Сайт работает в тестовом режиме.
Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры

НИИ ПМ - НИИ прикладной механики им. академика В.И.Кузнецова

Филиал ФГУП «ЦЭНКИ» — «НИИ ПМ им. академика В.И. Кузнецова» — ведущее предприятие России по созданию высокоточных гироскопических командных приборов для ракет и космических объектов.

 

История:

Научно-исследовательский институт прикладной механики, ныне носящий имя академика В. И. Кузнецова, был образован в сентябре 1955 года.

Тогда на базе Специального конструкторского бюро НИИ - 10 был создан НИИ гироскопической стабилизации (позднее получивший наименование НИИ-944) Министерства судостроительной промышленности СССР, с 1994 года — НИИ прикладной механики имени академика В. И. Кузнецова Российского космического агентства (ныне — Федерального космического агентства).

С 2006 года институт входит в состав Федерального государственного унитарного предприятия «Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры».

НИИ ПМ стал первым в России предприятием, основной задачей которого являлось создание высокоточных гироскопических командных приборов для ракетно-космической техники.

В течение 50 лет НИИ ПМ имени академика В. И. Кузнецова осуществлял разработку гироскопических приборов и систем для большинства баллистических ракет, разработанных Главными конструкторами С. П. Королевым, М. К. Янгелем, В. Н. Челомеем, В. Ф. Уткиным.

Созданные предприятием комплексы командных гироскопических приборов обеспечили приоритет нашей Родины в освоении космического пространства и надежную защиту Отечества.

Для решения народнохозяйственных и научных задач за прошедшие годы создано несколько поколений различных гироскопических приборов и систем для ракет-носителей и космических аппаратов, в том числе для ряда космических аппаратов специального назначения.

Приборы НИИ ПМ обеспечили выведение на орбиту первого спутника Земли, полет Юрия Гагарина, стыковку в космосе кораблей по программе «Союз-Аполлон», облет и фотографирование обратной стороны Луны, доставку на Землю в автоматическом режиме лунного грунта, работу долговременных орбитальных станций и комплексов и многое другое. Разработанные в институте приборы обладают высокими конструктивными качествами, точностью и надежностью и имеют уникальные эксплуатационные характеристики: до 150 тысяч часов непрерывной работы и более 25 лет эксплуатации.

Сегодня гироскопические приборы НИИ ПМ обеспечивают реализацию программ отечественной космической промышленности; разработаны и внедрены гироскопические системы для нового поколения космических аппаратов. Кроме того, институт занимается разработкой приборов по конверсионным программам для техники других отраслей.

Основными конверсионными работами стали разработки гироскопических приборов для авиации и нефтяной промышленности.

Гироскопические приборы для ракетных комплексов

Начало ракетно-космической гироскопии было положено при создании первых советских ракет Р-1, созданных на базе немецкой трофейной техники — ракет Фау-2, к изучению которых были подключены известные специалисты в области гироскопической техники. Возглавил эти работы Виктор Иванович Кузнецов, занимавшийся до этого разработкой приборов для военно-морского флота. Приборы для ракет Р-1 — гирогоризонты, гировертиканты и гироинтеграторы (ГГ-1, ГВ-1, ИГ-1) — были в основном повторением немецкой конструкции и изготавливались по чертежам, скопированным с немецких чертежей.

Следующая ракета — Р-2 — была, по существу, первой в нашей стране жидкостной баллистической ракетой отечественной конструкции и отличалась от ракеты Р-1 габаритами, комплектацией и повышенными тактико-техническими характеристиками с дальностью полета 600 км. Для повышения точности Р-2 имела отделяемую головную часть. В состав комплекса командных приборов системы управления входили модифицированные гироприборы.

При следующей разработке нового изделия Р-5 потребовалось резко улучшить тактико-технические характеристики приборов, в первую очередь — повысить точность и надежность. Конструкции гиро-приборов (гировертикантов ГВ-5 и гирогоризонтов ГГ-5) были разработаны заново.

