На батуте в космос. Разработка средств выведения без участия Роскосмоса

Всем привет, меня зовут Алексей Саетов. Я руководитель отдела НИОКР ООО "Турков". Ранее занимал инженерные должности в НПО Энергомаш, и конструкторском центре “Boeing” в Москве. Сейчас наша команда работает над созданием жидкостного ракетного двигателя под легкую РН в условиях частного финансирования.

В этой статье попробую рассказать о достижениях, допущенных ошибках, цене вопроса и видео с испытаний.

Сам вопрос частных космических разработок является довольно пикантной темой. С одной стороны, все понимают, что эффективность частного капитала в разработках и производстве - неоспорима. В среде космических чиновников регулярно звучат лозунги о том, что будущее именно за государственно-частным партнерством. С другой стороны, проходят годы, а наш отечественный атлант все никак не расправит плечи. Уже не одна “космическая” компания громко заявляла о себе, собирала порцию хайпа и благополучно растворялась в ежедневной суете (мы сознательно не говорим об Илоне Маске - крупнейшей в этой сфере фигуре, т.к. он не имеет отношения к РФ).

И первый вопрос, который стоит задать в этом контексте - «В какой степени коммерческой компании доступна космическая деятельность?» Даже первые частные космические фирмы в РФ ведут свои разработки с бюджетами в десятки и сотни раз превышающими наши расходы на аналогичные проекты.

И вот этот вопрос “цены космоса” стал нашим ключевым мотивом - попытаться сделать выведение бюджетным настолько, насколько это возможно с точки зрения организации работ и сохранения уровня надежности и безопасности. Конечно, мы понимаем, что космическая отрасль в принципе не может стоить дешево, но тем не менее, на этом этапе нам удается вести разработку на собственные средства, не привлекая сторонние капиталы.

Собственно сам проект был инициирован и спонсирован Олегом Турковым, одним из тех людей, кто амбициозно неравнодушен к космосу. Стоит отметить, что в отличие от других инвесторов в частный космос, он лично принимает активное участие в разработке и операционной деятельности. И собственно вся история началась со знакомства с ним:

Однажды, мы с коллегами по конструкторскому центру “Boeing” в Москве, сидели в обеденный перерыв и обсуждали окончание обязательной части контракта для нашей группы гидравликов. В какой-то момент один из ребят поведал нам историю о существовании интересной вакансии "инженер-конструктор ЖРД" в частной фирме, занимающейся вентиляционным оборудованием. Более того он уже сходил на собеседование и пообщался с руководителем на эту тему. Выслушав его и единогласно поддержав оценку, что частная космонавтика в РФ это дно, мы все разошлись по рабочим местам. Но меня все-таки не отпускала эта история. В этот же день я нашел объявление в интернете и договорился на собеседование. За ночь прикинул, что можно сделать соразмерно бюджетам компании, быстро рассчитал рабочий профиль камеры и сопла ЖРД под потенциальную легкую ракету-носитель, распечатал в масштабе 1:1 и со склеенными на А4 эскизами на следующее утро пошел по адресу.

В офисе в центре Москвы сидело человек 12, что никак не тянуло на "частную космонавтику".  Само собеседование тоже было довольно странным. Как выразился мой, теперь уже текущий начальник: "я так и не понял - кто и кого собеседовал". Было видно, что эскизы сопла его удивили не меньше, чем меня численность офиса. Но, тем не менее, мы продолжили общение. Я пытался выяснить, какой в компании станочный парк, доступные площади, штат, связи с подрядными организациями - хоть что-то, что позволит сделать какое-то подобие ЖРД для будущей ракеты. Сейчас, в сухом остатке, я понимаю, что из реально нужных вещей не было ничего:

• механической обработки (ни своей, ни контрактной)

• площадки (земли) под испытания

• профильных инженеров (гидравликов/прочнистов/математиков), способных помочь с каким-либо углубленным вопросом

• системы менеджмента качества (искренне верю в её эффективность, после опыта работы в составе аудиторских групп)

А что же было?

