Во введении к испытательным станциям было отмечено. ГЕНПЛАН испытательные станции (ИС) может включать несколько стендов или открытых каркасов, сооружений систем воспроизводства компонентов топлива для испытаний частей РН. А также монтажно испытательных корпусов. Сокращенно МИКов.
Историческая справка.
В середине 50-х годов в России был построен один из крупнейших стендов для испытаний ракет-носителей. Испытательной станции 102.
Стенд закладывался на максимальную тягу ступеней ракет – 1200 т. Как видно из этих дат и цифр. Размах с конца 40-х закладывался грандиозный. Только после настройки всех систем стенда. Именно на этом стенде испытывались первые ракеты Р-7, которые выводили в космос Спутник-1. Биологический спутник-2 с собакой Лайкой, затем Белкой и Стрелкой. Затем. Испытывались ступени ракеты, которые выводили людей. И та ступень ракеты , которая вывела первого человека на корабле Восток-1: Юрия Алексеевича Гагарина. Также необходимо напомнить, что именно на этом стенде. Испытывались ступени ракеты N-1. И наиболее важно заметить, что не двигатели ступеней. А ступени лунных советских ракет, включающие в себя и баки и двигатели и электронику и трубопроводные и пневмогидросистемы и пр. В подтверждении тут можно привести фотографию 1 установки ступени лунной ракеты N на этот стенд.
По мере строительства, истории и расширения этой испытательной станции. Возрастали и задачи возложенные на нее.
Прежде чем писать дальше должен себе позволить внести несколько сокращений и их расшифровок для более понятного изложения в дальнейшем:
РН-ракетоноситель
ДУ - двигательная установка (как лабораторная система для испытаний двигател);
ЖРД-жидкостный ракетный двигатель;
УРМ-1-универсальный ракетный модуль первой ступени
УРМ-2-универсальный ракетный модуль второй ступени
ХСИ-холодные стендовые испытания
ОСИ-огневые стендовые испытания
УРТО- установка регенеративного термического окисления. Служит для уничтожения летучих органических соединений, опасных загрязнителей воздуха.
НИЦ РКП - Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности. Проводит испытание РН на стенде ИС-102.
КРК КСЛВ-1 - или Космический ракетный комплекс KSLV (Южная Корея). Двухступенчатая РН созданная для выведения спутников для Южной Кореи в начале 00-х.
Ангара-А5.1Л - А-означает Ангара; 5- количество изделий 1 и 2 ступени; 1Л-1 общее летное изделие.
Ангара-1.2 ПП - А-означает Ангара; 1- количество изделий 1 ступени;
2-Номер УРМ 2 ступени, если его нет, то 1 ; ПП- Первого Пуска.
Испытательная станция ИС-102 сейчас включает в себя:
1) Основной корпус стенда для проведения ХСИ и ОСИ ступеней тяжёлых РН на компонентах жидкий кислород, керосин. При необходимом оснащении станции оборудованием. СПГ(сжиженный природный газ) и кислород.
2) Корпуса зон и экспериментальных установок, используемых при отработке процессов: теплового и массового обмена, наддува, распыления(поверхностей) ступеней и прочих технологических процессов для выявления экспериментальных отклонений этих ступеней от заданных режимов работы.
В баках ракет-носителей:
а) на модельных жидкостях
б) реальных компонентах топлива.
3) Корпус воспроизводства компонентов топлива. Кислородно-азотный цех.
4) Монтажно испытательные корпуса сборки и доводки стендовой базы.
Сейчас. Холодные и огневые испытания ступеней РН сверхтяжелого класса с кислородно-керосиновым двигателем в России возможны только на стенде ИС-102. При соответствующей реконструкции стенда под эти задачи РН Сверхтяжелого и супертяжелого класса.
На стенде ИС-102 в период 70-80-е годы отрабатывались:
1) Ступени РН Протон и разгонные блоки "ДМ" для лунных робототехнических миссий;
2) Боковые части ракеты-носителя "Энергия"-нижние ступени РН Зенит
-Блоки А;
3) Ракеты военного назначения 15А14 (РС-20А или "Сатана");
Как и стенд ИС-102, так и его корпуса в период 90-е годы находились не в лучшем состоянии и требовали дальнейшей реконструкции и замены оборудования. И дальнейших перспектив использования по назначению. Отсюда возрастает пестрота использования стенда под различные не по назначению для этого стенда задачи.