В конце 60-х—начале 70-х годов в ракетостроении сложилась конкурентная ситуация, в которую были вовлечены главные конструкторы М. К. Янгель и В. Н. Челомей. КБ «Южное» предлагало создать и развернуть новое изделие Р-36М и заменить изделия УР-100 и УР-100К. ОКБ-52 (главный конструктор В. Н. Челомей) предложило сохранить значительное количество изделий УР- 100 и УР-100К и разработать новые комплексы с изделием УР-100Н. По решению правительства были реализованы оба проекта, в разработку были запущены комплексы с изделиями Р-36М и УР-100Н. НИИ ПМ приступил к созданию более точного, чем в предыдущих изделиях, прибора — унифицированной гиростабилизированной платформы для ракет Р-36М и УР-100Н. В этой платформе были применены более точные гироблоки и гироинтеграторы на «сухом» подвесе. В результате комплекса мероприятий, предпринятых несколькими группами разработчиков, точность приборов была повышена на 55–60%. Была решена задача дистанционных периодических проверок приборов, что повысило эксплуатационные характеристики комплекса.

Следующим шагом по пути совершенствования гиростабилизированной платформы и увеличения точности стала разработка унифицированной платформы для изделий Р-36М УТТХ и УР-100НУ. В 1983 году КБ «Южное» под руководством главного конструктора Владимира Федоровича Уткина приступило к разработке ракеты по теме «Воевода» (Р-36М2). Для системы управления этого изделия институтом был разработан комплекс командных приборов.

Разработчиками было найдено много новых решений по схеме построения платформы и всего комплекса, а также по методам выставки и калибровки многочисленных параметров, влияющих на точность и обеспечение надежности работы комплекса гироприборов. По техническому уровню решаемых задач этот комплекс высокоточных командных гироскопических приборов значительно превосходит разработки отечественных приборов других фирм и не имеет аналогов среди зарубежных гироскопических приборов систем управления ракет.

Комплексы командных приборов изделий Р-36М УТТХ, УР-100НУ и Р-36М2 эксплуатируются по настоящее время. Институт осуществляет авторский надзор за их эксплуатацией.

Гироскопические приборы для ракет-носителей

Создание боевых ракетных комплексов неразрывно связано с разработкой ракет космического назначения. Менее чем через два месяца после первого успешного старта ракеты Р-7 на ракете, переделанной из боевой, в космос отправился первый искусственный спутник Земли. Процесс преобразования боевой ракеты в средство выведения космических объектов требовал как модификации существующих гироприборов, так и создания новых.

К 1960 году для системы управления РН «Восток», предназначенной для выведения на околоземную орбиту космического корабля с человеком на борту, институтом были разработаны: гирогоризонт КИ11-29, гировертикант И55-11, два датчика регулятора скорости КИ12-18, КИ12-19 (для первой и второй ступеней), гирогоризонт И11- 15, гировертикант КИ55-16, датчик регулятора скорости КИ12-20, три интегратора И22-8 (для третьей ступени).

12 апреля 1961 года в Советском Союзе выведен на орбиту вокруг Земли первый в мире космический корабль-спутник «Восток» с человеком на борту — Юрием Алексеевичем Гагариным. Модификации знаменитой ракеты Р-7, разработанной под руководством С. П. Королева, вот уже 50 лет продолжают использоваться для выведения в космос большого числа спутников и межпланетных кораблей. Это единственный тип ракет в России, который до сегодняшних дней используется в пилотируемой космонавтике. Приборы типа гирогоризонт, гировертикант, датчик регулятора скорости и гироинтегратор разработки НИИ ПМ нашли широкое применение почти во всех модификациях ракеты Р-7 («Восток», «Восход», «Молния», «Союз»).

Помимо гироприборов для различных модификаций ракеты Р-7 институт разрабатывал изделия и для сверхтяжелых носителей, таких как Н1 и «Энергия». Для системы управления ракеты Н1, разрабатывавшейся в рамках лунной программы, НИИ ПМ была создана гиростабилизированная платформа КИ10-17 с применением поплавковых гироблоков. При подготовке к пуску и в полете комплекс разработанных приборов работал нормально. Короткие сроки проектирования, сокращение программы испытаний явились роковым обстоятельством для осуществления проекта. Все четыре пуска были аварийными; лунная программа была закрыта.