• Один специалист в области электроники и автоматики

• Несколько менеджеров по продаже оборудования (кажется на тот момент их было 3, но выглядели достаточно компетентно)

• Из оборудования был один станок лазерной резки, один гибочный станок и ... 3Д принтер!

Но самое главное, это были амбиции пробить потолок, просто не заморачиваясь ни на что. Вот этот последний факт был решающим, особенно после длительной работы на предприятии госкосмонавтики. Надо сказать, что на собеседовании присутствовал еще и технический директор. Он также внес свой вклад в мое окончательное решение, т.к. оказался таким же "пришибленным" и занимался в свое свободное время самопальным махолетом.

После того как я вернулся в “Boeing” и рассказал ребятам о всей этой истории, коллега, нашедший вакансию и еще не принявший решение по ней, кажется был "слегка" ошарашен. Несмотря на все мои (небезосновательные) заверения, что в таком проекте нам найдется место обоим, он явно счёл меня сволочью. Возможно он прав, но жизнь - это жизнь. В любом случае, я извинился перед ним тогда и извиняюсь сейчас.

Начало работ

Собственно сам проект стартовал с базы - нужно было опробовать какой-то малоразмерный демонстратор на типовых компонентах: газообразный кислород и керосин. Изначально мы отказались от модной нынче 3Д печати, понимая, что с ростом тяги и размеров двигателей цена на изготовление будет улетать в космос раньше наших изделий. Довольно быстро я набросал чертежи и пошел искать мехобработку. Это было ужасно, ведь, как выяснилось, штучные заказы - это удел гаражей и необычных людей. По итогу найденный подрядчик находился в Сергиевом Посаде. Он по какой-то причине не мог сам закупить нужный нам тугоплавкий, теплопроводный материал (нет, речь не о нержавейке), но дал нормальный ценник и даже пообещал хорошие сроки.  Спустя всего 4 месяца нежного ожидания мы получили свои детали. Чтобы не скучать во время токарки, я попробовал нарисовать эскизы топливного насоса и потестировать их в пластиковом исполнении на 3Д принтере. Внезапно получился неплохой результат. Крыльчатки, ожидаемо, лопались при повышении оборотов, но позволили снять данные и подтвердить корректность расчетных и проектных методик в условиях полного отсутствия технологий. Спустя 6 месяцев, в августе 2020г. мы провели первые испытания нашего газового движка. 

В целом, по результатам тестов, босс поверил в мои силы (а я в его), и мы приняли решение двигаться дальше. На тот момент закончился мой испытательный срок, а ковид показал, что удаленная работа даже над таким проектом возможна. И мы договорились, что я перееду в свой родной город, центр Земли - Екатеринбург.

Мы наметили следующие планы: двигатель на 500кг тяги, уже с жидким кислородом и керосином и вытеснительной системой подачи. За пару месяцев были нарисованы ключевые чертежи, и проработаны основные моменты, связанные с особенностями пневмогидравлической схемы. Началась очередная итерация, связанная с изготовлением нестандартного железа. К тому времени, когда началась сварка первых деталей, на  проекте уже работал вновь нанятый программист микроконтроллеров. А также, кроме нее, мы взяли в оборот еще одного инженера из основного штата компании.  С тех пор число штатных сотрудников на проекте так и варьируется около трёх (исключительно организационное решение, соразмерное этапу разработки). Так мы вошли в стадию отработки нашего основного изделия, которая продолжается и по сей день. В таблице представлена краткая история итераций:

В таблице ✅ - означает завершение итерации успешными огневыми испытаниями, а ❌ - аварийные исходы запусков.