После 00-х годов. В фотографиях поисковых систем интернета можно увидеть различные фотографии испытаний ступеней только РН Союз 2 на этом стенде. Но необходимо заметить, что не все было потеряно. В этот период во время разработки РН Ангара проводилась соответствующая модернизация этого стенда и оборудования ее МИКов под задачи испытания универсальных ракетных модулей(УРМ) для семейства тяжелых ракет Ангара.
На стенде ИС-102 были созданы новые стендовые системы и стендовое испытательное оборудование и металлоконструкции.
Стендовые испытания нижних УРМ-1:
Объем испытаний определялся таким образом, чтобы решить вопросы применения УРМ именно в разных типах PH. Даже огневые испытания УРМ-1 проводились особым образом, то есть в три этапа:
1)для отработки программ работы двигателя для легкой PH - 1хУРМ-1.
2)для первой кольцевой и боковой ступени тяжелой РН - 4хУРМ-1
3) для второй центральной ступени тяжелой РН - 1хУРМ-1.
В июле 2007 г. был поставлен примерочный макет УРМ-1, проведены входной контроль изделия, подготовительные работы по монтажу и наладке систем стенда и изделия и дополнительного оборудования. То есть как видно из источника. Стенд модернизировался под новые задачи.
6 декабря 2008 г. на ИС-102 был доставлен рабочий УРМ-1
Изделие И1А1С серии №71341
Анализ примерных геометрических размеров стенда ИС-102 по фотографии 3: Согласно количеству ступеней боковой красной лестницы и установки верхней обслуживающей красной площадки боковых белых опор. Прикидываем уровень установки красной боковой площадки на уровне примерно 3 м. А уровень низа белой треугольной базы примерно 4 м. Высоту этой базы можно принять примерно 2 м.
ХСИ-1 и ХСИ-2 изделия И1А1С были проведены 28-30 апреля и 18 июня 2009 г.
ОСИ-1 было проведено 30 июля 2009 г. После проведения ОСИ-1 изделия И1А1С при осмотре двигателя РД 191И № Д011 были обнаружены локальные повреждения теплоизоляции на трубопроводах подвода горячего газа к соплам крена. Причина возникновения дефекта выявлена, дефект был устранен.
ОСИ-2 было проведено 1 октября 2009 г. При ОСИ-2 была воспроизведена циклограмма работы двигателя, соответствующая работа только одного бокового блока PH «Ангара-А5». ОСИ-2 прошли успешно.
ОСИ-3 было проведено 26 ноября 2009 г. и включало огневые испытания двигателя центральной ступени РД 191И на номинальном режиме и на режиме 30 % от номинального. При ОСИ-3 была воспроизведена циклограмма работы двигателя РД 191И, соответствующая работе центрального блока PH «Ангара-А5». Особенностью испытания являлась реализация циклограммы, обеспечивающей максимальную выработку топлива из баков горючего и окислителя изделия УРМ-1. ОСИ-3 прошли успешно.
В процессе серии проведенных ХСИ и ОСИ изделия И1А1С была выполнена отработка технологических процессов подготовки блоков PH семейства «Ангара» к запуску. А также был осуществлен процесс слива компонентов топлива из баков и отогрев изделий в случае отмены пуска.
В процессе трех огневых стендовых испытаний одного изделия И1А1С проведена комплексная проверка работоспособности двигательной установки в целом с воспроизведением программ работы ДУ по циклограммам, имитирующим полет первой ступени PH «Ангара-1.2». Одного бокового и одного центрального блоков PH «Ангара-А5». Был выявлен ряд замечаний по изделию. Часть этих замечаний были устранены, а по ряду замечаний были введены компенсирующие технологические мероприятия. Испытания не дотягивали до нужного уровня. И в КБ «Салют» было рекомендовано разработать план мероприятий по предупреждению данных замечаний на штатных изделиях.
