  Оборудование полностью российское, произведено российским изготовителем Чебоксарское предприятие «Сеспель». Данное оборудование мы приобретаем за счет собственных средств предприятия и при поддержке Фонда Развития Промышленности. То есть половина расходов - кредит ФРП, без участия которого реализовать этот проект было бы невозможно», - рассказывает генеральный директор РКЦ «Прогресс» Дмитрий Баранов.

Генеральный директор РКЦ «Прогресс» Дмитрий Баранов

Фонд развития промышленности (Группа ВЭБ.РФ) на организацию производства перспективной ракеты-носителя «Союз-5» в 2019 году предоставил РКЦ льготный заем по специальной программе «Конверсия» на сумму 750 млн рублей. Общий же бюджет проекта составляет 1,6 млрд рублей. Сам Фонд развития промышленности был создан в 2014 году по инициативе Министерства промышленности и торговли РФ для модернизации российской промышленности, организации новых производств и обеспечения импортозамещения.

Программы ФРП позволяют российским предприятиям получить доступ к льготному заемному финансированию, необходимому для запуска производств уникальных отечественных продуктов, а также аналогов передовых международных разработок. ФРП предоставляет займы под 1% и 3% годовых сроком до 7 лет в объеме от 5 млн до 2 млрд рублей, стимулируя приток прямых инвестиций в реальный сектор экономики.

фото: РКЦ «Прогресс»

21 октября 2021 года ФРП и РКЦ «Прогресс» объявили о завершении ряда статических испытаний топливных баков первой ступени перспективной ракеты-носителя «Союз-5». В ходе испытаний была подтверждена заявленная прочность и жесткость элементов конструкции. В процессе статических испытаний одного из двух опытных образцов бака окислителя его конструкция была доведена до разрушения внутренним давлением.

Результат испытаний подтвердил правильность всех конструкторских решений по разработке верхнего и нижнего днища бака и их стыковки к корпусу. Следующим этапом работ станут динамические вибропрочностные испытания, которые пройдут в «Центральном научно-исследовательском институте машиностроения» (ЦНИИмаш, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») в г. Королев Московской области.

фото: РКЦ «Прогресс»

Технология сварки трением с перемешиванием в принципе не является уникальной – она достаточно распространена в мире, и в России также присутствует. Но в производстве таких масштабных изделий используется впервые – диаметр топливного бака ракеты – 4,1 м, а длина около 50 м. И вся несущая конструкция будет сварена именно таким способом.

Параллельно, совместно с самарским металлургическим заводом и рядом организаций, для «Союза-5» разработан новый алюминиевый сплав Р-1580, который по своим прочностным характеристикам превышает свойства ранее используемого сплава, из которого было сделано большинство ракет в Российской Федерации и Советском Союзе. Этот материал не только повышает прочность конструкции изделий, но позволяет увеличить выводимую массу полезного груза на несколько сотен килограмм. Также есть еще ряд технологических новаций, детали которых на данном этапе не раскрываются.

«Из отработочных четырех баков, 3 нами уже сварены, четвертый будет сварен до конца ноября. Плюс к этому, из испытательных, мы должны сварить дополнительно на этих установках еще 2 бака первой ступени. Таким образом, если считать наземную отработку, то можно сказать, что работы выполнены на 30-50%. К изготовлению лётного изделие мы ещё не приступали. Но мы уже заключили контракты и проавансировали нашим смежникам работы по созданию и отработке систем управления, измерения, бортовой системы видеонаблюдения… И ими уже началось изготовление лётных образцов. Начало поставок от смежников ожидаем со следующего года», - говорит Дмитрий Баранов.

В производственной кооперационной цепочке по проекту «Союз-5» задействованы предприятия госкорпорации Роскосмос (и не только) из многих городов страны: Екатеринбург, Ижевск, Москва, Воронеж… В составе новой ракеты будет использоваться система управления, созданная на отечественной элементной базе. За ее разработку отвечает дочернее предприятие АО «РКЦ «Прогресс» – АО «НПО Автоматика» из Екатеринбурга. Применение новой системы упростит процесс подготовки РН «Союз-5» к пуску на космодроме и минимизирует состав наземного оборудования на стартовом комплексе.

Да, одной из технологических особенностей «Союза-5» станет «безлюдный старт». Одной из проблем используемого для пилотируемых, и не только, полетов в космос «Союза-2» является то, что во время подготовки старта на заправленной ракете работает от 50 до 100 человек. А это, как мы помним из истории, один из наиболее опасных этапов запуска космической ракеты. «Союз-2» требует проведения большого количества операций на заправленной ракете – так эта машина была спроектирована на технологическом уровне своего времени. На новом «Союзе-5», начиная с установки ракеты на стартовый стол, все заправочные и иные операции будут происходить без нахождения людей непосредственно около ракеты.

Также старт новой ракеты будет обеспечен новыми двигателями. На первой ступени используется жидкостный кислородно-керосиновый ракетный двигатель закрытого цикла с дожиганием окислительного генераторного газа РД-171МВ разработки АО «НПО Энергомаш» (г.Химки), на второй ступени – РД-0124МС разработки воронежского АО «КБХА». РД-171МВ – самый мощный жидкостный ракетный двигатель в мире с тягой 740 тонн, а РД-0124МС – самый экономичный среди кислородно-керосиновых двигателей этой размерности, имеющий рекордный удельный импульс в 361 секунду.

По словам Дмитрия Баранова, на РКЦ «Прогресс» уже поставлены 2 двигателя.  Один РД-171МВ и один РД-0124МС. Оба двигателя предназначены для испытательных образцов – для динамических и статических испытаний. В ходе испытаний макетный образец нагружается по различным схемам,  чтобы имитировать полётные, транспортные и иные нагрузки. На «Прогрессе» много различных экспериментальных установок, и они предназначены для исследования различных случаев нагружения: с заправкой, без заправки, с запуском двигателя, без запуска двигателя и т.д.

Это делается для того, чтобы удостовериться, что конструкторские решения верны и с ракетой все будет нормально в реальном полете. Такие испытания уже частично идут. Процесс испытаний достаточно длительный и по времени продлится до 2023 года.

Если все пойдет по плану, то первый пуск ракеты «Союз-5», в рамках российско-казахстанского проекта «Байтерек», может состояться уже в 2023-24 годах. Полезная нагрузка первого запуска пока не определена, но если вспомнить предыдущие старты новых ракет, то первые "Союз-2.1а" и "Союз-2.1б" были запущены сразу с космическими аппаратами. Ракетно-космический центр «Прогресс» готов обеспечивать 20-25 пусков «Союзов» в год.

фото: РКЦ «Прогресс»

В РКЦ «Прогресс» создаётся ещё одна ракета-носитель – «Амур-СПГ». Этому проекту также планируем посвятить один из будущих наших материалов.

фотографии автора