История создания предприятия неразрывно связана с творческой биографией академика В.П. Глушко – основоположника отечественного жидкостного ракетного двигателестроения. В.П. Глушко был был бессменным руководителем предприятия до 1974 г., когда он возглавил НПО «Энергия», в состав которого до 1990 г. входили КБ Энергомаш и Опытный завод Энергомаш.

15 мая 1929 г. – организация группы под руководством В.П. Глушко по разработке электрических и жидкостных ракетных двигателей в составе Газодинамической лаборатории (ГДЛ) в Ленинграде.
Сентябрь 1933 г. – продолжение работ в составе Реактивного научно-исследовательского института (РНИИ) в Москве, созданного на базе ГДЛ и Московской группы изучения реактивного движения (МосГИРД).
1939–1940 гг. – работа в группе 4-го Спецотдела НКВД при Тушинском авиамоторостроительном заводе № 82.
1940–1944 гг. – работа в ОКБ 4-го Спецотдела НКВД при Казанском заводе № 16.
1944 г. – организация опытно-конструкторского бюро спецдвигателей (ОКБ-СД) в Казани под руководством В.П. Глушко.
1946 г. – переезд ОКБ-СД в Химки и организация опытно-конструкторского бюро № 456 (ОКБ-456) по разработке мощных ЖРД в Химках Московской области, позднее получившего современное наименование – НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко.
Дипломник Ленинградского университета В.П. Глушко был приглашен в 1929 г. в ГДЛ для реализации идей, изложенных им в спецчасти своего дипломного проекта под названием «Металл как взрывчатое вещество». В результате работ группы под руководством В.П. Глушко был создан первый в мире электротермический ракетный двигатель, получен патент на конструкцию такого ракетного двигателя. Но с начала 1930 г. основное его внимание было посвящено разработке ЖРД.

В 1930–1931 гг. в ГДЛ под руководством В.П. Глушко были разработаны и изготовлены первые в СССР жидкостные ракетные двигатели: ОРМ (опытный ракетный мотор), ОРМ-1 и ОРМ-2. В 1931 г. проведено 47 стендовых испытаний экспериментальных ЖРД ОРМ и ОРМ-1.

Шли работы не только по разработке конкретных ЖРД, но и исследовались пути создания перспективных конструкций. Были впервые предложены карданная подвеска двигателя с насосными агрегатами и ряд других идей. В.П. Глушко впервые предложены и в дальнейшем исследованы в качестве ракетного топлива азотная кислота и ряд других веществ.

В 1932 г. были разработаны и испытаны конструкции экспериментальных ЖРД (от ОРМ-4 до ОРМ-22) для изыскания типа зажигания, метода запуска и систем смешения при испытании на различных компонентах топлива.

В 1933 г. был разработан и испытан на стенде ряд двигателей от ОРМ-23 до ОРМ-52 с пиротехническим и химическим зажиганием, также была разработана конструкция турбонасосного агрегата с центробежными насосами.

В период с 1934 по 1938 г. подразделение под руководством В.П. Глушко разработало и испытало двигатели от ОРМ-53 до ОРМ-102. Двигатель ОРМ-65 для ракетоплана РП-318-1 и крылатой ракеты 212 был лучшим отечественным двигателем своего времени.

В годы Второй мировой войны были созданы конструкции самолетных ЖРД-ускорителей для боевой авиации: РД-1, РД-1ХЗ с тягой 300 кгс, РД-2 с тягой 600 кгс экспериментальный трехкамерный двигатель РД-3 с тягой 900 кгс.

Эти двигатели прошли около 400 пусков на самолетах ПЕ-2Р, Ла-7Р и 120Р, Як-3, Су-6 и Су-7 конструкции В.М. Петлякова, А.С. Лавочкина, А.С. Яковлева, П.С. Сухого. Двигатели РД-1 и РД-1ХЗ прошли государственные испытания, отчеты по которым были утверждены И.В. Сталиным. С 1944 г. двигатель РД-1, а с 1945 г. двигатель РД-1ХЗ были запущены в серийное производство.

В июне 1945 г. группа работников ОКБ-СД была направлена в Германию для изучения немецкой трофейной техники. Знакомство с немецким опытом создания ракеты А-4 (Фау-2) и осознание необходимости иметь подобное вооружение в Красной Армии способствовали тому, что в сравнительно короткие сроки было принято правительственное постановление о создании Специального Комитета по реактивной технике. Во исполнение этого постановления был организован ряд предприятий, в том числе и ОКБ-456 по разработке мощных ЖРД.

В конце 1946 г. ОКБ-456 обосновалось в Химках на месте бывшего авиационного завода № 84, шеф-пилотом которого был В.П. Чкалов. В начале войны этот завод эвакуировался в Ташкент, где он существует и до сих пор. На оставшихся производственных сооружениях в годы войны организовали ремонтное авиапредприятие (завод № 456) для фронтовой авиации.