В 1974 году началась разработка проекта «Энергия-Буран». На ракете-носителе «Энергия» были установлены гиростабилизированные платформы КИ21-36М и БУГ-039, которые обеспечивали управление движением на активном участке полета и точное выведение на заданную орбиту. Все испытания, подготовку к полету приборы прошли без замечаний с большим запасом по точности и надежности.

Несмотря на успешные летные испытания, это направление с 1990 года было закрыто. Для системы управления ракеты-носителя космических объектов «Рокот», созданной на базе ракеты УР-100Н и доразгонного блока, институтом был разработан комплекс командных приборов. Разработка началась в 1985 году и была значительно облегчена использованием опыта и технических решений, полученных при создании прибора КИ45-2 для крылатой ракеты «Метеорит», разработанной в 1978-1980 гг. под руководством Главного конструктора В. Н. Челомея. Это позволило завершить работу в короткие сроки и без больших технических ошибок. В окончательном варианте комплекс командных приборов состоит из командного прибора КИ45-7 и блока вторичных источников питания, разработанного НПО «Полюс». Прибор КИ45-7 представляет собой единую конструкцию (в которой размещены гиростабилизатор и все электронные устройства), предназначенную для измерения и выдачи в цифровом виде в систему управления ракеты-носителя «Рокот» параметров движения носителя (приращение линейной скорости, углы рыскания, вращения и тангажа).

Изготовление приборов КИ45-7 началось в 1987 году и с перерывами продолжается в настоящее время. Результаты эксплуатации подтвердили точность и надежную работу прибора при запусках коммерческих полезных нагрузок ракетой «Рокот». Гироскопические приборы для космических аппаратов Сфера деятельности института не ограничивалась созданием приборов для боевых ракет и ракет-носителей.

Гироскопические приборы для космических аппаратов

4 октября 1957 года с космодрома Байконур был запущен созданный в СССР первый в мире искусственный спутник Земли, который своими позывными возвестил о начале новой — космической — эры в истории человечества. В этой работе приняли активное участие подразделения НИИ-944 под руководством В. И. Кузнецова.

Для пилотируемых космических кораблей «Восток» были разработаны гироорбитант КИ00-8, блок свободных гироскопов КИ27-1 и блок курсовых приборов. Решение задачи управления полетом космического корабля было очень ответственным, поскольку при неправильном движении корабль мог перейти на невозвращаемую орбиту или, наоборот, войти в атмосферу с большими перегрузками. Поэтому в течение многих лет в институте велись работы по повышению надежности и точности гироприборов.

Разработанные коллективом НИИ гироорбитант КИ00, гироинтегратор КИ22 и блок свободных гироскопов КИ27-1 успешно применялись в различных космических кораблях («Восток», «Восход», «Союз», «Прогресс» и др.), как в пилотируемых, так и в беспилотных вариантах. Для системы ориентации и управления движением космических кораблей «Союз» и «Прогресс» и долговременных орбитальных станций, а также для системы управляемого спуска космонавтов с орбиты и систем аварийного спасения в процессе выведения космического корабля на орбиту в НИИ ПМ был разработан целый ряд надежных и высокоточных гироскопических приборов и струнных акселерометров (КИ38-1, КИ22-40, КИ27-2, КИ00-11, КИ00-18, КИ00-14Б, КИ68-1, КИ68-100), которые выполнили возложенные на них задачи. Модификации вышеназванных приборов и сегодня используются в процессе запуска и возврата на Землю космических экипажей при пилотируемых пусках.

Для управления спуском корабля с орбиты был разработан прибор КИ00-18, особенностью которого стал большой диапазон угловых поворотов (±180°) по наружной оси. Другое направление космической деятельности — создание межпланетных аппаратов. Работу в этом направлении возглавляло Научно-производственное объединение имени С. А. Лавочкина.

В 1960-х годах здесь начались работы по созданию космического аппарата, предназначенного для исследования поверхности Луны (программа Е8-5). Комплекс командных приборов для этого аппарата, разработка которого была поручена НИИ ПМ, должен был обеспечивать выдачу информации о параметрах движения аппарата на всех этапах его полета к Луне, начиная с этапа доразгона. Задачи обеспечения межпланетных экспедиций были решены с помощью приборов КИ21-19 и КИ22-40Б.

