Михаил Васильевич Мельников - человек-двигатель

Михаил Васильевич Мельников. Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии, доктор технических наук, профессор М.В. Мельников (1919-1996г.г.) – представитель знаменитой плеяды ближайших сподвижников С.П. Королева, ученых, с именами которых были связаны основные этапы становления и высших достижений космонавтики в нашей стране. Михаила Васильевича и Сергея Павловича связывали многие годы плодотворной работы. С 1952г. М.В. Мельников работал у С.П. Королева   в ОКБ-1 начальником отдела, по численности доходившего до 600 человек, а с 1961г. до конца жизни Сергея Павловича был его заместителем по двигателям и энергетике.

М.В. Мельниковым был сделан и проведен в жизнь ряд основополагающих научно-технических решений и изобретений в области жидкостных ракетных двигателей и космической энергетики.

Михаил Васильевич родился 26 августа 1919г. в Москве в семье фармацевта. В 1937г. он окончил с отличием десятилетку и поступил на самолетостроительный факультет МАИ. К началу Великой Отечественной войны окончил 4-й курс института. Параллельно учебе подрабатывал репетиторством и чертежно-конструкторской работой. В начале войны М.В. Мельников был эвакуирован с авиационным заводом в поселок Билимбай, расположенный в 60 километрах от Екатеринбурга (граф Строганов более двух веков назад построил там литейный завод), где началась тесная работа с В.П. Мишиным, в последствии академиком, Главным конструктором, преемником С. П. Королёва, продолжавшаяся до 1974г. В эвакуации 8 раз пытался уйти на фронт, но наталкивался на запрет руководства.

Сразу после приезда в Билимбай, участвуя в проведении первого полёта выпущенного заводом самолёта БИ-1, Михаил Васильевич указал генералу – руководителю приёмной комиссии на неизбежность поломки шасси самолёта при посадке на основании сделанного здесь же на аэродроме контрольного расчёта «на кочку», известного из института. Так и случилось. Самолёт при посадке не долго катился по полю аэродрома и завалился на крыло перед самой приёмной комиссией. «КБ считало, а здесь какой-то…, где он?» сказал генерал. Здесь же худенький невысокий юноша в телогрейке и сапогах был назначен начальником отдела прочности. Отдел вскоре был ликвидирован, поскольку за несколько недель работы Михаил Васильевич понастроил монограмм и создал методику, обеспечившую отсутствие необходимости работы 30 женщин – сотрудников отдела на много лет вперёд.

В 1941-1943г.г. М.В. Мельников участвовал в разработке и создании первого советского ракетного самолета БИ-2 конструкции Березняка-Исаева. В это время он освоил не изучаемую тогда в институте теорию ЖРД под руководством В.П. Глушко. Поездка в Казанскую «шарашку», где отбывал свой срок, репрессированный В.П. Глушко, происходила совместно с А.М. Исаевым и была связана с разработкой ракетного двигателя – ускорителя истребителя перехватчика БИ-2, порученная конструкторскому бюро, которое возглавлял А.М. Исаев. Алексей Михайлович писал в своих воспоминаниях по этому случаю «… взял с собой толкового мальчёнку-студента».

В 1943-1944гг. М.В. Мельников участвовал в разработках ЖРД многократного действия РД-1 конструкции А.М. Исаева. В 1944г. обосновал возможность создания связанных оболочек в ЖРД.

В 1945г. после реэвакуации завода Михаил Васильевич в должности начальника лаборатории переведен в НИИ-1 и в этом же году был награжден орденом Трудового Красного Знамени. В 1947г. находился в течение 3-х месяцев в командировке в Австрии. В 1948 г. при взрыве испытательного стенда в Лихоборах (сегодня «Центр Келдыша») Михаил Васильевич потерял глаз.

В районе начала 1952 г. произошло событие, резко повлиявшее на всю его дальнейшую жизнь. Вернувшись из отпуска, он получил приказ за подписью А.М. Исаева о своём увольнении с предприятия. «На предприятии не должно было быть ему равного» - объяснила много лет спустя жена А.М. Исаева Алефтина Дмитриевна. Идя с территории сегодняшнего КБ ХИММАШ на станцию «Подлипки» по улице Ленина Михаил Васильевич встретил В.П. Мишина. «Чего такой грустный Михаил?» - «Исаев уволил с работы». «Очень хорошо! Королёву сейчас нужен двигателист. Пошли со мной». С Исаевым в дальнейшем всю жизнь дружили семьями и имели дачи на одной улице в садоводстве «Пирогово».

