В этот день… №2-25 (1-10 июля)



Александр Грищенко Поздравляем всех учащихся с окончанием экзаменов и наступлением каникул. А абитуриентам желаем успеха и поступления в выбранное учебное заведение!
 
 
 
 

 
3 июля 1969 года – второй старт ракеты Н-1 (СССР).

Второй старт ракеты Н-1 №5Л состоялся 3 июля 1969 г. в 23 ч 18 мин 32 с по московскому времени. За четверть секунды до отрыва от стартового стола из-за попадания в насос окислителя металлического предмета (предположительно стальной диафрагмы датчика пульсаций давления) взорвался ЖРД №8 блока «А». Перебило бортовую кабельную сеть, повредило соседние двигатели и телеметрическое оборудование. Начала разрушаться нижняя часть ступени. Через 0,5 с после команды «контакт подъёма» система КОРД начала выключать ЖРД №№7, 8, 19 и 20; на девятой секунде – двигатель №21 (противоположный ЖРД №9). Ещё через пару секунд были отключены все двигатели, кроме ЖРД №18, который продолжал работать.

Установка РН Н-1 на стартовый столНе успев из-за разрушения силовой кабельной сети отработать команду разворота на курс, ракета, поднимавшаяся практически вертикально, достигла высоты около 200 м, затем также вертикально стала падать на стартовый стол. На 15-й секунде полёта сработала система аварийного спасения спускаемого аппарата беспилотного корабля 7К-Л1С, входившего в состав головного блока ракеты. Единственный работающий ЖРД постепенно разворачивал носитель вокруг оси, и на 23-й секунде ракета почти плашмя упала на старт и взорвалась. Она разрушила стартовое сооружение №1, полностью уничтожила поворотную башню обслуживания, серьёзно повредила подземные помещения стартового комплекса. Обломки носителя разбросало в радиусе 1 км.

РН Н-1 на стартовом столеАварийная комиссия выяснила следующее: ещё при стендовой отработке была зарегистрирована восприимчивость ЖРД НК-15 к попаданию крупных (десятки мм) металлических предметов в насос окислителя, которые приводили к повреждению крыльчатки, возгоранию и взрыву насоса; мелкие металлические предметы (стружка, опилки и т. п.), сгорающие в газогенераторе, приводили к разрушению лопаток турбины. Неметаллические предметы (резина, ветошь и пр.), попавшие на вход ТНА, остановки двигателя не вызывали. Ракета №5Л относился к первой партии лётных изделий, в которой не предусматривалась установка фильтра на входе в насосы. Их должны были поставить на двигатели всех ракет, начиная с №8Л, которую предполагалось использовать на пятом пуске.

Надёжность ЖРД показалась самому Н. Д. Кузнецову недостаточной. С июля 1970 г. в ОКБ начали создавать качественно новые двигатели фактически в многоразовом исполнении и со значительно увеличенным ресурсом и запасами работоспособности. Однако они были готовы только к концу 1972 г., а лётные испытания предполагалось до этого времени продолжать на ракетах со старыми ЖРД, над которыми повысили контроль.


 

3 июля 1945 года – первый пуск модели ракеты «ВАК-Корпорал» («Бэби-ВАК») (США).

Ещё до завершения Второй мировой войны и активного освоения трофейного опыта, американские ракетчики из «Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, JPL) разработали в рамках проекта ORDICIT (сокращение от Ordnance and California Institute of Technology, т.е. «Совместный проект артиллерийско-технического управления и Калифорнийского института») высотную ракету «ВАК-Корпорал» (WAC-Corporal).

Ракета «ВАК-Корпорал» в ангареРазработка ракеты была начата в декабре 1944 года. Новая метеорологическая ракета представляла собой конструкцию с ЖРД, причём в качестве горючего использовалась смесь анилина с 20% добавкой фурфурилового спирта, а в качестве окислителя – азотная кислота.

Ракета представляла собой трубу с длинной конической носовой частью и тремя стабилизаторами; общая длина ракеты составляла 4,93 м, а диаметр – 0,31 м. Стартовый вес ракеты без ускорителя – 302 кг, полезная нагрузка – 11 кг. Двигатель ракеты создавал на протяжении 45 с работы тягу порядка 6,7 кН.

