Помоги проекту - поделись книгой:
Еще гремели сражения заключительного периода войны в Европе, когда руководители стран-союзниц по антигитлеровской коалиции, по достоинству оценившие возможности ракетного оружия, дали указания своим военным создать специальные команды, главной задачей которых должна была стать охота за немецкими ракетными секретами.
Немецкие ракетчики, рассудив, что они могут пригодиться новым хозяевам, стали переходить на американскую сторону. При этом они передавали им техническую и конструкторскую документацию, а заодно и готовые ракеты. Уже после окончания боевых действий в Европе американцы вывезли из района города Нордхаузен (эта территория Германии должна была быть занята советскими войсками по условиям Потсдамской конференции), где находился подземный завод «Миттельверк» по сборке ракет, в свою зону оккупации все ценные материалы, касающиеся производства ракет, серийные и опытные ракеты, лабораторное оборудование, а также специалистов-ракетчиков во главе с главным конструктором Вернером фон Брауном.
Советскую специальную группу возглавил выпущенный из мест заключения С. П. Королев. По этому случаю ему было присвоено воинское звание полковник. Осмотрев руины ракетного полигона и сборочных заводов, группа смогла собрать в основном разрозненные части ракет. Позднее, в августе 1946 года, на территории Германии работал советский ракетный институт, получивший обозначение «Нордхаузен», занимавшийся изучением немецкого ракетного наследия (закрыт в марте 1947 года).
На базе завода имени Калинина, располагавшегося в подмосковном Калининграде, была создана головная организация по разработке ракет на жидком топливе – Государственный НИИ ракетного вооружения №88. В его рамках были созданы специальное конструкторское бюро, состоящее из тематических отделов (отдел по проектированию ракет дальнего действия возглавил С. П. Королев), опытный завод и научные подразделения: отделы материаловедения, двигателей, топлива, аэродинамики и др.
Вместе с НИИ-88 в разработку ракетной техники включился еще целый ряд вновь созданных или перепрофилированных предприятий страны. Для координации всех работ был создан Государственный комитет по ракетной технике. Большое внимание ракетной проблеме уделял и глава государства — И. В. Сталин.
Перед конструкторами стояла задача в короткие сроки создать на базе немецких наработок свою ракету. Ей присвоили индекс Р-1. В создании первой ракеты непосредственно участвовали 35 НИИ и КБ, 18 заводов. Учитывая, что большинство из них имели различную ведомственную подчиненность, С. П. Королев создал Совет главных конструкторов для оперативного решения всех принципиальных научно-технических вопросов. В его состав вошли В. Глушко, В. Бармин, В. Кузнецов, Н. Пилюгин, М. Рязанский. В сложных условиях послевоенной разрухи конструкторам удалось в короткие сроки подготовить ракету к испытаниям.
Главную сложность вызвала двигательная установка. Работы по ЖРД для ракет дальнего действия были поручены ОКБ-456, сформированному в июле 1944 г. при авиазаводе № 16 в Казани, коллективу конструкторов под руководством В. Глушко. В течение одного года им удалось воспроизвести конструкцию двигателя ракеты А-4 (РД-100). А уже через год они создали форсированную модификацию РД-101 с тягой 35 т, а затем РД-103 с тягой 44 т.
В качестве горючего использовался 75-процентный этиловый спирт, а окислителя — жидкий кислород. Горючее использовалось также для охлаждения ДУ. Для работы турбонасосного агрегата применялись два компонента: перекись водорода и раствор перманганата натрия, что существенно осложняло эксплуатацию ракеты. Конструктивно одноступенчатая ракета Р-1 состояла из головной части, приборного отсека с приборами системы управления, средней и хвостовой частей. Запас компонентов топлива обеспечивал максимальную дальность полета в 270 км.
Разработка системы управления была поручена конструкторскому коллективу НИИ-885 под руководством Пилюгина, радиотехнических систем управления и измерения – коллективу под руководством М. Рязанского, комплекса командных приборов — подразделению главного конструктора В. Кузнецова, входившего в состав МНИИ-1 Минсудпрома СССР.