За короткий срок были построены корпуса двигательного производства, сооружены стенды для огневых испытаний двигателей и их основных узлов.

Было принято решение воспроизвести двигатель немецкой ракеты, а затем двигаться дальше. РД-100, созданный для ракеты Р-1, является воспроизведенной копией немецкого двигателя, изготовленной из отечественных материалов и по отечественной технологии.

Несколько более мощные по тяге РД-101 и РД-103 для ракет Р-2 и Р-5М соответственно созданы путем модернизации РД-100. Путем ряда конструктивных усовершенствований по охлаждению, тепловой защите и упрочнению удалось повысить давление и температуру в камере сгорания, увеличив при этом концентрацию горючего. Изменения претерпели многие системы и элементы ЖРД.

Было принято решение о прекращении разработок на базе конструкции немецких двигателей и форсировании работ, которые велись на экспериментальных камерах сгорания КС-50 и ЭД-140 с целью определения возможности повышения давления и температуры газов в камере сгорания. Новая камера оказалась длительно работоспособной при температурах до 4400 К газа высокого давления. Открылась возможность использования в двигателях высокоэффективных компонентов топлива. Такая конструкция и технология ее изготовления стали широко применяться на всех последующих разработках НПО Энергомаш и в других опытно-конструкторских бюро нашей страны.

В 1957 г. весь мир узнал об успешных полетах первой советской межконтинентальной ракеты, которая вскоре вывела на орбиты первые спутники Земли. На первой и второй ступенях ракеты-носителя «Восток», с помощью которой затем был осуществлен запуск первых спутников и первый полет человека в космос, установлены четырехкамерные кислородно-керосиновые двигатели РД-107 и РД-108 с боковыми рулевыми камерами для управления направлением полета ракеты. Многокамерность позволила существенно уменьшить длину двигателя, что привело к уменьшению веса ракеты. Кроме того, это решение позволило упростить технологическую отработку этих камер сгорания, а также снизить габариты производственно-технологического оборудования, необходимого для обеспечения их производства. Принцип многокамерности продолжает широко использоваться во многих новых ЖРД НПО Энергомаш.

Президент США Д. Кеннеди в специальном п ослании Конгрессу от 25 мая 1961 г. «О важнейших задачах страны» писал: «Мы стали свидетелями того, что начало достижениям в космосе было положено Советским Союзом благодаря имеющимся у него мощным ракетным двигателям. Это обеспечило Советскому Союзу ведущую роль...».

Двигатели РД-107 и РД-108 были разработаны в 1954–57 гг. Они и их модернизированные варианты работают в составе космических ракет-носителей, которые выводили искусственные спутники Земли и Луны, космические аппараты для исследования солнечной системы. Они и сегодня надежно обеспечивают и сегодня выполнение российской космической программы пилотируемых полетов.

В конце 90-х годов – начале нового столетия проведены работы по модернизации двигателей для ракеты-носителя «Союз» с новой форсуночной головкой (РД-107А и РД-108А). С мая 2001 г. эти двигатели используются для пусков грузового корабля «Прогресс» и с октября 2002 г. - пилотируемых ракет-носителей «Союз».

В настоящее время ведутся работы по внедрению системы химического зажигания вместо пиротехнического. Проведено 12 огневых испытаний на двух двигателях с химическим зажиганием (РД-107А и РД-108А), достигнута полная готовность к проведению сертификации и летных испытаний новой модификации двигателей.

Параллельно с этими работами НПО Энергомаш проводило разработки двигателей на долгохранимом топливе для использования в боевых ракетах. В 1952–57 гг. был разработан азотнокислотный ЖРД РД-214, положивший начало мощным ЖРД на высококипящих компонентах топлива.

В 1958–1961 гг. были разработаны двигатели РД-216, РД-218 и РД-219 для первых и второй ступеней боевой ракеты Р-16 и одного из вариантов РН «Космос», работавшие на азотной кислоте и несимметричном диметилгидразине (НДМГ). В 1961–65 гг. был разработан шестикамерный двигатель РД-251, состоящий (как и РД-218) из трех двухкамерных блоков. Этот двигатель работал на азотном тетраоксиде и НДМГ. РД-252 для второй ступени имел один блок. В итоге задача создания в короткое время мощных многокамерных двигательных установок на высококипящих компонентах топлива была решена применением блочных схем двигателей с максимальной унификацией их элементов. Двигатели последних разработок этой серии способствовали максимальной готовности боевых ракет на старте, которые в заправленном состоянии могли находиться в течение многих лет.

Дальнейшее увеличение удельного импульса двигателей требовало роста рабочего давления в камере сгорания, что ограничивалось потерями на привод турбонасосного агрегата. Окончательное решение проблемы нашли в новой схеме ЖРД: отработанный в турбине газогенераторный газ дожигается в основной камере сгорания при смешении с недостающим компонентом топлива. Достижение в камере сгорания давления в несколько сотен атмосфер позволило также создать двигатели большой тяги с существенно уменьшенными, по сравнению с прежними, габаритами.

Большим практическим достижением явилось создание в 1961–1965 гг. двигателя РД-253 для ракеты-носителя «Протон». Это самый мощный однокамерный ЖРД, работающий на высококипящих компонентах топлива. Впервые в мире столь мощный двигатель был выполнен по схеме с дожиганием окислительного газа, что значительно повысило экономичность двигателя. Давление в камере сгорания составило 150 атм.

В последующие годы были созданы двигательные установки с замкнутым циклом на высококипящих компонентах топлива и для боевых ракет. Двигатели РД-264 и РД-268 и установлены на высокосовершенных боевых ракетах Р-36М (обозначение НАТО – SS-18 Satan, «Сатана») и МР УР-100 (SS-17 Spanker, «Рысак»). Давление в камере сгорания РД-268 составляет 230 атм.

Шесть ЖРД РД-253, надежно работающих в составе первой ступени ракеты-носителя «Протон», обеспечили успешные полеты космических аппаратов «Луна», «Венера», «Марс» и других, а также орбитальных космических станций «Салют» и «Мир», элементов МКС.

В конце 1990-х годов проведена модернизация двигателя РД-253 для использования в составе ракеты-носителя «Протон-М». Новой модификации двигателя был присвоен индекс РД-275 (РД-275М). Тяга двигателя была увеличена на 7,7% благодаря увеличению давления в камере сгорания, что позволило увеличить массу полезного груза на 600 кг. Первый запуск ракеты-носителя «Протон» с двигателями РД-275 состоялся в октябре 1995 г.

Камский филиал НПО Энергомаш в 2001 г. приступил к разработке и доводке двигателя РД-275М – форсированной на 5,2% по тяге модификации серийного двигателя РД-275. Такое повышение тяги двигателя позволяет увеличить массу полезной нагрузки, выводимой ракетой на стационарную орбиту, еще на 150 кг. В 2002–2003 гг. проводился выпуск конструкторской и технологической документации на двигатель РД-275М, проведено 4 огневых испытания трех доводочных двигателей РД-275М с наработкой 735 с. 4 мая 2005 г. программа межведомственных испытаний трех двигателей РД-275М была успешно завершена. Первый запуск ракеты-носителя «Протон-М» с двигателями РД-275М (14Д14М) состоялся 7 июля 2007 г.

В 1985 г. было завершено создание однокамерного двигателя РД-120, предназначенного для второй ступени ракеты-носителя «Зенит», способной выводить на околоземную орбиту полезный груз массой до 12 т. Значительные запасы работоспособности основных агрегатов и двигателя в целом позволили создать на его основе форсированную на 10% по тяге модификацию с обеспечением уровня тяги 93 тс и с гарантийным запасом еще в 5% и довести его ресурс по времени работы одного двигателя до 4260 с, а по числу включений – до 19, что позволяет рассматривать двигатель РД-120 и как основу для создания многоразового двигателя. Эти работы по модернизации двигателя были выполнены в 2001–2003 гг. Четыре двигателя прошли 28 огневых испытаний с наработкой 8135 с. Первый пуск ракеты-носителя «Зенит» с форсированным двигателем РД-120 по программе «Морской старт» успешно выполнен в июне 2003 г.

Модификации этого двигателя с укороченным соплом и карданным подвесом, либо с использованием рулевых камер для управления вектором тяги, могут использоваться на первых ступенях при модернизации существующих ракет-носителей, а также при создании новых ракет-носителей легкого и среднего классов.

Качественно новым шагом в создании ЖРД для нового поколения ракет-носителей стала разработка двигателя РД-170 и его модификации РД-171 для первых ступеней ракетно-космического комплекса «Энергия-Буран» и ракеты-носителя «Зенит» соответственно. Самый мощный в мире четырехкамерный ЖРД РД-170 обладает наивысшим уровнем параметров и характеристик для двигателей данного класса, работает на экологически чистых компонентах топлива: жидкий кислород и керосин. Двигатель предназначен для многократного использования и аттестован для 10-кратного использования. Один из экземпляров был испытан на огневом стенде до 20 раз. Двигатель характеризуется высокой надежностью функционирования на всех этапах эксплуатации, ремонто- и контролепригодностью и имеет большой запас по ресурсу (не менее 5). Разработана специальная система диагностирования послеполетного состояния материальной части двигателя. Освоена специальная технология межпусковой обработки двигателя для подготовки двигателя к новому полету или испытанию. Управление вектором тяги двигателя осуществляется благодаря созданию уникального сильфонного узла качания камер, работающего в зоне высокотемпературного газового потока. По совокупности своих энергетических и эксплуатационных характеристик этот двигатель не имеет отечественных и зарубежных аналогов.