Стендовые испытания верхнего УРМ-2:
Изделие УРМ-2 поступило в НИЦ РКП 2 сентября 2008 г. С 30 сентября по 28 октября 2008 г. в МИК ИС-102 были проведены входной контроль и проверки изделия И5А2С. 1 ноября 2008 г. оно было установлено на стенд. После обвязки изделия был осуществлен первый этап автономных испытаний.
Обвязка ступени (ОС) УРМ-2 состоит из 4 ферм, закрепленных к фаскам квадратных поясов. Квадратные пояса с фасками внутри имеют отверстия в виде окружностей. В которых удерживается испытуемая оболочка УРМ-2. Спереди квадратного пояса на фотографии внутри круглого отверстия-кольцо адаптер для равномерного распределения нагрузок от ДУ.
На фото 7. Между квадратными поясами обвязки видны площадки обслуживания УРМ-2. Также необходимы датчики уровня криогенной жидкости и уровнемеры.
ХСИ-1, ХСИ-2 и ХСИ-3 включали в себя:
1) Захолаживание -продувка сухим агентом для баланса температур во избежания испарения криоагента бака «О». Во время его наполнения.
2) Циркуляционная проливка баков «О» и «Г» жидким кислородом и керосином.
3) Зарядка шаробаллонов наддува и другие дополнительные работы.
Все эти работы были проведены летом: 17 июня, 1 июля и 19 августа 2010 г.
Спустя 2 месяца. 28 октября 2010 г. проведена дополнительная операция:
4) мероприятие для поддержания заданного температурного предстартового режима.
А именно. Была осуществлена проливка бака «О» путем дренажа и дополнительного слива кислорода из УРТО через дополнительную магистраль (трубопровод) с клапаном до окончания предстартового наддува.
ОСИ-1 были проведены 18 ноября 2010 г. Они включали в себя:
1) захолаживание и заправку бака окислителя,
2) зарядку шаробаллонов наддува, шаробаллона управления,
3) заправку бака горючего,
4) операции по корректировке уровня и подпитки бака «окислителя,
5) огневые испытания двигателя РД0124А-И на номинальном режиме.
При огневых стендовых испытаний УРМ-2 была воспроизведена полетная циклограмма работы двигателя РД0124А-И с качанием камер двигателя на основном режиме работы:
1) в третьей ступени у тяжелой PH «Ангара А5».
2) во второй ступени у легкой «Ангара А1.2».
Итог испытаний 2008-2010 годов:
Испытание прошло в соответствии с заданием и циклограммой. Завершение стендовой отработки позволило условно подтвердить все основные характеристики УРМ-1 и УРМ-2 в различных условиях применения в различных типах PH и принять решение о возможности начала летных испытаний в составе КРК КСЛВ-1 (РН Южной Кореи) , то есть легкой версии РН «Ангара». Стендовые испытания позволили выявить большую часть недостатков конструкции и технологии изготовления, а также провести необходимые доработки для повышения качества изготовления. Эти испытания были подтверждены только для легких версий РН Ангара. Так как общего испытания для кольцевой первой ступени для всех 4хУРМ-1 никто на стенде ИС-102 так и не проводил.
Новое начало экспериментов.
Криогенные статические испытания.
12 октября 2012г. Были проведены испытания элементов прототипа УРМ-2 РН Ангара на криогенную статическую прочность.
Как видно на фото 8. Это тот же самый прототип УРМ-2 с похожим номером, что и был испытан на стенде ИС-102. Спереди виден изолированный шланг подачи криогенной жидкости и обледеневший бак жидкого кислорода.
В следующем году: 3 июня 2013 года на главном стенде ИС-102 проходили огневые стендовые испытания блока первой ступени РН «Союз‑2-1в». А между тем в 2013 году Центр Хруничева заключает договор с НИЦ РКЦ на испытания новой версии второй ступени легкой Ангары.
А первый экспериментальный пуск легкой ракеты в модификации «Ангара-1.2ПП» с габаритно-весовым макетом космического аппарата успешно выполнен через год: 9 июля 2014 года с космодрома Плесецк. В качестве второй ступени использовался отработанный УРМ-2. Впоследствии легкую «Ангару» решают комплектовать другой второй ступенью (УРМ-2). Которая должна была быть экспериментально отработанной, оптимальной как по массе, так и по габаритам. А также агрегатным модулем (РБ) для выведения полезной нагрузки.
