"Авиация и космонавтика", 1994, №5-6, с. 42-43.
Сканировал Игорь Степикин
ИЗ ИСТОРИИ КОСМОНАВТИКИ

НА ПЕРВОМ ЭТАПЕ
И. ПРУДНИКОВ, доктор технических наук

  • История развития отечественной ракетно-космической техники богата интересными фактами. В предлагаемой статье нашли отражение некоторые принципиально новые моменты, привнесенные в разработку ракет дальнего действия конструкторским бюро Сергея Павловича Королева.

    Как известно, процесс создания первой отечественной баллистической ракеты Р-1 начался с изучения технического опыта Германии. С этой целью по окончании Великой Отечественной войны туда была командирована большая группа гражданских и военных специалистов.

  • В КБ С. Королева, которое в то время было конструкторским отделом НИИ-88, в июне 1946 года были привезены разрозненные узлы ракеты Фау-2 с далеко не полным комплектом технической документации, что и стало базой для разработки ко второй половине 1947 года комплекта технической документации на ракету, получившую обозначение Р-1. Специалисты КБ, сохраняя конструктивно-компоновочную схему Фау-2, внесли ряд принципиальных улучшений и усовершенствований систем, агрегатов и конструкции.
  • Так, введение схемных изменений и применение новых элементов позволило повысить надежность системы управления. Успехов добились и в результате тщательной экспериментальной отработки двигательной установки. За счет применения более прочных конструкционных материалов представилось возможным снизить сухой вес ракеты и повысить прочность отдельных ее элементов. Наряду с этим были применены неметаллические материалы (резина, покрытия, масла и др.), обеспечивающие большую надежность и долговечность Р-1 при ее эксплуатации в климатических условиях нашей страны.
  • Все это привело к улучшению основных летно-тактических характеристик ракеты. Показательно, что из 11 пусков в октябре-ноябре 1947 года Фау-2 (индекс А-4), собранных из трофейных узлов и деталей, шесть были аварийными. Из 29 Р-1 первой и второй серии, запущенных в 1948 и 1949 годах, аварии потерпели только три. Дальность полета Р-1 превышала эту характеристику Фау-2 на 20 км, а точность стрельбы возросла в два раза.
  • Еще только развертывались работы по Р-1, а в КБ уже приступили к созданию более совершенной ракеты Р-2.
  • Прежде всего в результате анализа расчетно-теоретических и экспериментальных данных по жидкостному ракетному двигателю (ЖРД) ракеты Р-1, выполненного конструкторским бюро Валентина Петровича Глушко, была выявлена возможность форсирования его тяги до 37 тс при одновременном повышении удельного импульса до 210 с (у ЖРД ракеты Р-1 27,2 тс и 206 с соответственно). Следующий момент. Топливные баки Р-1 размещались внутри несущего стального корпуса, представлявшего собой цилиндр из полуоболочек с продольным и поперечным силовым набором. При этом между баками и корпусом прокладывалась теплоизоляция из стекловаты. Для снижения веса конструкции в ракете Р-2 бак горючего сделали несущим, то есть воспринимающим все нагрузки, в результате чего часть корпуса стала не нужна. Бак окислителя, ввиду отсутствия в то время достаточного опыта работы с жидким кислородом, размещался no-прежнему в силовом корпусе.
  • Принципиальным решением также было введение по предложению заместителя Главного конструктора Василия Павловича Мишина отделяющейся головной части, что позволило уменьшить массу корпуса ракеты, ее систем и агрегатов, так как расчет их на прочность в этом случае производился только на нагрузки участка выведения, которые значительно меньше нагрузок, действующих в атмосфере на участке снижения. Дело в том, что ракета с неотделяющейся головной частью падала в заданную точку целиком, а для обеспечения расчетной точности попадания нельзя было допускать даже ее частичного разрушения на нисходящей ветви полета. Кроме того, отделяющаяся головная часть за счет значительно меньших по сравнению с ракетой размеров, существенно большей нагрузки на мидель, имеет более стабильную траекторию, что повышает вероятность поражения цели.
  • Это нововведение было использовано затем при проектировании всех без исключения ракет дальнего действия.
  • Для улучшения эксплуатационных характеристик ракеты и снижения веса приборов системы управления приборный отсек выполнили герметизированным и расположили непосредственно над отсеком двигательной установки (приборный отсек ракеты Р-1 располагался над баковым).
  • При этом были разработаны более совершенные приборы системы управления и введена боковая радиокоррекция траектории выведения.
  • В результате создали ракету с дальностью полета около 600 км при массе головной части в полтора раза большей, чем у Р-1. Рассеивание точек падения головной части Р-2 находилось в тех же пределах, что и для Р-1, несмотря на увеличение дальности полета примерно в два раза.
  • Создание баллистических ракет первого поколения Р-1 и Р-2 положило начало отечественному практическому ракетостроению в области разработки, технологии и производства. Работа над Р-5 стала качественно новым этапом.
  • При увеличении стартовой массы ракеты Р-5 на 37% (27,9 т) по сравнению с Р-2 дальность стрельбы возросла в два раза при практически равных массах головных частей. Это обеспечивалось главным образом увеличением удельного импульса двигателя на 9 единиц (219 с) и существенным (на 25%) уменьшением относительной конечной массы (без головной части) конструкции ракеты (0,1235), что интегрально во многом характеризует техническое совершенство ракет вообще.
  • Многое внедрялось впервые. Так, оба топливных бака ракеты были сделаны несущими. Опыт эксплуатации ракет Р-1 и Р-2, а также расчеты и эксперименты показали, что испарение жидкого кислорода во время нахождения ракеты на стартовом устройстве и на участке выведения не столь значительно и что при соответствующей подпитке кислородного бака на стартовом устройстве можно полностью обойтись без теплоизоляции бака и несущего корпуса. С тех пор такой подход стал обычным в ракетостроении.
  • Для уменьшения гарантийных остатков топлива в обоих баках впервые были установлены специально разработанные воронкогасители.
  • Также впервые наряду с автономной системой управления применили системы радиоуправления дальностью, боковой коррекции и аварийного выключения двигателя.
  • Управление на ракетах Р-1 и Р-2 осуществлялось газоструйными и воздушными рулями, заимствованными по форме и размерам от Фау-2. Они имели относительно большое лобовое сопротивление и ряд других недостатков. В итоге заметная часть тяги ЖРД расходовалась не на разгон ракеты, а на управление ею.
  • В связи с этим в лаборатории газоструйных рулей (начальник лаборатории С. Фонарев, его заместитепь — автор этих строк) совместно со специалистами в области аэрогазодинамики (руководитель В. Рощин) провели теоретические и экспериментальные исследования.
  • В результате для Р-5 были созданы рули стреловидной формы, аэродинамическое качество которых в 1,6 раза выше, чем у имевшихся, уменьшились лобовое сопротивление (примерно на 30%) и в целом масса органов управления. Все это существенно сказалось на увеличении дальности полета.
  • В дальнейшем газоструйные рули типа Р-5 использовались на всех отечественных ракетах, вплоть до применения в качестве органов управления специальных реактивных двигателей или управления полетом путем поворота камер маршевых двигателей или регулирования их тяги.
  • Так как головная часть Р-5, входя в плотные слои атмосферы (высота около 100 км) со скоростью 3000 м/с, сильно нагревалась, для защиты ее корпуса под руководством А. Северова и В. Никулиной были созданы специальные теплозащитные материалы. И хотя они в дальнейшем применения не нашли, разработанные принципы широко использовались, в том числе при создании головных частей межконтинентальных баллистических ракет. Они предусматривали применение сублимирующих высокоэнтальпийных материалов. При этом выделявшаяся при трении в плотных слоях атмосферы тепловая энергия поглощалась за счет сублимации поверхностного слоя покрытия и постоянно отводилась при его уносе. Так удавалось не допускать перегрева элементов конструкции и боевой части.
  • Вслед за Р-5 была знаменитая межконтинентальная баллистическая ракета Р-7 — родоначальница ряда используемых и сегодня ракет-носителей "Восток", "Молния", "Союз". Но это — тема отдельного разговора.
  • Достижение результатов, о которых рассказано в статье, было бы невозможно без высокого уровня организации всего комплекса работ от идеи и проекта до летных испытаний. Как иначе можно было завершить разработку Р-1 в 1949-м, Р-2 — в 1951-м, Р-5 — в 1953 году? И это при всей технической сложности ракет, неизведанности пути первого периода их создания и трудностях послевоенного времени. Этот этап положил начало и изучению космического пространства с помощью ракет.
  • Так, с использованием модификаций Р-1 (1РБ, 1PB, 1РД и 1PE), поднимавшихся до высот 100 км, исследовались состав первичного космического излучения и его взаимодействие с веществом, физические и химические характеристики воздуха на больших высотах, спектральный состав излучения Солнца, поглощающая способность озона, жизнедеятельность живых организмов в условиях больших высот и нарастающей перегрузки при подъеме на ракете и возможности спасения после подъема.
  • С помощью модификации ракеты Р-2 (2РА), вертикально взлетавшей на 200 км, кроме того, регистрировали характеристики ультрафиолетового излучения Солнца, фотографировали окружающее пространство.
  • Исследовательские ракеты Р5А, Р5Б, Р5В, созданные на базе Р-5, применялись для изучения верхних слоев атмосферы до высот 500 км, а также медико-биологических исследований на подопытных животных, для оценки аэродинамического нагрева тел при гиперзвуковых скоростях, отработки средств приземления.
  • Несомненная заслуга в становлении у нас работ по исследованию космического пространства с использованием ракет принадлежит Сергею Павловичу Королеву Это было первым шагом к заветной цели — использованию космоса в интересах человечества.