К 1947-1949гг. Михаил Васильевич впервые обеспечил и получил практически полное сгорание топлива в камере ЖРД и доказал наличие термодинамически равновесного характера процесса истечения в соплах, а в 1950г. предложил метод анализа потерь и расчета удельного импульса ЖРД.

В начале 50-х годов Михаил Васильевич настаивал и после жесткой борьбы осуществил переход от спиртово-кислородных топлив на керосин-кислородные, что имело целый ряд технических преимуществ. М.В. Мельников являлся инициатором, участником и руководителем разработки и создания принципиально новых кислородно-керосиновых ЖРД.

В 1952г. Михаил Васильевич приказом министра был переведен в должности начальника отдела из НИИ-1 в НИИ-88, а затем в том же году в ОКБ-1 МОП. Здесь он решил научные, технические и технологические проблемы регенеративного охлаждения кислородно-керосиновых ЖРД керосином как ключевой проблемы разработки двигателей первой межконтинентальной ракеты Р-7, а также проблемы создания сверхзвукового диффузора для испытаний высотных ЖРД на земле (1958г.).

В 1958г. М.В. Мельниковым совместно с С.А. Косбергом был создан космический ЖРД блока "Е" изделия 11К72. Здесь впервые были решены задачи создания высотного сопла, "горячего" разделения ступеней ракеты в полете, запуск двигателя в условиях космического вакуума, что позволило решить проблемы первого облета Луны                  (системы "Луна-1", "Луна-2", "Луна-3") и первого полета человека в космическое пространство ("Восток-1", "Восток-2", "Восток-3").

К 1960г. Михаилом Васильевичем и его коллективом осуществлено создание первого ЖРД замкнутой схемы, без потерь рабочих компонентов на привод ТНА. Было открыто новое направление разработки современных ЖРД – двигателей замкнутой схемы. В течение 1958-1967гг. была решена проблема отработки ЖРД на утяжеленных режимах для обеспечения их надежности с помощью гарантированных запасов работоспособности по параметрам, и в 1963-1986гг. проблема безотказной эксплуатации ЖРД в полете (двигатели 11Д33, 11Д58, 11Д58М).

К научно-техническим достижениям Михаила Васильевича следует отнести его разработки в 1952-1958гг. рулевых, управляющих ЖРД С1.1101 и С1.2500 изделия 11К71. Здесь были решены проблемы создания органов управления первой МБР и ракетоносителя Р-7, обеспечения прецизионной точности стрельбы Р-7 по дальности и выведения ИСЗ на заданную орбиту.

При создании в 1960г. двигателей 11Д33 (С1.5400) – ЖРД замкнутой схемы для блока "Л" изделия 11К78 коллективом отдела под руководством М.В. Мельникова были решены проблемы запуска кислородного ЖРД на орбите после длительного пребывания в состоянии невесомости и космического вакуума (системы "Молния-1", "Молния-2", "Молния-3"), и старта автоматической межпланетной станции (АМС) с орбиты ИСЗ на трассы полета к планетам Солнечной системы ("Венера", "Марс").

Люди того времени почти ничего не рассказывали о себе и своей работе. Тематика была закрытая и времена особые. Но об одном случае Михаил Васильевич рассказал. Тяжело шла подготовка двигателя для полёта Ю.А. Гагарина. Двигатель взрывался на стенде при запуске 12 раз, разрушая стенд. Сверху шло жёсткое давление по срокам отработки двигателя. Где-то в городском транспорте, стоя и держась за верхний поручень, Михаил Васильевич обдумывал ситуацию. Было ясно, что разрушение двигателя происходит от мощных акустических колебаний, развивающихся в зоне горения сопла. Нужно было организовать защиту стенок сопла. Но как это сделать? Вдруг всплыла школьная аналогия. Крошка Доррит из одноимённого романа Чарльза Диккенса не услышала бой часов   на Тауэре из-за сильного тумана в этот день в Лондоне.   Акустические колебания были поглощены туманом. Значит надо создать паровую завесу около стенки двигателя путём впрыска избытка горючего относительно стехиометрического числа. Придя на стенд, он так и сделал. Двигатель включился и заработал ровно. Есть фото Гагарина, где на обратной стороне написано: «Спасибо Михаилу Васильевичу за двигатель, который нёс меня в космос». За полёт Гагарина Михаил Васильевич получил золотую звезду Героя Социалистического Труда.