Оценка эффективности

Чтобы оценить эффективность работ по подготовке к огневым испытаниями, данные по длительности итераций были сведены в диаграмму (рис. 1)  с учетом условной сложности работ для нормировки:

На графике можно видеть, что усредненная длительность подготовки к очередным огневым испытаниям составляет 2-3 месяца.  К сожалению  объективно сравнить полученные данные с другими компаниями не представляется возможным, т.к. их по меньшей мере надо относить к расходуемым бюджетам, численности команд и другой конфиденциальной информации (по словам старожил с НПО Энергомаш, в лучшие времена огневые испытания проходили чуть ли не каждый день). Тем не менее есть уверенность, что при текущем технологическом уровне в компании, можно сократить длительность разработки и подготовки до  1 - 1,5 месяцев.

Разумеется, что для достижения такой частоты, придется расширять штат, но в контексте текущего обсуждения, больше интересен вопрос организационно-технических мероприятий. Ведь иной раз помочь могут абсолютно нестандартные комментарии со стороны.

К слову можно привести пример реального фидбека к видео с испытаний когда поступило предложение нанять в команду теплотехника. Резон был простой - комментирующий не увидел сопла в кадре, и решил помочь. Конечно сопло стояло на месте, но его размеры были небольшими, как и полагалось расчетом. Однако сама постановка вопроса помогла осознать,  - "Действительно, а зачем нам сопло?" По крайней мере на стадии отработки циклограммы запуска можно было пренебречь его влиянием, зато преимущества были неоспоримы: урезанная конструкция сокращала время и стоимость отработки.

Собственно так мы и поступили - изготовили ряд упрощенных изделий. Часть из них, к сожалению, взорвалась, но полученный опыт позволил сформировать оптимальную циклограмму пуска в условиях работы электронасосной системы подачи.

Анализируя собственную эффективность по "ракетному" проекту, мы видели, что в силу разных причин увеличение штата не дает соответствующего прироста материальной части или увеличения частоты огневых испытаний. Наибольший эффект давало привлечение именно внутренних ресурсов компании. Участие заинтересованных лиц во внеурочное или рабочее время с соответствующим возмещением затрат, всегда даёт лучший эффект, чем использование внешнего рынка или аутсорса. Этот подход работает как в части неспециализированной работы, так и в областях, требующих квалификации. Пользуясь случаем хочется поблагодарить всех, кто принимает участие в ракетном проекте - слесарей, сварщиков, монтажников, инженеров, экономистов, кадровиков, маркетологов и руководителей всех уровней. Именно благодаря им удается двигаться дальше, несмотря на весь скепсис по отношению к такого рода проектам.

Даже с опорой на внутренние ресурсы, иметь под рукой весь спектр компетенций, конечно, невозможно (в отличие от предприятий - гигантов Роскосмоса). Такое ограничение дало опыт работы со сторонними экспертами - мы отработали постановку локальных технических заданий на консультации по разным вопросам, а также выработали для себя методологию поиска таких специалистов. Это позволило эффективно решить часть существенных технических проблем. При чем некоторые, абсолютно незнакомые нам люди, делились советами абсолютно бесплатно, отказываясь от предлагаемого вознаграждения за консультации.

Для того чтобы наглядно показать результаты работы мы прикладываем видео с одного из первых взрывов в карьере, и один из запусков двигателя с упрощенной конструкцией. Разница между ними около 3 лет.

Что дальше?

В настоящее время работы ведутся по следующим направлениям:

• Доработка электронасосов, двигателя и стенда для достижения расчетных параметров

• Разработка и изготовление новых мощных электронасосов для выхода на низкие орбиты (задел)

• Работа над аппаратной и программной частью системы вертикального взлета-посадки ракет

• Постоянный поиск экономичных организационно-технических методов работы в сложных НИОКРах

• Доводка и запуск в серию двух изделий, в ходе разработки отпочковавшихся от ракеты в бытовой сегмент основного бизнеса компании.

Я очень надеюсь, что в 2025 году мы наконец сможем перейти к лётным испытаниям двигателя в составе демонстрационного стенда/ракеты, которые станут отправной точкой для роста всего проекта в целом.

Контакт для связи и предложений: saetov@turkov.ru