В декабре 2014г. специалисты космодрома г. Плесецк приступили к проведению технологических операций по подготовке «Ангары-А5» к началу летных испытаний. А испытательные подразделения НИЦ РКЦ готовились к новым огневым испытаниям модифицированного УРМ-2 этой ракеты в 2015 году.
Но как многие знают из моих читателей. Не все испытания в истории России идут гладко. И внезапно, рассуждения по экспериментальной отработке изделий начинают идти не по плану. И 23 декабря 2014 года, минуя испытательную базу стенда ИС-102 с космодрома Плесецк по указу президента состоялся первый пуск тяжелой "Ангары А5" с разгонным блоком "Бриз М".
После 2018 года стендовая база реконструировалась. Об этой реконструкции в этот период в сети я ничего не нашел.
Но я думаю, что здесь многие полагают, что в период от частых пусков легкой Ангара-1.2ПП 09.07.2014, и в том же год Ангара-А5.1Л 23.12.2014, и пуском 14.12.2020 Ангара-А5.2Л с РБ «Бриз-М» прошло слишком много времени. Целых 6 лет. Я предполагаю, что происходило переосмысление назначения этой ракеты в мировой Космонавтике в сравнении с американскими многоразовыми ракетами.
Новая пневмогидравлическая система УРМ-2:
Новое изделие (прототип УРМ-2) было поставлено в НИЦ РКП только в октябре 2019 года и готовилось по той же схеме, что и модули УРМ-1 и УРМ-2.
В период с 27 июня по 6 июля 2020 года прошли:
проверки средств термостатирования и пожарной безопасности стенда,
В период 8 и 9 июля 2020 года прошли:
стендовые испытания новой пневмогидравлической системы ступени. Они экспериментально подтвердили расчетные параметры новой системы, а также эффективность продувки азотом и воздухом «сухих» отсеков ступени. То есть эффективность этой пневмогидравлической системы при захолаживании. Что такое захолаживание смотрите выше в этой статье.
Три стандартных похожих цикла холодных стендовых испытаний (ХСИ), состоявшихся летом 2020 года, предусматривали проливку баков ступени компонентами топлива (в том числе с последовательной заправкой и одновременным сливом горючего и окислителя через магистрали аварийного слива) и позволили подтвердить работоспособность
новой пневмогидросистемы изделия.
3 октября 2020 года на стенде ИС-102 были проведены первые ОСИ. Ее двигатель РД-124А № n До.... отработал всю циклограмму полета, включая качание камер сгорания для управления вектором тяги. Испытания прошли успешно. Положительные результаты подтвердили правильность конструкторско-технологических решений, принятых специалистами КБ «Салют» Центра Хруничева, НИЦ РКП и КБХА, и работоспособность всех систем изделия, а также позволили принять решение о допуске новой «Ангары-1.2» к летно-конструкторским испытаниям.
Итог испытаний 2020 г:
Успешные и третьи огневые испытания прототипа второй ступени УРМ-2 для легкой «Ангары-1.2» и успешный запуск УРМ-2 тяжелой Ангара-А5.2Л подтвердили не только наличие компетенций НИЦ РКП в части стендовой отработки средств выведения, но и обоснованность стратегии реорганизации предприятия, предложенной руководством. Эти обстоятельства обусловили необходимость реформирования экспериментальной базы ИС-102.
Перспективы и новые испытания 2024 г:
Сейчас на главном стенде ИС-102 предусматривается проведение ХСИ и ОСИ ДУ перспективной РН среднего класса «Амур-СПГ» на компонентах кислород и СПГ (сжиженный природный газ):
- 4хРД-0169 УРМ-1
- 5хРД-0169 УРМ-1
- 1хРД-0177 УРМ-2
Источники:
1. Фотографии и даты испытаний станции ИС-102
2. Испытания ДУ РКТ. Топливо, технологии, материалы для ДУ РКТ