Система подачи компонентов топлива в камеру сгорания была вытеснительная, давление создавалось сжатым воздухом, что значительно упрощало эксплуатацию в полевых условиях.

ДУ ракеты включалась с помощью инерционного клапана. Когда ускоритель сообщал ракете скорость, достаточную для отрыва от пусковой установки, клапан под действием силы инерции автоматически открывался и сжатый воздух поступал в топливные баки и к приводному поршню главного топливного клапана.

Вместе с метеорологическими приборами в носовой части ракеты размещались парашют и автоматические устройства для сбрасывания носового конуса и раскрытия парашюта.

Проектанты ракеты «ВАК-Корпорал» уже имели довольно значительный опыт в разработке твердотопливных ускорителей (обзор №2-17 11–20.04.2017), но для стартового ускорителя не разрабатывалась новая конструкция, а был выбран один из вариантов морской ракеты «Тайни Тим», для чего была увеличена тяга её двигателя и изменены стабилизаторы и головная часть. Некоторые технические характеристики ракеты «Тайни Тим»: длина – 3,11 м; диаметр – 0,298 м; вес – 582 кг; вес БЧ – 268 кг; РДТТ использует четыре пороховые шашки общим весом 66 кг; тяга двигателя – 132000 Н; время работы двигателя – 1 с. После изменения конструкции двигателя тяга увеличилась до 222700 Н, а время работы уменьшилось до 0,5 с.

Вместо постройки опытного образца в натуральную величину была разработана модель в масштабе 1:5, известная под названием «Бэби-ВАК» (Baby-WAC). На ней проверялись различные идеи, пока не были установлены наиболее удовлетворительные решения для различных проблем аэродинамики и устойчивости.

Ракета «ВАК-Корпорал» и директор «Лаборатории реактивного движения» (JPL) Фрэнк Малина (ракета без твердотопливного ускорителя)Опытные запуски модели проводились на полигоне Голдстоун с 3 по 5 июля 1945 года. Они подтвердили правильность выбора трёх стабилизаторов вместо обычных четырёх и обоснованность конструкции стартового ускорителя на твёрдом топливе.

Такая методика исследований аэродинамических характеристик летательных аппаратов достаточно широко применяется в авиации. Например, в Харьковском авиационном институте в аэрогидродинамической лаборатории, созданной в 1957 году, отдел №3 занимался созданием методики исследований на свободнолетающих подобных моделях и летающих лабораториях. Отдел, а затем НИИ проблем физического моделирования, сотрудничал с ведущими авиастроительными КБ Советского Союза, в частности с ОКБ им. П. О. Сухого и ОКБ им. А. И. Микояна. Эти работы проводились под руководством д.т.н. О. Р. Черановского.

Но всё это относится к авиации, а вот в ракетной технике такой подход встречается довольно редко. В своё время мы ещё вернёмся к этой теме и расскажем о подобных «модельных» ракетах А-5, являющихся уменьшенной копией А-4 («Фау-2»), а также об аппаратах серии «Бор».

Что касается самой ракеты «ВАК-Корпорал», то её лётные испытания успешно прошли в период с 26 сентября по 25 октября 1945 года на полигоне Уайт-Сэндс. По данным радиолокатора ракета достигла в вертикальном полёте высоты 70 км.

В своём основном качестве ракета «ВАК-Корпорал» прослужила недолго, но она была прототипом исследовательской ракеты «Аэроби» (Aerobee) (обзор №2-03 21–30.11.2016), а также выполнила функцию второй ступени первой в мире двухступенчатой ракеты с ЖРД.


 

4 июля 1958 года – первый старт ракеты NOTSNIK (США).

5 апреля 1990 г. крылатый «Пегас» (Pegasus) стал первой ракетой, которая вывела спутник на орбиту, стартовав с самолёта. А ещё два года спустя нарушили обет молчания участники «Проекта Пайлот», секретного с 1958 года… И выяснилось, что задолго до ракеты-носителя воздушного старта «Пегас» в США была разработана ракета аналогичного назначения и, вполне вероятно, на орбиту был выведен ИСЗ.

Под крылом «Скайрэя» изделие от NOTSВскоре после запуска первого ИСЗ группа инженеров военно-морских сил США инициировала совершенно секретный «Проект Пайлот» (Project Pilot), который предполагал создание и запуск разведывательных, инспекционных и навигационных ИСЗ, а также отработку системы перехвата вражеских КА, что представлялось наиболее важным. Планировалось выполнить программу быстро и при достаточно скромных ассигнованиях.

Особая роль отводилась Станции по испытаниям вооружения ВМС NOTS (Naval Ordnance Test Station) в Чайна-Лейк (China-Lake), Калифорния (California), которая работала под руководством Главного управления вооружения ВМС BuOrd (Bureau of Ordnance) и с 1943 г. отвечала за разработку ракет для флота. В качестве «пробного шара» решили «посмотреть» твердотопливный носитель на базе армейских тактических ракет «Сержант» (Sergeant), однако Армия отказалась предоставить двигатели.

Новое предложение, оформленное к началу 1958 г., базировалось на шестиступенчатой(!!!) РН с воздушным запуском, которая должна была создаваться из материально-технических средств, имеющихся в распоряжении ВМС.

В самом начале 1958 г. Джон Николаидес (John Nikolaides), технический директор космического отдела BuOrd (созданного вскоре после запуска первого ИСЗ), одобрил проект и предложил немедленно начать разработку, чтобы выполнить её за четыре месяца в рамках бюджета в 300 тыс. $. «Злые языки» отреагировали немедленно: Project Pilot получил неофициальное наименование NOTSNIK (сочетание NOTS и НИКолаидес в подражание слову «Спутник»).

Схема РН NOTSNIK:
1 – спутник; 2 – РДТТ шестой ступени; 3 – РДТТ пятой ступени; 4 – РДТТ четвёртой ступени; 5 – обтекатель; 6 – РДТТ второй/третьей ступени; 7 – аэродинамический стабилизатор

Схема РН NOTSNIK

В качестве «первой ступени» системы NOTSNIK предполагалось применить модифицированный палубный реактивный истребитель Douglas F-4D-1 Skyray, с которого при кабрировании (подъём с углом 58°, скорость 740 км/ч, высота 12500 м) сбрасывалась ракета.

По компоновке твердотопливный носитель NOTS-EV-1 (масса 950 кг, длина 4,38 м, максимальный диаметр корпуса 76,1 см, размах крестообразного стабилизатора 1,65 м) схож с ещё одной американской ракетой воздушного старта (правда, запускаемой с аэростата, а не с самолёта). Ракета NOTS должна была подвешиваться под левым крылом истребителя на стандартном бомбодержателе. Для балансировки под правое крыло вешали сбрасываемый топливный бак аналогичной массы. Таким образом, NOTSNIK претендовал на звание самой миниатюрной из известных систем запуска ИСЗ, даже с учётом массы самолёта-носителя!

F-4D-1 Skyray с РН NOTSNIK под крыломВторая и третья ступени РН состояли из четырёх двигателей HOTROC (модификация твердотопливных противолодочных ракет ASROC в едином «корсете»), собранных попарно в связку. Через 3 секунды после отделения от самолёта запускалась первая пара ракет, а через 12 секунд после их выключения – вторая. Далее в течение 100 секунд носитель двигался по инерции к верхней точке баллистической траектории, где на высоте 71 км конструктив пустых второй и третьей ступеней отделялся, и происходил запуск следующей ступени.

На четвертой ступени стоял двигатель Х-241, разработанный Аллеганской баллистической лабораторией для третьей ступени РН Vanguard (впоследствии заменён на Х-248 компании Thiokol Chemical).

Через 3 секунды после выгорания четвертой ступени включался двигатель NOTS-100 пятой (он, также как и РДТТ шестой ступени, был самостоятельно разработан NOTS в рамках «Проекта Пайлот»).

После выключения пятой ступени NOTSNIK оказывался на околополярной орбите с перигеем около 60 км и апогеем 2400 км, где вряд ли мог выполнить хоть один полный виток. Для «скругления» орбиты через 53 мин 20 с полёта в апогее необходимо было включить совсем крошечный двигатель шестой ступени, интегрированный с полезным грузом. Этот РДТТ поднимал перигей орбиты до безопасной высоты.

Характеристики ступеней ракеты-носителя NOTS-EV-1.

Ступень Вторая Третья Четвертая Пятая Шестая
Длина, м 1,8 1,8 1,476 0,471 0,14
Диаметр, м 0,296 0,296 0,456 0,203 0,076
Общая масса, кг 2×163,3 2×163,3 198,7 14,9 0,57
Масса топлива, кг 2×136,1 2×136,1 170,6 12,2 0,32
Рабочее давление в камере, МПа 6,4 6,4 1,4 10,6
Время работы, с 4,86 4,86 36 5,7 1,0
Тяга, Н 2×63170 2×63170 12065 5100 765
Удельный импульс, м/с 2254 2254 2550 2400 2400
Максимальная перегрузка, ед. 19,0 28,2 27,6 120,6 60,5
Суммарный импульс, Н·с 2×306740 2×306740 435120 29300 764

 
Специально отметим, что РН не имела системы управления (во всяком случае, ни в одном из источников о наличии такой системы не говорится, упоминаются лишь плановые задержки между включениями РДТТ). Вторая/третья ступень стабилизировалась аэродинамически, все последующие – закруткой.

Полезный груз перехватчика спутников NOTSNIK II  (5 мая 1962 года)Спутник представлял собой аппарат торообразной формы массой 1,04 кг (2,3 фунта) и диаметром около 20 см. Он получал электропитание от аккумуляторов и нёс единственный «научный» прибор – инфракрасный (ИК) сканер.

Этот достаточно примитивный датчик предназначался для получения изображений земной поверхности. Маленькое зеркальце фокусировало принятое оптическое излучение на ИК-фотоэлементе, вращение КА вокруг главной оси инерции давало «строки» изображения, а поступательное движение спутника позволяло формировать «кадр» целиком. Работа сканера была экспериментально проверена на самолёте: качество изображения оказалось весьма низким, но данный опыт мог пригодиться для создания перспективных ИК-систем в будущем.

Для приёма информации со спутника были созданы специальные транспортабельные станции, которые оперативно развёртывались во всех частях земного шара. Персонал, состоящий из военных моряков, должен был получить сигнал и передать его в Чайна-Лейк для дешифровки изображения. Однако основной задачей сети станций являлось подтверждение факта выхода ИСЗ на орбиту, так как небольшие размеры аппарата не позволяли засечь его оптическими средствами, а малая ёмкость батарей гарантировала передачу сигнала только с первых трёх витков.

Прототипы противоспутниковых ракет запускались и с наземных установок  (фото противоспутниковой ракеты Caleb)Противоспутниковая миссия «Нотсника» заключалась в том, чтобы сбивать вражеские КА над укромными уголками Мирового океана (мощные судовые локаторы обнаруживали ИСЗ противника и наводили на него ракету-перехватчик, запускаемую либо с корабля, либо с самолёта-носителя).

Ракета-перехватчик выводила головную часть по баллистической траектории в район цели, где начинался этап самонаведения. Головка самонаведения антиспутника создавалась на базе аналогичного устройства ракеты Sidewinder. Маневрирование осуществлялось с помощью микродвигателей на сжатом газе, а поражение ИСЗ противника – осколочной боевой частью.

Противоспутниковая миссия была ещё более секретной, чем собственно NOTSNIK. Её финансирование пряталось среди множества тем типа SIP, Caleb, Hi-Hoe, Viperscan и т. п., часть которых на деле являлась «пустышками». Сборка как спутника, так и антиспутника велась в особом корпусе на станции NOTS («здание X»), где ранее шло изготовление неядерных компонентов первой американской атомной бомбы. Были задействованы две самые мощные ЭВМ того времени – IBM модели 701/703 и NORC (Naval Ordnance Research Computer), разработанные для программы водородной бомбы.

