Chemical Automatics Design Bureau ( CADB ), también KB Khimavtomatika ( en ruso : Конструкторское бюро химавтоматики, КБХА , KBKhA ), es una oficina de diseño rusa fundada por el NKAP (Comisariado del Pueblo de la Industria Aeronáutica) en 1941 y dirigida por Semyon Kosberg hasta su muerte en 1965. Su origen se remonta a una fábrica de carburadores de Moscú de 1940, evacuada a Berdsk en 1941 y luego reubicada en la ciudad de Voronezh en 1945, donde opera actualmente. Originalmente designado OKB-296 y encargado de desarrollar equipos de combustible para motores de aviación, fue redesignado OKB-154 en 1946. [3]
En 1965, AD Konopatov asumió la dirección. Fue sucedido por V.S. Rachuk en 1993, y luego por Viktor D. Gorokhov ( diseñador jefe del RD-0124 ) en 2015. Durante este tiempo, la empresa diseñó una amplia gama de productos de alta tecnología, incluidos motores de cohetes de propulsante líquido, un reactor nuclear para uso espacial, el primer láser soviético con una potencia de 1 MW y el único motor de cohete nuclear operativo de la URSS. [4] [5] La empresa ha diseñado más de 60 motores de propulsante líquido y unos 30 han entrado en producción. [6]
En noviembre de 2019, la КБХА y la Planta Mecánica de Voronezh se fusionaron. [7] [8]
El mandato original de KB Khimavtomatika era desarrollar sistemas de combustible de aviación para el ejército soviético durante la Segunda Guerra Mundial. Kosberg había pasado diez años trabajando en el Instituto Central de Construcción de Motores de Aviación en sistemas de combustible y fue elegido para dirigir la nueva oficina. La aproximación de los ejércitos alemanes requirió que el grupo se trasladara a Berdsk , Siberia , donde Kosberg y su equipo de unos 30 especialistas desarrollaron sistemas de combustible de inyección directa , finalmente implementados en el La-5 , La-7 , Tupolev Tu-2 y Tu-2D. Los nuevos sistemas de combustible proporcionaron un aumento significativo en el rendimiento sobre los sistemas de combustible de gasolina convencionales y eliminaron los problemas de flotación del carburador causados por los vuelos de combate agresivos. Compitieron con los sistemas de inyección directa desarrollados por Daimler Benz en ese momento. Después del final de la guerra, la oficina de diseño se trasladó a Voronezh, donde continuó diseñando sistemas de combustible para aviones de pistón, turbohélice y jet. [9] [10]
Los resultados exitosos del trabajo sirvieron de base para la transformación de la Oficina de Diseño de la Planta 154 en la empresa independiente OCB-154. La nueva empresa debía desarrollar motores para cohetes.
Los trabajos se realizaron en dos direcciones: desarrollo de lanzadores de cohetes para vehículos espaciales y misiles. El inicio de los trabajos se marcó con la reunión de S. Kosberg y S. Korolev el 10 de febrero de 1958. El resultado de esta reunión fue el desarrollo conjunto del motor de oxígeno y queroseno RD0105 para la etapa LV “Luna” (diseñador jefe del motor V. Koshelnikov). Este motor permitió al LV alcanzar por primera vez en el mundo la segunda velocidad espacial, llevar el banderín de la URSS a la superficie lunar, realizar un vuelo circular alrededor de la Luna y tomar fotografías de la cara posterior de la Luna. Más tarde, uno de los cráteres de su cara posterior recibió el nombre de S. Kosberg.