На ракете была применена автономная система управления. Основные приборы были сгруппированы в двух автоматах — стабилизации и управления дальностью. В качестве чувствительных приборов СУ использовались гирогоризонт и гировертикант, а в качестве исполнительных органов — газоструйные рули, выполненные из графита. Дополнительная устойчивость обеспечивалась хвостовыми стабилизаторами. Ракета имела неотделяющуюся в полете головную часть, снабженную обычным взрывчатым веществом весом 785 кг. Стартовый вес ракеты достигал 13,4 т.
Для проведения летных испытаний был создан 4-й Государственный центральный полигон в районе села Капустин Яр, первым начальником которого был назначен генерал-лейтенант В. Вознюк. Именно там 10 октября 1948 года был произведен успешный пуск ракеты Р-1, полностью изготовленной по собственным чертежам на советских заводах из отечественных материалов. В первой серии летных испытаний Р-1 было запущено девять ракет. Все полеты завершились успешно.
Для эксплуатации ракетного комплекса в составе вооруженных сил были созданы специальные части — бригады особого назначения Резерва Верховного Главнокомандования. Командиром 1-й бригады был назначен гвардии генерал-майор артиллерии А. Тверецкий.
Комплекс считался мобильным, хотя ракета запускалась со специального пускового устройства. Важной частью ракетного комплекса являлись агрегаты, образующие системы наземного оборудования, общим числом более 20 транспортных единиц различного назначения. Главным конструктором комплекса наземных средств был В. Бармин.
Однако всем было ясно, что ракету Р-1 надо совершенствовать. Требовалось оружие, способное поражать объекты на всю оперативную глубину обороны противника. Полученный в процессе создания ракеты Р-1 опыт конструирования, испытаний и эксплуатации послужил основой для дальнейшего развития конструкции. Ракета Р-2, разработанная под руководством С. П. Королева, внешне отличалась от нее только увеличенными размерами. Однако по боевым свойствам и конструктивным решениям она была значительно совершеннее своей предшественницы.
Р-2 имела герметичный приборный отсек, несущий бак горючего и отделяющуюся после выгорания топлива головную часть. На ракету устанавливался ЖРД РД-101 (модификация РД-100) с тягой 37 т. Двигатель работал на жидком кислороде и 92-процентном этиловом спирте. Система управления была дополнена системой боковой радиокоррекции, что значительно уменьшило рассеивание точек падения головных частей по направлению. Дальность полета ракеты Р-2 достигала 600 км. Она несла боевой заряд массой 1008 кг.
После серии летных испытаний, проведенных на полигоне Капустин Яр, 27 ноября 1951 года ракетный комплекс с ракетой Р-2 был принят на вооружение. Для эксплуатации нового РК были созданы четыре бригады РВГК, получившие название инженерных.
С. П. Королев думал не только о военном применении ракет. В 1949-1955 годах на базе ракеты Р-1 была создана серия геофизических ракет Р-1 А,( Б, В, Д, Е). Ракеты предназначались для исследования верхних слоев атмосферы по программе АН СССР. 25 мая 1949 года состоялся первый полет ракеты Р-1 А, на которой были установлены два отделяемых на высоте контейнера с научно- исследовательской аппаратурой. Контейнеры снабжались парашютами, которые раскрывались на высоте 20 км. Всего было проведено 18 успешных пусков. За счет совершенствования ракет этой серии полезный груз увеличился со 170 кг на первой ракете до 1160-1819 кг на последующих модификациях.
В 1954 году на базе ракеты Р-2 создана геофизическая ракета Р-2А. В 1957-1960 годах проведено 11 успешных пусков ракет Р-2А на высоты около 200 км с целью исследования химического состава и давления атмосферы, а также жизнедеятельности животных, которые запускались в герметичных контейнерах. Хотя боевая ценность ракет Р-1 и Р- 2 была не высока, они сыграли заметную роль в становлении ракетостроения в СССР.