Специально оборудованный истребитель F-4D-1 Skyray осуществлял с 1958 года пуски по проекту NOTSNIK. На фото показана подготовка к полёту с ракетой Caleb (1960 г.)Для «натурализации» своих инициатив представители NOTS ездили в мае 1958 г. в Вашингтон, где обещали руководству ВМС, что эти ИСЗ проведут радиационный мониторинг проекта «Аргус» (Project Argus) – серии ядерных испытаний США в верхних слоях атмосферы.

Такой подход получил одобрение, и NOTS были выделены фонды на официальной основе, в общей сложности более 4 млн. $. При этом лётные испытания NOTSNIK предопределялись жёсткими сроками предстоящего проекта Argus – в начале августа 1958 г.

В июле 1958 г. были выполнены три попытки запуска спутника NOTSNIK, ещё три – в августе. Пять из шести стартов потерпели неудачу из-за различных отказов РН. Исключение составлял запуск 22 августа 1958 г., когда ракета, запущенная с самолёта-носителя вблизи побережья Калифорнии, отработала штатно. Оператор наземной станции сопровождения в Крайстчерче, Новая Зеландия, принял «странные слабые сигналы» и сообщил в Центр. Был ли это спутник? Новых сигналов не появилось и ответа на этот вопрос нет и по сей день.

Хронология запусков спутниковых РН NOTSNIK.

Запуск (испытание) Дата Результат
С наземной установки 4.07.1958 Взрыв в первую секунду запуска (трещина в топливной шашке РДТТ
С наземной установки 18.07.1958 Взрыв на пусковой установке за 8 с до запуска (сбой в электроцепи)
С самолёта 25.07.1958 Отсутствие надёжного сопровождения, потеря связи
С самолёта 12.08.1958 Взрыв двигателей HOTROC при зажигании
С наземной установки 16.08.1958 Разрушение через 3,2 с после запуска
С наземной установки 17.08.1958 Разрушение через 3,0 с после запуска
С самолёта 22.08.1958 Устойчивая работа первых ступеней, отсутствие надёжного сопровождения РН, потеря связи
С самолёта 25.08.1958 Взрыв двигателя HOTROC через 0,75 с после старта
С самолёта 26.08.1958 Отказ в момент зажигания, ракета упала в океан
С самолёта 28.08.1958 Включился только один двигатель HOTROC, ракета разбилась

 
Планы дополнительных полётов NOTSNIK одобрения не получили. Внимание разработчиков переключилось на «антиспутник». Модифицированный NOTSNIK II (Caleb) представлял собой более крупную четырёхступенчатую ракету NOTS-EV-2 (длина 5,55 м, диаметр корпуса 61 см, масса 1361 кг), способную при воздушном старте вывести ИСЗ массой до 9 кг. В 1960-1962 гг. было предпринято пять испытательных суборбитальных запусков РН в неполной комплектации — два с истребителя F-4D Skyray и три с F-4H Phantom II. В последнем пуске 26 июля 1962 г. работали две первые ступени, и ракета достигла высоты 1167 км (725,3 мили); при безупречно сработавшей РН имел место отказ бортовой аппаратуры ПГ). Вскоре эта программа ВМС была закрыта, поскольку все запуски ИСЗ в интересах министерства обороны решили проводить под патронажем ВВС США.


 

При подготовке материалов были использованы следующие источники:

  1. Б. Е. Черток. Ракеты и люди. Лунная гонка. – М.: «РТСофт», 2007.
  2. Станислав Петренко, Александр Иванов. Большое видится на расстоянии. – Журнал «Двигатель», №2, 1999.
  3. Вили Лей. Ракеты и полёты в космос. – М.: «Воениздат», 1961.
  4. И. Б. Афанасьев, А. Н. Лавренов. Большой космический клуб. – М.: «РТСофт», 2006.
  5. https://history.nasa.gov/SP-4401/ch4.htm.

 


« »



Оставьте свой комментарий

Вы должны быть авторизованы чтобы оставлять комментарии.

Рейтинг@Mail.ru