CC BY
21
УДК 621.55.13.17
К.В. Катык, * Г.Г. Крушенко
ПО «Полет» - филиал ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева», г. Омск * Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева, г. Красноярск *Институт вычислительного моделирования СО РАН, г. Красноярск
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ КОСМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
Производственная деятельность ракетно-космических предприятий отличается от других промышленных предприятий машиностроительного профиля целым рядом особенностей, основной из которых следует считать [1] экстремальные условия эксплуатации продукции - космических аппаратов (КА) разного функционального назначения, что диктует необходимость [2] постоянного совершенствования технологии производства, что, в свою очередь, зависит от постоянного совершенствования всех узлов и механизмов КА, применения новых материалов для изготовления комплектующих деталей [3].
Одной из главных задач космической техники является разработка высокоэффективных, и при этом, экономичных в изготовлении КА различного назначения [4] - пилотируемые КА, спутники связи, метеорологические спутники, геодезические и картографические спутники.
КА отличаются достаточно сложными конструктивными решениями, для реализации которых в виде объектов применяется целая гамма металлических и неметаллических материалов, которые должны выдерживать жесткие условия эксплуатации в условиях космоса (вакуум. радиация, многоцикловая смена минусовых и плюсовых температур и др.). Для изготовления деталей КА применяются как известные методы обработки материалов (сварка, пайка, резание, обработка давлением и др.), так и уникальные, обеспечивающие высокую геометрическую точность и требуемое качество поверхности (квалитет).
Следует при этом отметить, что потенциал ракетно-космической отрасли в основном сохранился [5], и их инженерно-технические возможности позволяют реализовать в металле самые сложные конструкции ЛА. Подтверждением этому является успешная эксплуатация на околоземной орбите МКС, а также пуски КА к отдаленным космическим объектам. Успешная деятельность ракетно-космических предприятий в современных сложных экономических условиях стала возможной и благодаря сохранившемуся интеллектуальному капиталу [2], а также притоку свежих инженерных кадров. В этом плане следует отметить непрекра-щающуюся и в трудные годы образовательную деятельность аэрокосмических вузов.
Согласно оценке российских специалистов [6], работающих в РОСКОСМОСе и в ЦНИИ машиностроения, в отличие от точки зрения американских специалистов [7], работающих в престижном космическом Institute for Advanced Studies in the Space (US, St. Ala-
143
bama), и предрекающих в 21 веке гибель ракетной науки, и, естественно, вытекающих из этого отрицательных результатов для космической техники, в России на современном этапе имеет место положительная тенденция развития предприятий ракетно-космической отрасли. Результат американских прогнозов не заставил себя ждать - программа Shuttle оказалась свернутой. Напротив, в рамках Федеральной космической программы России на период 2006-2015 гг. запланировано выполнение более двух десятков проектов научного назначения. Среди них полномасштабные космические проекты, в рамках которых должны быть созданы специализированные космические аппараты, снабженные целевыми комплексами научной аппаратуры.
Для успешного выполнения Федеральной космической программы России Федеральное космическое агентство Роскосмос подготовило план реформы ракетно-космической отрасли [8], согласно которому в космической сфере должны появиться семь крупных интегрированных структур. Так, например, пилотируемая тематика и научный космос фактически бу-
дут соединены в ОАО «Российская космическая корпорация». В него войдут предприятия, связанные с пилотируемым направлением, автоматическими и механическими космическими комплексами, а также созданием разгонных блоков.
Особое внимание в новой структуре будет уделено военной составляющей. ОАО «Специальные космические системы» объединит предприятия, специализирующиеся на космических комплексах систем предупреждения о ракетном нападении, систем морской космической разведки и целеуказания, а также средств радиоэлектронной борьбы. Космические телекоммуникационные системы, навигационные комплексы, а также электрические ракетные двигатели будет развивать ОАО «Корпорация «Информационные спутниковые системы». В ОАО «Российские космические системы» окажутся предприятия, задействованные в создании наземных и бортовых (в том числе специальных) радиотехнических систем, наземных автоматизированных комплексов управления, а также бортовых и наземных оптико-электронных систем.
Помимо этого в составе холдинга будет создан дивизион, специализирующийся на дви-гателестроении - на его создании настоял руководитель Роскосмоса В. Поповкин, который считает, что эта отрасль является «:.. .одним из самых слабых мест». Это связано с тем, что от надежности двигателя ЛА, механизмы и агрегаты которого работают в исключительно сложных температурно-силовых условиях, причем, в кратковременном режиме, зависит успешный пуск и вывод на требуемую орбиту ЛА. В свою очередь, качество и надежность двигателя определяется как материалами, из которых изготовляют комплектующие [9], так и технологиями их изготовления [10]. Причем, подавляющее количество деталей двигателей изготовляются из сплавов разного состава, к которым предъявляются высокие требования по уровню физико-механических характеристик.
В этом плане, в условиях производства нами был разработан ряд нанотехнологий, основой которых является применение высокопрочных тугоплавких нанопорошков с размерами частиц до 100 нм (1 нм = 1*10"9 м) целого ряда химических соединений [11] (карбиды, нитриды, карбонитриды, оксиды и др.):
1) введение которых в сплавы в процессе их приготовления повышают объемные свойства литых деталей (корпуса различных агрегатов двигателя ЛА) [12];
2) при сварке электродным прутком, содержащим нанопорошки, повышается прочность сварного шва [13], при нанесении нанопорошка на поверхность металлоизделия с последующей электроэрозионной обработкой повышается ее износостойкость [14].