Приборы в течение нескольких лет использовались в программах Е-8 и Е8-5 и обеспечили высокую точность и надежность при доставке на Луну двух луноходов и оборудования для забора лунного грунта, а также при выведении на лунную орбиту нескольких искусственных спутников Луны.

При доставке на Землю лунного грунта использовались гироприборы КИ55-25, КИ22-41Л, КИ00-12Л. Кроме того, гироприборы разработки НИИ ПМ устанавливались на космических аппаратах, исследовавших Марс, Венеру и комету Галлея.

В начале 1970-х годов в Советском Союзе началось строительство долговременных орбитальных станций. ОКБ-1 создает серию орбитальных станций «Салют» для исследования околоземного пространства и планет в научных целях, а НПО машиностроения (главный конструктор — В. Н. Челомей) — станцию «Алмаз» и транспортный корабль снабжения к нему. Для управления станцией «Алмаз», транспортным кораблем снабжения и возвращаемым аппаратом институтом в 1971 году был разработан комплекс гироприборов в составе КИ21- 29, КИ41-1, КИ22-36А, КИ11-39, КИ00- 14Б, КИ22-46Н, БУИ-6, БЭ-026, БПИ- 066. Устанавливались приборы НИИ ПМ и на станциях «Салют».

В начале 1980-х годов НПО «Энергия» приступило к созданию большой орбитальной станции «Мир». Создание и 15-летняя эксплуатация уникального орбитального комплекса, базовый блок которого был запущен в 1986 году, стали выдающимися достижениями отечественной космонавтики. Для системы управления станции в НИИ ПМ был разработан прибор ГИВУС (гироскопический измеритель вектора угловой скорости). Было создано несколько модификаций приборов КИ34- 2А, КИ34-3, КИНД34-020, КИНД34-027.

Первый прибор, установленный на модулях орбитальной станции «Мир», безотказно и непрерывно отработал двойной ресурс (15 лет) и показал рекордную точность. Успешное применение гироскопических измерителей вектора угловой скорости на станции «Мир» позволило и в дальнейшем широко применять такие приборы. Специалисты института продолжали работать над совершенствованием схемы и конструкции прибора.

Приборы ГИВУС, изготовленные в НИИ ПМ, поставлялись по заказу ряда крупных российских предприятий ракетно-космической промышленности: РКК «Энергия» им. С. П. Королева, ГКНПЦ им. М. В. Хруничева, НПО ПМ им. М. Ф. Решетнева, НПО им. С. А. Лавочкина. Эти приборы используются на функциональном грузовом блоке (ФГБ) и на служебном российском модуле Международной космической станции. Высокая чувствительность приборов (0,01 угловой секунды) была реализована в космических аппаратах типа «Спектр», «Аракс» НПО им. С. А. Лавочкина и др., где требовалось наведение оптической аппаратуры на исследуемый объект с высокой точностью.

В дальнейшем приборы ГИВУС нашли применение при решении задачи наведения с высокой точностью антенн спутников связи на стационарных орбитах в космических аппаратах Sesat, «Экспресс», «Глонасс» (разработки НПО ПМ им. М. Ф. Решетнева), «Ямал» (РКК «Энергия»), «Монитор-Э», «Казсат» (ГКНПЦ им. М. В. Хруничева), а также при решении задач специального назначения.

Практическое использование приборов ГИВУС (с 1986 года по 2001 год — приборы КИ34 различных модификаций, а с 1999 года по настоящее время — приборы КИНД34-020, КИНД34-027 с повышенными точностными характеристиками и увеличенным сроком работы на орбите) в системах управления космических аппаратов различного назначения подтвердило полное выполнение технических требований эксплуатирующих фирм.

Одной из новейших разработок института по космической тематике является измеритель ускорения и скорости СИПС (система измерения приращения скорости), созданный по заказу «ЦСКБ-Прогресс» для ряда космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

В этой системе использованы в качестве чувствительных элементов струнные акселерометры оригинальной конструкции. Приборы СИПС прошли наземную отработку и показали надежную работу в составе космических аппаратов в орбитальном полете, в том числе и при эксплуатации КА «Ресурс-ДК».