А как поступили американцы с доставшимся им немецким ракетным наследством? Первоначальный интерес был быстро удовлетворен. Провели испытания вывезенных ракет, убедились в их невысоких возможностях.
А так как применения военные специалисты им не нашли, было решено данные ракеты не производить. К тому же американские политики и военное руководство делали ставку на монопольное владение ядерной бомбой. Большая часть бюджетных средств, выделенных Пентагону, направлялась на финансирование программ строительства новых стратегических бомбардировщиков В-36 и В-50, способных доставлять бомбовую нагрузку в десятки тонн на тысячи километров. Они же являлись носителями ядерного оружия.
Но уже в 1950 году, в самый разгар войны в Корее, американские военные умы вынуждены были вспомнить о ракетах. Это решение было вызвано большими потерями стратегических бомбардировщиков от огня советских МиГ-15.
Вот когда пригодились немецкие ракетчики. В 1950 году Вернер фон Браун и его команда в количестве 130 инженеров, а также 500 человек американского персонала и несколько сотен рабочих приступили к интенсивной работе над совершенствованием конструкции ракеты А-4 с дальностью полета в 800 км. Ракетный центр обосновался в городе Форт Блис на арсенале «Редстоун».
Вскоре последовали заказы на ракеты. В 1951 году командование армии США заказало ракету, пригодную для использования в войсковых частях. Ракета должна была быть мобильной, нести ядерную головную часть и иметь дальность полета 200 миль( 320 км).
После напряженной двухлетней работы ракета под индексом М8 была представлена на испытания. Первый пуск состоялся 20 августа 1953 года с мыса Канаверал, где в 1950 года был построен Восточный испытательный полигон. После серии пусков ракету передали на войсковые испытания. Для этой цели была сформирована специальная войсковая часть – 40-я ракетная группа полевой артиллерии, которая до мая 1958 года провела 36 испытательных пусков. Наконец, в мае 1958 года было решено принять ракету на вооружение армии США под названием «Редстоун». Но ее решили производить небольшой серией. Она поступила на вооружение все той же 40-й ракетной группы, которую передислоцировали на территорию Западной Германии.
Хотя основой для ракеты послужила конструкция немецкой А-4, «Редстоун» мало походила на нее. Она была тяжелее и больше. Был разработан новый двигатель марки А-6, работающий на жидком кислороде и спирте, с турбонасосной подачей компонентов топлива и системой отсечки тяги.
Полетом ракеты управляла инерциальная система управления, сконструированная специалистами фирмы «Форд инструмент», с воздушным подвесом гироскопов. Исполнительные органы системы управления такие же, как и на А-4 —газоструйные и аэродинамические рули.
Головная часть имела ядерный заряд и отделялась в полете от корпуса после прекращения работы маршевого двигателя. При входе в плотные слои атмосферы ее полет управлялся клиновидными рулями, размещенными на задней юбке корпуса головной части.
Ракетный комплекс был размещен на подвижных средствах фирмы «Крайслер». Главным недостатком ракеты считалось большое время предстартовой подготовки к боевому применению. Ракета устанавливалась на пусковое устройство (пусковой стол) специальным краном. После чего ее заправляли компонентами топлива, производили прицеливание и только потом – запуск. Стартовую позицию приходилось выбирать с учетом возможности расстановки тяжелых и громоздких специальных агрегатов. Ракета «Редстоун» сыграла заметную роль в накоплении необходимого опыта для создания следующего поколения баллистических ракет.
Первые баллистические ракеты создавались для решения стратегических задач, несмотря на то, что они имели дальность полета менее 600 км (по современным классификациям, принятым в странах
НАТО и в России, ракеты имеющие такую дальность полета, относятся к оперативно-тактическим). Всем этим ракетам были присущи общие недостатки. К ним следует отнести невысокую точность попадания, использование в качестве компонентов топлива горючего с малой энергоотдачей.
