История этого уникального двигателя – настоящий детектив. Он разрабатывался в конструкторском бюро, сегодня входящем в самарское предприятие ОДК-Кузнецов Ростеха, в строжайшей секретности и доказал высочайшую надежность – но так и не поднял в небо советскую космическую ракету. Его хотели уничтожить – но сохранили, на свой страх и риск нарушив директивы высшего руководства страны. И наконец, спустя 30 лет, двигатель НК-33А начал обеспечивать успешные запуски российской ракеты-носителя «Союз-2.1в».
Жидкостный ракетный двигатель НК-33 разрабатывался в рамках советской программы лунных пилотируемых полетов, работы по которой стартовали в начале 1960-х годов. Для полета человека на Луну и возвращения его обратно создавалась ракета-носитель сверхтяжелого класса Н-1. Создание двигателей для нее было поручено конструкторскому бюро под руководством конструктора авиационных двигателей Николая Кузнецова, который со своим коллективом работал в городе Куйбышев, сегодня – Самара.
Работа велась в строгой секретности и под личным контролем Сергея Королева, который приезжал в Куйбышев инкогнито, под фамилией «Сергеев». Королеву нужны были двигатели с минимальным весом, но хорошей надежности.
НК-33: История разработки
Двигатель НК-33 с тягой 154 тс разрабатывался коллективом Кузнецова в 1969-1972 годах. Этот двигатель стал модификацией ранее созданного Н-15, но с повышенной надежностью и возможностью многоразового запуска. На стендовых испытаниях, которые проводились в 1970-1972 годах, НК-33 показал выдающиеся результаты. Команда под руководством Кузнецова заложила в двигатель повышенные возможности: он выдерживал до 10 пусков подряд, выдавал тягу более 200 тс при запланированных 154 тс.
Для подтверждения надежности был разработан и внедрен в практику испытаний комплекс высокоэффективных измерительных и диагностических средств анализа динамических процессов. Применялись методы детального математического и гидродинамического моделирования нестационарных режимов работы двигателей, а также методы искусственного физического воспроизведения при стендовых испытаниях различных причин отказов двигателей, в том числе в ужесточенных условиях. Например, проводились испытания с забрасыванием на вход в кислородный насос работающего двигателя больших порций металлической стружки, целых комплектов крепежных деталей (винтов, гаек), больших кусков грубой протирочной ткани (размером 6060 см). Все это не приводило к аварийным исходам испытаний. Даже резкое, ударное перерезывание («гильотинирование») с помощью специального устройства входного трубопровода горючего на работающем двигателе не приводило к взрыву и пожару, а вызывало лишь плавное прекращение рабочего процесса с сохранением работоспособности двигателя при последующих пусках.
Результаты испытаний НК-33
За весь период испытаний двигателей НК-33 от начала отработки (декабрь 1969 г.) до прекращения работ по двигателям (январь 1977 г.) в общей сложности был испытан 191 двигатель, на которых выполнено 469 запусков с суммарной наработкой 44393 с. По результатам испытаний двигатель НК-33 показал чрезвычайно высокую надежность – 99,94%.
Полученные результаты свидетельствовали о высокой надежности и чрезвычайно большой «живучести» доведенной конструкции двигателей и вызывали глубокое удовлетворение у всех участников работ. Главным преимуществом НК-33 стал минимальный вес к тяге и чрезвычайная надежность, подтвержденная многократными испытаниями. НК-33 стал первым в мире двигателем в своем классе, выполненным по замкнутой схеме, работающим на компонентах кислород-керосин и предназначенным для многократного применения.
Однако в 1974 году решением руководства страны советская лунная программа была прекращена. Николаю Кузнецову решением Совета обороны было приказано сосредоточиться на авиационной технике.
Личное решение Николая Кузнецова и дальнейшая судьба НК-33
«Николай Дмитриевич глубоко переживал по поводу такого поворота событий, – отмечает Вера Михайловна Данильченко, в прошлом инженер-конструктор, участвовавшая в разработке НК-33. – И в дальнейшем эту тему Кузнецов сразу обрывал, как только она всплывала в разговорах. Это, наверное, был один из самых сложных моментов в его жизни».
В конце 1970-х годов Николай Кузнецов принял судьбоносное для двигателя НК-33 решение. Несмотря на прямую директиву уничтожить все образцы двигателя НК-33, десятки двигателей были скрыты за фальшстеной на испытательном полигоне предприятия в Самарской области.
Эти двигатели вновь «увидели свет» в 1991 году – в Москве, на Международной выставке «К звёздам», посвящённой 30-летию полёта Юрия Гагарина в космос. Двигатели вызвали большой интерес у отечественных и зарубежных специалистов.
В 2010 году ОДК-Кузнецов совместно с РКЦ «Прогресс» начали адаптацию НК-33 для ракеты «Союз-2.1в». Обновленный двигатель был назван НК-33А. Первый старт ракеты-носителя с этим двигателем состоялся в декабре 2013 года.
5 февраля 2025 года прошел тринадцатый пуск ракеты «Союз-2.1в» с силовой установкой НК-33А в качестве двигателя первой ступени – двигатели отработали без замечаний.