El motor LRE RD0109 para la tercera etapa del cohete lunar Vostok (el diseñador principal fue V. Koshelnikov) fue desarrollado por la KBKhA sobre la base del motor RD0105. El motor era más fiable y tenía mayores características técnicas gracias a la creación de una nueva cámara de combustión ligera y eficiente. El RD 0109 impulsaba a la nave espacial Vostok con Y. Gagarin a bordo, a todas las naves tripuladas de un solo asiento y a diferentes naves espaciales militares y científicas posteriores. El desarrollo de la industria espacial a finales de los años 50 y principios de los 60 exigía la creación de cohetes lunares más potentes para orbitar objetos con una masa de hasta 7000 kg. Para cumplir con este objetivo, la Oficina de Diseño, basándose en el motor de la segunda etapa RD0106 del cohete militar P-9A, desarrolló los motores RD0107, RD0108 y RD0110 (diseñador jefe Y. Gershkovits) para las terceras etapas de los transbordadores espaciales S. Korolev “Molnia”, “Voshod” y “Soyuz”, que aseguraban el lanzamiento de estaciones interplanetarias a Marte y Venus, naves espaciales en órbita con 2 y 3 cosmonautas a bordo. Los miembros de estas tripulaciones fueron los primeros seres humanos en salir al espacio abierto, realizaron el acoplamiento en órbita y el vuelo conjunto de dos naves, incluida la estadounidense “Apollo”. El transbordador espacial “Soyuz” se utiliza para entregar carga útil a estaciones orbitales. Con el motor RD0110 de alta fiabilidad se realizaron más de 1500 lanzamientos exitosos de transbordadores espaciales. A principios de 1965, el diseñador jefe S. Kosberg murió en un accidente de coche. A. Konopatov fue designado como diseñador principal de la oficina de diseño. [11]
Otro hito en el desarrollo de la industria espacial rusa fue la creación del potente LV UR500 por el diseñador general V. Chelomey . El LV era capaz de orbitar objetos pesados con un peso de hasta 20 toneladas. Para la segunda etapa del LV “Protón” el KBKhA creó los motores de combustión en etapas RD0208 y RD0209 (diseñador jefe V. Kozelkov), que funcionan según el esquema de combustión por etapas con prequemador rico en oxidantes. Como prototipo se utilizó el motor RD0206, instalado en el misil militar UR-200. Este LV orbitaba las estaciones automatizadas pesadas “Protón”. El LV UR500 se denominó posteriormente “Protón”. El “Protón” de tres etapas era un LV más potente, para cuya segunda etapa se modernizaron los motores RD0208 y RD0209. Los motores modernizados recibieron los índices RD0210 y RD0211 (diseñador jefe V. Kozelkov). Para la tercera etapa se renovó el motor RD0212 (diseñador jefe Y. Gershkovits). Además, para la corrección de la posición de la estación espacial “Almaz”, lanzada por “Proton”, KBKhA creó el motor RD0225 (diseñador jefe V. Borodin) con alimentación a presión y arranque múltiple (hasta 100 veces), con modo de espera en órbita (hasta 2 años). Estos LV transportaron módulos de excursión lunar a la Luna, naves espaciales interplanetarias que llevaron sondas de suelo lunar y aterrizaron en Marte y Venus. Fue posible lanzar las estaciones orbitales de larga estancia “Salut” y “Mir”, así como los módulos “Zarya” y “Zvezda” para la Estación Espacial Internacional. Hasta el momento, se han realizado más de 300 lanzamientos de LV “Proton”. La perfección técnica de los motores RD0110, RD0210, RD0211, RD0212 aseguró su larga vida útil. Durante más de 40 años, estos motores han servido para el lanzamiento de diferentes naves espaciales, estaciones automatizadas y naves espaciales tripuladas. Sus elevadas características de energía-peso y su facilidad de uso los posicionan entre los mejores motores rusos y extranjeros de su clase. [11]