В 1967г. под руководством М.В. Мельникова был разработан двигатель 11Д58 многократного запуска и применения для блока "Д" АМС "Венера" и "Марс". Здесь впервые был применен криогенный турбопреднасос на баке окислителя кислорода и создан насадок сопла ЖРД с радиационным охлаждением. В 1974г. был создан двигатель 11Д58М с практически предельными характеристиками для блока "ДМ" и впервые в мире было достигнуто практически полное использование энергии топлива в ЖРД. Этот двигатель до настоящего времени является непревзойденным в мире в своем классе, изготавливается заводом РКК "Энергия" и поставляется на международный рынок. Образец двигателя 11Д58М находится в музее космонавтики «Дорога к звёздам» Технологического университета.

Много сделал Михаил Васильевич для создания экспериментальной базы по испытаниям двигателей, а впоследствии и новейших энергетических установок. Он совместно с И.О. Райковым и Б.А. Соколовым — руководитель и участник создания стендов ЖРД 1-3 экспериментальной базы НИИТП МОМ в 1945-1952гг., экспериментально-испытательной станции ЖРД ГКБ РКК «Энергия» в 1953-1970гг. с прецизионным измерением тяги в вакууме и расходов компонентов топлива.

В 1964--1970гг. впервые в отрасли двигателе и энергомашиностроения он, как инициатор и руководитель, осуществил комплексную автоматизацию испытаний ЖРД на базе использования ЭВМ для контроля 180 параметров рабочего процесса систем двигателя и осуществления обратной связи, что обеспечило в 10-15 раз рост производительности труда и привело к коренному повышению качества отработки и гарантии высокой надежности двигателей. Специальное программное обеспечение позволяло осуществлять отключение двигателя, если какой-либо параметр изменялся таким образом, что это могло привести к взрыву двигателя.

По инициативе М.В. Мельникова в Уральском Электрохимическом Комбинате МСМ было начато создание электрохимических генераторов на основе водород--кислородных топливных элементов «Волна» для разрабатывавшейся С.П. Королевым пилотируемой лунной экспедиции, и «Фотон» — для многоразового транспортного корабля «Буран».

Под руководством М.В. Мельникова была создана в стране мощная кооперация и экспериментальная и производственная база, задействованы крупные научные центры для создания термоэмиссионной ядерно-энергетической установки для полета на Марс. Разработаны ее физико-технические основы, экспериментально отработаны двигательные и энергетические системы, базирующиеся на тугоплавких металлах (ниобий, молибден, вольфрам) в качестве конструкционных материалов, и щелочных металлах (литий, натрий, калий) в качестве высокотемпературных теплоносителей, позволивших вплотную подойти к созданию космических ядерных энергетических установок   мощностью порядка нескольких МВт.

С начала 60-х годов и особенно интенсивно в последние 10 лет жизни Михаил Васильевич занимался проектом создания термоядерной двигательно-энергетической установки, сфокусировав в ней весь свой богатый опыт и последние достижения науки и техники.

В середине и конце 70-х годов в особой мере проявлялся интерес к термоядерной проблеме. Михаил Васильевич у себя в подразделении организовал разработку мегаватного безэлектродного плазменного двигателя с магнитным полем, препятствующем прямому контакту плазмы со стенками двигателя, следует отметить, что эта схема двигателя, аналогична разработанному с настоящее время в США Vasimr, с отличием в том, что, нагрев плазмы происходит не от СВЧ генераторов, а за счёт термоядерной реакции.  Тогда предполагалось, что в процессе ускорения плазмы в магнитном сопле плазменные неустойчивости, выявленные в токамаке, могут не успеть развиться. Это существенным образом отличало задачу от аналогичной в токамаке, где ускорение плазмы специально не организовывалось. Устойчивая термоядерная реакция не получена физиками до настоящего времени. Однако к реализации этой задачи Михаил Васильевич был готов 40 лет назад.

С 1962-1965гг. под руководством М.В. Мельникова начинаются разработки новых типов космических двигателей - электроракетных. Это позволяло ценой снижения абсолютной величины тяги на порядок поднять экономичность и удельную тягу. Разработки таких двигателей и ядерной энергетики для их электроэнергоснабжения проводились в комплексе Михаила Васильевича в НПО «Энергия» и ряде смежных предприятий, обеспечивающих эти разработки. В 1962г. по инициативе М.В. Мельникова, Д.Д. Севрука и профессора МАИ А.В. Квасникова в МАИ, а затем и в МВТУ были созданы новые специальности, обеспечивающие подготовку специалистов по этой новой отрасли техники.

Доктором наук он стал без защиты диссертации в 38 лет за комплекс проведённых работ по списку, представленному С.П. Королёвым в ВАК. Интересно, что тот же ВАК за три месяца до присуждения докторской степени отказал ему в кандидатской степени. Членом – корреспондентом АН СССР не стал по досадному недоразумению. Отдыхая в санатории в Мукачево, заблудился в лесу, собирая грибы. Л.И. Брежнев, закрывая границу, пообещал ему это припомнить.