Ракетные комплексы считались мобильными, но это скорее относится к способу транспортировки ракет на стартовые позиции, так как все они запускались с наземных пусковых устройств. Большое время подготовки к пуску, исчисляемое несколькими часами, не позволяло использовать ракеты по целям, критичным к времени их поражения. Значительное число специальной техники, передвигающееся по дорогам в одном направлении, позволяло разведке противника своевременно предупредить свое командование об угрозе ракетного нападения. Техническая надежность этих ракет оставляла желать лучшего.
Все это предопределило их ограниченное применение в войсках, за исключением немецкой А-4, более известной под обозначением ФАУ-2. И тем не менее роль этих ракет в становлении ракетной техники велика. Они позволили конструкторам проверить на практике теоретические разработки в этой области, наработать определенный задел для создания последующего поколения баллистических ракет, ставших грозным оружием. Первый, самый трудный, шаг был сделан. И сделан успешно.
Сегодня существует много различных типов ракет. Большинство из них снабжены системой управления, которая обеспечивает полет по требуемой траектории. Среди управляемых ракет большую группу составляют баллистические ракеты, движение которых, за исключением сравнительно небольшого участка управляемого полета с работающими ДУ, происходит по траектории свободно брошенного тела (баллистической траектории). К этой группе относятся оперативно-тактические и стратегические боевые ракеты класса «земля-земля» и «корабль-земля» с дальностью полета от сотен до нескольких тысяч километров.
По числу ступеней ракеты делятся на одноступенчатые и составные (многоступенчатые). Одноступенчатая баллистическая ракета состоит из полезного груза (ГЧ) и ракетного блока, образованного в общем случае из ракетной двигательной установки с топливным отсеком с запасом ракетного топлива, системы подачи топлива, системы управления и силовых элементов конструкции. Основная характеристика баллистической ракеты – идеальная скорость, которая может быть достигнута в конце активного участка полета при движении по прямой (вне атмосферы и поля земного тяготения) под действием только силы тяги ракетного двигателя.
Составные ракеты могут быть различных конструктивных схем. Различают конструктивные схемы с поперечным делением (ракетные блоки ступеней расположены последовательно по высоте ракеты и также последовательно вступают в работу), с продольным делением (так называемая пакетная схема, допускающая одновременную работу блоков различных ступеней) и комбинированную, сочетающую особенности первых двух.
Конструкция ракет существенным образом зависит от ее назначения и типа используемых ракетных двигателей. Большинство современных боевых ракет снабжаются РДТТ. Ракетам более ранних разработок присущи ЖРД с насосной подачей топлива, в том числе с дожиганием генераторного газа, вращающего турбину турбонасосного агрегата. Для ракетных блоков первых ступеней ракет характерны многокамерные ракетные двигатели, имеющие на две или четыре камеры сгорания один общий мощный ТНА, что позволяет уменьшить высоту ДУ.
Основные силовые элементы конструкции ракеты выполняются в виде тонкостенных оболочек из высокопрочных легких сплавов или композиционных материалов. В ракетном блоке с ЖРД большую часть объема занимает топливный отсек с жидким ракетным топливом, состоящий из баков с окислителем и горючим. Баки связаны с ЖРД магистральными трубопроводами и снабжены устройствами для заправки и слива компонентов и контроля их уровня. В баках могут быть установлены перегородки для демпфирования продольных и поперечных колебаний топлива во время полета.
Наиболее экономичной и распространенной является силовая схема топливного отсека с несущими баками, стенки которых одновременно выполняют роль оболочки корпуса ракеты. Создавая в таких баках сравнительно небольшое внутреннее давление наддува, можно исключить опасную для тонкостенных оболочек потерю устойчивости и одновременно способствовать бескавитационной работе насосов ТНА. Длина топливного отсека несколько сокращается, если он выполняется в виде единой оболочки, объем которой делится на полости горючего и окислителя герметичной перегородкой. Для стабилизации ракеты промежуточная перегородка может разделять пополам полость, занятую одним и тем же компонентом, причем компонент сначала расходуется из нижней части бака, а затем – из верхней.