Español Una de las prioridades del KBKhA era la realización de los contratos de defensa: la creación de motores antiaéreos con características energéticas elevadas y fiabilidad, con bajos costes de producción y sin necesidad de mantenimiento durante toda su vida útil. En 1957, aprovechando la amplia experiencia adquirida durante el desarrollo de los motores RD0100, RD0101, RD0102 para interceptores, el departamento de diseño comenzó a crear motores para misiles antiaéreos (SAM) con componentes autoencendidos. El primer motor antiaéreo RD0200 (diseñador jefe A. Golubev) fue desarrollado para la segunda etapa del SAM 5B11 de S. Lavochkin. El motor fue diseñado como motor de ciclo abierto con capacidad de aceleración de 1:10. El motor pasó todo tipo de pruebas y se fabricó en serie. El motor antiaéreo RD0201 (diseñador jefe L. Pozdnyakov) fue diseñado para la tercera etapa del SAM B1100 de P. Grushin. La diferencia entre el motor y el RD0200 eran las cuatro cámaras de combustión giratorias, gracias a las cuales se podía realizar la navegación aérea. A finales de los años 50, surgió la cuestión de crear un cohete más potente, el R-9, que debía sustituir al cohete 8K72. En 1959-1962, la oficina de diseño desarrolló el motor de oxígeno y queroseno RD0106 para la segunda etapa del cohete espacial (bloque B) (el diseñador jefe fue Y. Gershkovitz). Las características de alta energía, el montaje óptimo, la altura relativamente pequeña, el manejo sencillo y el tiempo de desarrollo (en tierra y en vuelo) fueron la base para el desarrollo de una variedad de motores para los cohetes espaciales de Korolev, incluido el RD0110 para la tercera etapa (bloque И) del cohete espacial Soyuz. A principios de los años 60, comenzó una cooperación duradera y fructífera entre el KBKhA y la oficina de diseño de Chelomey, para cuyos cohetes espaciales nuestra oficina de diseño desarrolló alrededor de 20 LRE. La creación de potentes motores de bajo consumo en aquellos años requería un aumento considerable de las características energéticas y operativas de los motores de bajo consumo. Y KBKhA fue uno de los primeros en empezar a desarrollar dichos motores. En 1961-1964 se desarrollaron los motores de bajo consumo RD0203 y RD0204 (diseñador jefe V. Kozelkov) para la primera etapa del cohete UR200 y los motores de bajo consumo RD0206 y RD0207 (diseñador jefe L. Pozdnyakov) para la segunda etapa del mismo cohete. Estos nuevos motores tenían un diseño avanzado, funcionaban con componentes de combustible almacenables y por primera vez se utilizó un ciclo de combustión por etapas. La aplicación de este esquema permitió duplicar la presión de la cámara de combustión (hasta 150 kg/cm2 en comparación con los 70 kg/cm2 de los motores de ciclo abierto) y excluyó las pérdidas de Isp para el accionamiento de la turbina TPA. Los motores potentes y muy económicos creados en poco tiempo pasaron por el desarrollo en tierra y las pruebas de vuelo. Los motores fueron la base para la creación de nuevos motores de bajo consumo. En 1963, la Oficina de Diseño de Chelomei comenzó a crear el nuevo cohete RS-10 para la primera etapa. Los motores RD0216 y RD0217 desarrollados por KBKhA se utilizaron en 1963-1966 (el diseñador jefe fue V. Koshelnikov). Los requisitos técnicos y operativos más exigentes para el LV determinaron la necesidad de una alta eficiencia y confiabilidad del motor, la protección de sus cavidades internas del medio ambiente, etc.Todos estos requisitos se cumplieron y confirmaron mediante pruebas de desarrollo en tierra y en vuelo como componente del cohete. La experiencia adquirida sirvió de base para el desarrollo de motores de nueva generación con mayores presiones en la cámara de combustión. Los primeros motores de este tipo fueron los RD0233 y RD0234 (diseñador jefe V. Kozelkov, diseñador principal V. Ezhov), creados en 1969-1974 para la primera etapa del cohete RS-18. Más tarde se desarrollaron dos motores: el de combustión en etapas RD0235 y el motor de dirección de ciclo abierto RD0236 (diseñador jefe V. Kozelkov, diseñador principal Y. Garmanov) para la segunda etapa del cohete RS-18. El motor RD0235 se desarrolló sobre la base del motor RD0216, pero es más confiable debido a un mejor diseño y posibilidades tecnológicas. La experiencia del desarrollo de LRE fue la base para la participación de KBKhA en 1967 en el desarrollo del motor RD0208 (diseñador principal Y. Gershkovich) para la segunda etapa del cohete RS-20, diseñado por el diseñador general M. Yangel. El motor se desarrolló sobre la base de un motor de tercera etapa RD0212, utilizado en "Proton", pero era más potente y se aplicó de manera diferente dentro de la etapa.
El primer motor nuclear para cohetes En 1965, KBKhA participó en el proyecto de desarrollo de los motores nucleares para cohetes RD0410 y RD0411 (diseñador jefe G. Chursin, diseñadores principales – L. Nikitin, M. Biryukov, A. Belogurov, Y. Mamontov). Los motores fueron diseñados para la aceleración y desaceleración de naves espaciales y la corrección de órbita para exploraciones del espacio profundo. Debido a las altas propiedades termodinámicas del fluido operativo y las altas temperaturas de calentamiento en el reactor nuclear (hasta 3000 K), el motor posee una alta eficiencia (Isp de vacío 910 kg s/kg). Para ahorrar tiempo y costos, el reactor nuclear y el motor “frío” (sistema de alimentación, componentes de regulación y control) se desarrollaron en paralelo. El reactor nuclear está diseñado según un esquema heterogéneo: su diseño utiliza el principio de montaje en bloque, lo que permitió desarrollar conjuntos que contienen uranio (pila de combustible) y reactor por separado. Los resultados del desarrollo del motor de cohete nuclear RD-0410 se utilizaron para el desarrollo de la turbobomba principal del motor RD-0120 y fueron la base para el desarrollo de plantas de energía nuclear espaciales multimodo.
A principios de los años 70, el KBKhA comenzó a desarrollar láseres de CO2 dinámicos de gas de alta potencia y continuos (GDL), que funcionan transformando la energía térmica de un medio gaseoso activo, obtenida durante la expansión no equilibrada en la rejilla de la tobera supersónica, en radiación electromagnética. La familia de modelos GDL fue creada con energías de radiación de 10 a 600 kW y fue construida a bordo del GDL RD0600, que funcionaba con combustible gaseoso (los diseñadores principales fueron VP Koshelnikov, GI Zavision, VY Guterman). [11]
En 1954, la oficina estaba diseñando motores de cohetes de propulsante líquido para aviones experimentales y de alto rendimiento, el Yak-27V y el E-50A, y entre 1957 y 1962 diseñaron motores [ ¿cuáles? ] para misiles guiados antiaéreos. A principios de la década de 1960, la oficina estaba diseñando motores de cohetes de propulsante líquido (LPRE) para vehículos de lanzamiento espacial con capacidad para tripulares. [ cita requerida ]
Durante varias décadas, el CADB se convirtió en uno de los principales desarrolladores de motores de cohetes líquidos de la Unión Soviética, diseñando motores para el SS-11 , SS-18 y SS-19 y misiles balísticos, entre otros. En un diseño único, el motor está sumergido en el tanque de propulsante UDMH para ahorrar espacio ( misil balístico lanzado desde submarino SS-N-23 ). También diseñaron motores de etapa superior para los vehículos de lanzamiento espacial Soyuz y Proton , junto con los motores centrales para el Energia . El gran volumen de trabajo de diseño y el refinamiento continuo llevaron a un alto grado de capacidad técnica. [ ¿según quién? ] Durante este mismo período en los Estados Unidos (finales de la década de 1960 - principios de la década de 1970), los motores líquidos en los misiles se abandonaron en favor de los sólidos, y el único LPRE que se estaba desarrollando era el motor principal del transbordador espacial . [ cita requerida ] La oficina de diseño de Kosberg aprovechó su experiencia en el RD-0120 [ ¿cuándo? ] - el primer motor criogénico de la Unión Soviética con más de 40 toneladas de empuje. A pesar de estar diseñado principalmente con motores LOX/queroseno o N 2 O 4 /UDMH, el LOX/LH2 RD-0120 tenía valores nominales y rendimiento similares a los del SSME, pero con un costo menor debido a la elección de la tecnología. [12]
En 2007, la CADB estaba ofreciendo el motor RD-0146 al mercado internacional como alternativa al RL-10 . [13] Con una reducción en el mercado de LPRE, [ cita requerida ] la compañía se expandió a campos relacionados, [ ¿cuándo? ] diseñando productos para las industrias de petróleo y gas, agrícola y médica. [ cita requerida ]
El equipo de KBKhA cuenta con una gran experiencia en diseño, cuenta con científicos altamente calificados (6 Doktor nauk y más de 50 Kandidat nauk ), diseñadores, ingenieros de producción y trabajadores que continúan trabajando en la creación de nuevos motores de cohetes y plantas de energía. [ cita requerida ]
Desde 1993 se está desarrollando el motor de cohete lanzador de cuatro cámaras LOX-queroseno RD-0124, 14D23 (los diseñadores principales son V. Koselkov y V. Gorokhov, los diseñadores principales son V. Borodin, A. Plis y V. Gurin) para la tercera etapa del cohete lanzador Soyuz-2 del diseñador general D. Koslov. El principal destino del motor es el lanzamiento a la órbita de diferentes cargas útiles: satélites, vehículos espaciales tripulados y de carga. El motor RD-0124 se desarrolló como reemplazo del RD-0110. Tiene prácticamente las mismas interfaces, dimensiones y masa, pero ofrece parámetros específicos más altos, los mejores de los motores lanzadores de esta clase desarrollados. El motor funciona según el ciclo de combustión de la etapa rica en oxidantes y tiene una eficiencia más alta (33 s) en comparación con el RD-0110. EspañolEsto permitirá poner en órbita cargas útiles mayores (≈950 kg) o asegurar el lanzamiento del cohete Soyuz-2 desde los cosmódromos ubicados al norte de Baikonur. La serie de pruebas en banco de pruebas realizadas con éxito ha confirmado el cumplimiento de los requisitos de la especificación para los parámetros principales. Se realizaron dos pruebas de fuego en el banco de pruebas dentro de la tercera etapa del cohete Soyuz-2, lo que completó la primera fase del desarrollo del motor en tierra. El 27 de diciembre de 2006, se realizó la primera prueba de vuelo del motor dentro del cohete Soyuz-2b. En 1998, KBKhA estudió y determinó la posibilidad de utilizar el RD-0124 (RD-0124A) para la segunda etapa del complejo de cohetes espaciales Angara, creado por el Centro de Diseño e Investigación Khrunichev y destinado a orbitar vehículos espaciales de uso múltiple. Las principales diferencias con los requisitos del motor básico son el cambio del tiempo de funcionamiento del motor de la etapa de empuje principal y final. El 1 de diciembre de 2007, se realizaron 150 pruebas de fuego, con un tiempo de desarrollo total de más de 30.000 segundos, lo que confirmó el cumplimiento de los parámetros principales con los requisitos de la Tarea Técnica. [ cita requerida ] RD-0750 En 1993-1998, como iniciativa de KBKhA, se llevó a cabo un gran volumen de trabajo de diseño, análisis, investigación y experimentación sobre el desarrollo de un motor de modo dual tri-propulsante sobre la base de RD-0120. Los propulsantes del motor son: hidrógeno líquido, queroseno y oxígeno líquido. Los estudios y recomendaciones de los otros institutos de investigación y desarrollo rusos [ ¿ cuáles? ] y de empresas extranjeras mostraron la viabilidad económica de la aplicación de motores tri-propulsantes de modo dual a vehículos de lanzamiento avanzados (especialmente de una sola etapa) y se han convertido en el verdadero apoyo para el rendimiento de las obras del motor de tres propulsantes. El motor según el primer modo operativo funciona con oxígeno y queroseno con la pequeña adición de hidrógeno y en el segundo modo operativo, con oxígeno e hidrógeno. [ cita requerida ] Como resultado de este trabajo, por primera vez,Se ha probado con éxito un prequemador de modo dual con tres propulsores[ ¿cuándo? ] en KBKhA y en condiciones de demostrador RD0750D en NIICHIMMASH [ aclaración necesaria ] . [ cita necesaria ]
En 1997, según las especificaciones técnicas del Centro Espacial Khrunichev, la KBKhA comenzó a desarrollar un nuevo motor de oxígeno e hidrógeno RD-0146 (el diseñador principal fue N. E. Titkov y el diseñador principal fue I. V. Liplavy) para los cohetes espaciales de las versiones avanzadas de los lanzadores « Protón » y « Angara ». Por primera vez en Rusia se desarrolló un motor de ciclo expansor con seguro de múltiples arranques en vuelo. Desde 2001, se fabricaron 4 motores y se realizaron pruebas independientes de los subconjuntos del motor y de la cámara con el encendedor en modos superiores al nominal. En total, se completaron 30 pruebas de fuego en un modo de hasta el 109,5% y con un tiempo operativo total de 1680 segundos. El tiempo de desarrollo de cada motor fue de 1604 segundos en 27 pruebas.
En 1995 se inició el trabajo de investigación para el desarrollo de motores de combustión interna de queroseno e hidrógeno para unidades de propulsión espacial avanzadas y remolques interorbitales. Se definieron la configuración y las características del motor. Este trabajo se completó con la presentación de una propuesta técnica. Sobre la base de este trabajo, RKK «Energia» publicó las especificaciones para el desarrollo del motor RD-0126 que se presentó en dos versiones: motor RD0126 - con una cámara de tobera Laval tradicional, y RD0126Э con una tobera de expansión-deflexión y garganta anular (diseñador jefe V. Gorokhov, diseñador principal - I. Liplyavy). El motor RD0126Э tiene las siguientes ventajas en comparación con los motores de combustión interna tradicionales: longitud igual, pero mayor Isp de vacío; menor peso con el mismo Isp; posibilidad de obtener una temperatura más alta del hidrógeno en los canales de refrigeración, lo que permite usarlo como medio de trabajo para la rotación de la turbina TPA; posibilidad de realizar pruebas en tierra del motor en condiciones de gran altitud sin tubo dinámico de gas.
En 1998 se probó una cámara de banco de pruebas con garganta anular. Se realizaron 5 pruebas de fuego a nivel del mar que confirmaron que los productos de combustión fluyen sin separación de la capa límite dentro de la tobera a gran altitud, lo que simplifica considerablemente el desarrollo del motor. Los datos de rendimiento calculados cumplieron con las cifras de diseño. El proceso de operación en estado estacionario fue estable; el hardware se encuentra en condiciones de funcionamiento satisfactorias.
Desde 1994, de acuerdo con las especificaciones del Instituto Central de Desarrollo de Motores de Aviación Baranov, KBKhA, se ha desarrollado un estatorreactor experimental axial simétrico 58L (los diseñadores principales fueron YV Liplavy, YA Martynenko), para estudiar los procesos de combustión de hidrógeno en condiciones de vuelo con velocidades de corriente de 3 a 6,5 M y altitudes de 20 a 35 km. El hidrógeno líquido es el combustible del motor que pasa por los canales de refrigeración CC y se introduce en las zonas de combustión. La cámara de combustión tiene un diseño anular y de tres zonas. En la primera zona, la combustión del hidrógeno se produce en un flujo de aire subsónico, en las otras dos, en un flujo supersónico. La cámara de combustión está completamente diseñada y fabricada en KBKhA, y se han implementado las nuevas y avanzadas soluciones de diseño y tecnología. En 1998, se realizaron con éxito las pruebas de vuelo del estatorreactor a bordo del laboratorio Kholod. El motor comenzó a funcionar a una velocidad de vuelo de 3 M y, al final del vuelo, a los 77 s, la velocidad del vehículo alcanzó 6,47 M. Por primera vez en el mundo, la combustión de hidrógeno se llevó a cabo en condiciones de flujo supersónico. El motor funcionó de acuerdo con el programa de pruebas y sin observaciones. [11]
En 2013, la Oficina de Diseño de Automática Química realizó con éxito un banco de pruebas de un motor magnetoplasmadinámico para viajes espaciales de larga distancia. [14] Motor magnetoplasmadinámico sin defectos motores de iones .
En el centro de pruebas de la Oficina de Diseño de Automatización Química se han realizado con éxito una serie de pruebas iniciales de propulsión eléctrica de iones de alta potencia. Las pruebas se han llevado a cabo con éxito en un banco de pruebas especial de vacío y han confirmado el cumplimiento de los parámetros de las características del motor, establecidos en las especificaciones técnicas. Los trabajos con el motor continúan: se han planificado nuevas pruebas en los recursos de producción y se ha comprobado la estabilidad de las características demostradas en funcionamiento continuo. La creación de motores de cohetes eléctricos se inició en la empresa en 2012. El equipo de desarrollo de la propulsión eléctrica de iones comenzó después de que KBKhA ganara en 2013 el concurso del Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación de Rusia para recibir subvenciones para la realización de proyectos complejos de organización de la producción de alta tecnología. La empresa fue una de las ganadoras del proyecto "Creación de una base de producción y pruebas de alta tecnología para el desarrollo, procesamiento de metales y producción industrial de la nueva generación de propulsión eléctrica". [15]
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