С 1945г. Михаил Васильевич активно участвует в обучении и воспитании студентов (профессор с 1958г.). Он читает лекции по теории ЖРД в МАИ, МВТУ и ВВИА. Является автором первого учебника по теории ЖРД, активно поддерживает развитие учебного процесса и научных исследований, создание экспериментальной базы вузовских лабораторий. Особенно это относилось к разработкам новейших отраслей техники - электроракетным двигателям и ядерным энергетическим установкам. М.В. Мельников активно проводил эту тематику в жизнь, формируя ее нужную направленность. Под его руководством за 1955-1984гг. было подготовлено 90 кандидатов и 8 докторов технических наук.

Большое влияние оказал М.В. Мельников на технологическое и материаловедческое обеспечение новейших технических разработок. Это технологии производства изделий из вольфрама, ниобия, ванадия, получение крупных монокристаллов для эммитерных узлов электрогенерирующих термоэмиссионных элементов, технологические установки для обработки и анализа материалов, изготовления многослойных металлокерамических оболочек высокой теплопроводности для коллекторных узлов и др. Создание термоэмиссионной ЯЭУ большой мощности не было завершено. Но созданный М.В. Мельниковым научно-технический и технологический задел позволил в ОКБ «Красная Звезда» Г.М. Грязнову создать термоэмиссионную ЯЭУ «Топаз-1» мощностью в 6-10 кВт. и испытать ее в 1988г. в космосе, а НПО «Луч» совместно с РНЦ «Курчатовский институт» создать и передать в США для наземных имитационных испытаний аналогичную ЯЭУ «Топаз-2».

           После Чернобыльской аварии произошло событие, кардинальным образом повлиявшее на отношение Михаила Васильевича к ядерной энергетике. Он чрезвычайно уважал академика Легасова В.А. и имел с ним дружеские отношения. Легасову В.А. был 51 год, он являлся заместителем директора Курчатовского института и отвечал, в том числе, за эксплуатацию атомных реакторов на АЭС. Его нашли мёртвым, выпавшим из окна своего рабочего кабинета 27 апреля 1988 г. По официальной версии он морально не пережил Чернобыльской аварии, по неофициальной – ему стоил жизни подготовленный (но так и не отосланный) им в ЦК КПСС документ о вопиющих нарушениях техники безопасности при эксплуатации АЭС, по которому могли лишиться должностей многие руководители атомной отрасли. Через полгода после этого события появилась надпись, сделанная Михаилом Васильевичем красным карандашом на листе бумаги: «Моё отношение к ядерной энергетике, было глубоким жизненным заблуждением».

Чрезвычайно широк был круг научных связей М.В. Мельникова. Президент АН СССР академик А.П. Александров, Президент АН УССР академик Б.Е. Патон, Президент СО АН СССР академик Г.И. Марчук, академики А.М. Прохоров, Г.И. Будкер, Е.П. Велихов и многие другие были непосредственным образом привлечены к разработкам Михаила Васильевича.

За выдающийся вклад в развитие космической техники М.В. Мельников на протяжении своей многолетней трудовой деятельности был награжден многими орденами и медалями, в том числе: медаль «За оборону Москвы», медаль «За доблестный труд и отвагу в ВОВ», два ордена Трудового Красного Знамени (1945г.,1956г.), орден Ленина (1957г., за первый спутник), Ленинская Премия (1960г.), орден Ленина и золотая медаль Героя Социалистического Труда (1961г., за полет Ю.А. Гагарина).

В своих разработках и научных исследованиях М.В. Мельников часто существенно опережал свое время. Но создаваемый им научно--технический задел обеспечивал последующее развитие передовой техники. Он внес крупнейший вклад в развитие космической техники, выдвинувший нашу страну на передовые позиции в мире. С опережением   определил возможности дальнейшего развития космических программ. Своим талантом ученого, конструктора и организатора он оказал решающее влияние на развитие   отечественного   ракетного двигателестроения и космической энергетики.

       Талантливый крупный ученый, порой мечтатель, увлеченный исследователь, сделавший крупнейший вклад в развитие отечественного ракето - и двигателестроения на этапе их становления, далеко вперед наметивший развитие космической техники и технологий, оставивший после себя многочисленную школу своих учеников и последователей, Михаил Васильевич Мельников надолго останется в нашей памяти¹.           

¹ При написании   настоящих материалов использовано личное дело М.В. Мельникова из отдела кадров РКК «Энергия» и воспоминания профессора МАИ, д.т.н. Л.А. Квасникова и автора.