В схеме топливного отсека с подвесными баками (которые могут иметь цилиндрическую, сферическую, торообраз- ную или иную более сложную форму) они крепятся силовыми узлами к несущему корпусу. С другими отсеками такой корпус соединяется также торцевыми шпангоутами. Аналогичную конструкцию имеет хвостовой отсек, в котором размещаются ЖРД и некоторые элементы арматуры системы подачи топлива.
Разделение ракетных блоков может происходить как до включения ЖРД блока последующей ступени путем торможения блока предшествующей ступени вспомогательными ракетными двигателями («холодное» деление), так и при работающем ракетном двигателе на участке спада тяги («горячее» деление).
Управление вектором тяги современных ЖРД, необходимое для полета ракеты по заданной программе, осуществляется поворотом камеры РД с помощью управляющих ракетных двигателей малой тяги, вдувом части газа за критическую часть сопла и другими способами. В случае многокамерной ДУ управляющий момент можно также создать рассогласованием тяг неподвижных камер, тяга каждой из которых регулируется в определенных пределах.
В ракетном блоке с РДТТ роль топливного отсека с запасом твердого топлива выполняет корпус РД, а в хвостовом отсеке размещается сопловой блок и оборудование, необходимое для управления вектором тяги. Управление осуществляется либо поворотом одного или нескольких сопел, либо боковым вдувом газа в основной поток продуктов сгорания в зоне расширяющейся части сопла, что приводит к газодинамической асимметрии потока и перераспределению давления на стенки раструба, создавая результирующий управляющий момент относительно центра масс ракеты.
Тяга, развиваемая РДТТ, передается на последующие отсеки или ракетные блоки (в составной ракете поперечного деления) с помощью переходной стержневой фермы или подкрепленной стрингерами оболочки. Чтобы иметь возможность выключить РД до полного выгорания топлива и отделить корпус РДТТ от головной части боевой ракеты, на его переднем днище могут быть предусмотрены наклонные сопла обратной тяги. При достижении определенного сочетания значения скорости полета, ее направления и координат ракеты по специальной команде системы управления эти сопла открываются и направляют газовый поток из камеры сгорания через переднее днище корпуса, создавая обратную тягу, обеспечивающую разделение.
Система управления ракеты предназначена для получения параметров движения в конечной точке участка выведения, необходимых для выполнения поставленной перед ракетой задачи. Одновременно СУ должна обеспечивать решение задачи устойчивости движения и снижения внешних нагрузок на корпус ракеты. В простейшем случае траектория выведения ракеты задается заранее. В более сложном применяется терминальная система управления, которая не приводит траекторию к заданной, а допускает существенные отклонения от нее, следя, однако, за тем, чтобы кинематические параметры в конце активного участка были расчетными. Последний метод требует применения мощных цифровых ЭВМ.
СУ состоит из датчиков, преобразующих устройств и рулевых машин. В качестве датчиков обычно используются гироскопические стабилизированные платформы, сохраняющие свое положение относительно неподвижных звезд неизменным и позволяющие измерять углы отклонения корпуса ракеты относительно связанной с такими платформами системы координат. На ГСП устанавливаются приборы, реагирующие на линейные ускорения в продольном и двух поперечных направлениях. Интегрируя нужное число раз сигналы, снимаемые с этих приборов, можно получить полное представление о кинематике движения ракеты, в частности о скоростях и сносах в поперечных к траектории направлениях.