Первый запуск РН «Зенит» с двигателем РД-171 был осуществлен в апреле 1985 г. В 1987 г. и 1988 г. состоялись запуски РН «Энергия» с двигателями РД-170. С 1999 г. эксплуатация двигателей РД-171 продолжается и в составе РН «Зенит 3SL» по программе «Морской старт».

Работы по модернизации двигателя РД-171 для использования в программе «Морской старт» были продолжены в 2003–2004 гг. Сертификация двигателя РД-171М завершена 5 июля 2004 г. – на сертификационном двигателе проведено 8 испытаний продолжительностью 1093,6 с, причем последнее испытание (сверх плана) – на режиме 105%. Первый товарный двигатель РД-171М поставлен на Украину 25 марта 2004 г. Первый запуск ракеты-носителя «Зенит 3SL» с двигателем РД-171М состоялся 15 февраля 2006 г. Двигатели РД-171М используются и в ракете-носителе «Зенит 3SLБ» (международная программа «Наземный старт»).

Двигатели, которые разрабатываются на базе четырехкамерного ЖРД РД-170, имеют большое количество привлекательных особенностей и достоинств, так как они базируются на хорошо проверенных конструкциях узлов и элементов существующего двигателя. Проект двухкамерного двигателя РД-180 стал в январе 1996 г. победителем конкурса по разработке и поставке двигателей для модернизированной РН «Атлас II» компании «Локхид Мартин» (США). Разработка РД-180 велась в сотрудничестве с компанией «Пратт-Уитни» (США), с которой НПО Энергомаш в 1992 г. заключило Соглашение о совместном маркетинге и лицензировании двигателей НПО Энергомаш в США, а в 1997 году создало совместное предприятие «РД АМРОСС» по маркетингу и реализации двигателей РД-180. В ноябре 1996 г. были начаты огневые испытания двигателя РД-180. Первый полет американской РН «Атлас IIIА» состоялся 24 мая 2000 г.

Первый запуск РН «Атлас V» с РД-180 состоялся 21 августа 2002 г. На апрель 2014 г. в США поставлено более 70 серийных двигателей РД-180, выполнены 51 запусков ракет-носителей «Атлас III» и «Атлас V».  

В НПО Энергомаш также ведется разработка однокамерного ЖРД РД-191 для семейства новых российских РН «Ангара». Двигатель также основан на конструкции двигателя РД-170. Двигатель РД-191 представляет собой однокамерный ЖРД с вертикально расположенным турбонасосным агрегатом. В течение 1999 г. была выпущена конструкторская документация, в 2000 г. начата автономная отработка агрегатов двигателя РД-191, завершена подготовка производства. В мае 2001 г. собран первый доводочный двигатель РД-191. Первое огневое испытание двигателя РД-191 проведено в июле 2001 г. В 2009 г. успешно проведено 3 огневых стендовых испытания РД-191 в составе первой ступени (УРМ-1).

Особый интерес среди специалистов аэрокосмической промышленности всего мира вызывают проекты трехкомпонентных двухрежимных ЖРД семейства РД-700. Такие двигатели обеспечивают последовательную работу: сначала на I режиме – на трех компонентах (кислород-керосин-водород) с максимальной тягой, а затем на II режиме – на двух компонентах (кислород-водород) с максимальным удельным импульсом. Предусматривается многократное (до 15 раз) использование двигателя. Двухкамерный двигатель РД-701 был предназначен для авиакосмической системы МАКС, а однокамерный двигатель РД-704 может послужить основой для реализации перспективной концепции одноступенчатой ракеты-носителя с вертикальным взлетом и посадкой.

НПО Энергомаш провело испытания экспериментального трехкомпонентного ЖРД, смесительная головка которого содержит 19 форсунок, разрабатываемых для камеры основного двигателя РД-704. Впервые в истории двигателестроения экспериментальными исследованиями была подтверждена возможность сгорания трех компонентов в одном огневом пространстве с достижением высокой эффективности горения, что доказывает принципиальную возможность создания нового поколения ЖРД.

В НПО Энергомаш ведутся работы по исследованию концепции двигателя нового направления – с замкнутым контуром привода турбины. Реализация такой схемы ЖРД может привести к получению значительных выгод по сравнению с эксплуатирующимися ЖРД открытых или замкнутых схем.

НПО Энергомаш является также ведущим предприятием в области разработки непрерывных химических лазеров.