Применение ряда технологических мероприятий также способствует повышению качества металлоизделий, используемых в двигателях ЛА [15-17]. Применение термоциклической обработки позволило приблизить коэффициенты термического расширения сплавов
144
разного состава, из которых пайкой изготовлялся один из ответственных узлов двигателя ЛА, что предотвратило возможность его разрушения в процессе эксплуатации [18].
Данная реформа должна упорядочить взаимоотношения предприятий, дать им дополнительную нагрузку (на сегодняшний день она составляет в среднем 35%), а главное - сделать так, чтобы серийная продукция предприятий не дублировалась.
Библиографический список
1. Богомолов, В. А. Специфика стратегического управления предприятиями ракетнокосмической промышленности в России / В. А. Богомолов, Ю. В. Данильченко // Решетнев-ские чтения: материалы XV Междунар. науч. конф. - Красноярск : СибГАУ, 2011. - С. 682683.
2. Гостева, О. В. Инструменты оценки исполнения проектов на предприятиях ракетнокосмической промышленности : дис. ... канд. экон. наук / О. В. Гостева. - Красноярск : СибГАУ, 2010. - 152 с.
3. Технология производства космических аппаратов / Н. А. Тестоедов [и др.]. - Красноярск : СибГАУ, 2009. - 352 с.
4. Космические вехи : сб. науч. трудов / под ред. Н. А. Тестоедова. - Красноярск :
ИП Суходольская Ю.П., 2009. - 704 с.
5. Гильц, Н. Е. Основные особенности оборонно-промышленного комплекса на примере ракетно-космической отрасли / Н. Е. Гильц, В. В. Смирных, К. И. Савинская // Решетнев-ские чтения: материалы XV Междунар. науч. конф. - Красноярск: СибГАУ, 2011 - С. 685686.
6. aMakarov, Yu. Russian space programmes and industry: Defining the new institutions for new conditions / Yu Makarov, D. Payson // Space Policy, 2009. - V. 25. - P. 90-98.
7. Robertson, G. A. The Death of Rocket Science in the 21st Century / G. A. Robertson,
D. W. Webb // Space, Propulsion & Energy Sciences International Forum. - 2011. - V. 20. -P. 319-330.
8. Роскосмос создаст интегрированные структуры внутри отрасли // Взгляд : деловая газета. - 2012. - 07. 2012. - Режим доступа : URL: http://www.vz.ru/news/2012/7/10/ 587722.html
9. Прочность и ресурс ЖРД / Н. А. Махутов [и др. ]. - М.: Наука, 2011. - 525 с.
10. Технология производства жидкостных ракетных двигателей : учебник / В. А. Моисеев [и др.]. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 381 с.
11. Упрочнение металлических, полимерных и эластомерных материалов ультрадис-персными порошками плазмохимического синтеза / М. Ф. Жуков [и др.]. - Новосибирск : Наука. Сибирское предприятие РАН, 1999. - 312 с.
12. Крушенко, Г. Г. Применение нанопорошка нитрида титана с целью получения сложнонагруженных литых деталей из алюминиево-кремниевых сплавов с требуемыми механическими свойствами / Г. Г. Крушенко, М. Н. Фильков // Нанотехника. - 2008. - № 3 (15).
- С. 77-79.
13. Крушенко, Г. Г. Сварка листов из сплава АМг6 прутком, содержащим ультрадис-персные порошки / Г. Г. Крушенко, А. С. Мишин // Сварочное производство. - 1995. - № 1. -С. 2-3.
14. Крушенко, Г. Г. Повышение износостойкости сплава Д1 электроискровым легированием с применением ультрадисперсных порошков химических соединений / Г. Г. Крушен-ко, З. А. Василенко // Сварочное производство. - 1995. - № 2. - С. 26-27.
145
15. Крушенко, Г. Г. Жаропрочные сплавы и некоторые технологии в аэрокосмическом машиностроении / Г. Г. Крушенко, С. Н. Решетникова // Вестник СибГАУ. - 2009. - Вып. 2, раздел 3. - С. 216-217.
16. Крушенко, Г. Г. Совершенствование технологии изготовления цельнолитого ротора из жаропрочных сплавов / Г. Г. Крушенко [и др.] // Технология машиностроения. - 2002. -№ 3. - С. 39-40.
17. Крушенко, Г. Г. Влияние литниково-питающей системы на механические свойства литых деталей двигателя / Г. Г. Крушенко, С. Н. Решетникова / Вестник СибГАУ. - 2005. -В.6. - С.217-219.
18. Мишин, А. С. Изменение фазового состава и коэффициента линейного расширения мартенситностареющей стали 03Х11Н10М2Т-ВД при термоциклической обработке / А. С. Мишин, Г. Г. Крушенко // Сб. материалов межрегион. кон. «Материалы, технологии, конструкции» / Сибирская аэрокосмическая академия. - Красноярск, 1996. - Ч. I. - С. 9-13.