Рулевые машины являются сложным электромеханическим (гидравлическим) приводом для поворотов основного РД или специальных рулевых РД в соответствии с сигналами, вырабатываемыми преобразующими устройствами. Помимо основных задач СУ выполняет и другие функции: подачу питания на нужные приборы, программно-логическое управление работой систем ракеты при подготовке и старте ракеты, взведение взрыва- тельных устройств. Высокие требования, которые предъявляются к надежности СУ, приводят к необходимости дублирования и резервирования наиболее ответственных контуров управления.
Обеспечивает работу системы управления бортовая цифровая вычислительная машина. Она предназначена для решения на борту движущегося объекта (ракеты) задач управления движением и стабилизацией, автономной и инерциальной навигации, программного управления и т. д. Различают специализированные и универсальные БЦВМ.
Глава 2. Баллистические ракеты средней дальности
Накопленный опыт в создании первых баллистических ракет военного назначения позволил конструкторам заняться проектированием ракет с повышенной дальностью. Первыми к этим работам приступили советские ракетчики. Сразу по окончании работ по ракете Р-2 от правительства в 1952 г. поступило распоряжение спроектировать ракету с дальностью полета более 1000 км. Задание поручили ЦКБ-1. Уже в 1953 году ракета, получившая обозначение Р-5, была представлена на летные испытания, которые проводились на полигоне Капустин Яр.
Испытания проходили с переменным успехом. Несмотря на все сложности, доводка ракеты продолжалась. Р-5 была выполнена одноступенчатой, с жидкостным ракетным двигателем, работающим на жидком кислороде (окислитель) и 92-процентном этиловом спирте (горючее). В качестве маршевого двигателя применили усовершенствованный ЖРД от ракеты Р-2, получивший обозначение РД-103. Он был выполнен однокамерным, с ТНА, приводимым в действие продуктами каталитического разложения концентрированной перекиси водорода в газогенераторе. Двигатель имел улучшенную систему охлаждения головок камеры сгорания и сопла. Были введены сильфонные трубопроводы для окислителя и эластичные — для горючего, установлен центробежный насос для подачи перекиси водорода, улучшена общая компоновка. Изменения претерпели все системы и элементы ЖРД. Все это позволило довести тягу двигателя на земле до 41 т, при этом общая высота двигателя снизилась на 0,5м, а его масса уменьшилась на 50 кг.
Совершенствование конструкции ракеты дало положительные результаты. Во время летных испытаний дальность полета достигла 1200 км.
Ракета оснащалась головной частью, снаряженной обычным взрывчатым веществом, что мало устраивало военных. По их требованию конструкторы искали пути повышения боевых возможностей. Было найдено необычное решение. Кроме стандартной головной части, на Р-5 предложили навесить два, а чуть позже и четыре дополнительных боевых заряда. Это позволило бы обстреливать площадные цели. Летные испытания подтвердили жизненность идеи, но при этом дальность полета снижалась до 820 и 600 км соответственно.
Создание в 1953 году советскими ядерщиками малогабаритного ядерного заряда, пригодного для размещения на ракетах, открыло путь к резкому повышению боевых возможностей ракет. Это было особенно важно для Советского Союза, который, в отличие от США, не имел мощной стратегической авиации. 10 апреля 1954 года вышло в свет постановление правительства о создании ракеты, оснащенной ядерной ГЧ на базе испытываемой Р-5.
Менее чем через год, 20 января 1955 года, на полигоне Капустин Яр состоялся первый испытательный пуск ракеты Р-5М. Именно такой индекс решили присвоить новому изделию. 2 февраля 1956 года был произведен первый пуск Р-5М, оснащенной головной частью с ядерным зарядом. Несмотря на всеобщее возбуждение и неизбежное в таких случаях волнение, усугубляемое присутствием высокого начальства, боевой расчет сработал с высоким профессионализмом. Ракета благополучно стартовала и достигла района цели. Надежно сработала автоматика подрыва ядерного заряда. К началу лета 1956 года программа летных испытаний ракеты Р-5М была завершена, и 21 июля постановлением правительства она была принята на вооружение инженерных бригад РВГК, где состояла до 1961 года.
Поделиться книгой: