В этот день… №2-24 (21-30 июня)
«Учитель прикасается к вечности: никто не может сказать, когда кончается его влияние».
Генри Адамс.
Институтский преподаватель, книга, да и чужой опыт — тот же учитель. Об этом и пойдёт речь в нашем обзоре.
24 июня 1977 года — первый пуск ракеты-носителя «Циклон-3» (СССР).
Во второй половине 60-х годов ХХ века в СССР разрабатывались космические системы морской разведки и противокосмической обороны. Первоначально в этих системах в качестве средств выведения предполагалась ракета УР-200. После прекращения её разработки средства выведения этих систем было поручено создать с использованием боевой ракеты, разработанной в КБ «Южное» (Днепропетровск).
Разработка РН «Циклон-2» (11К69) и «Циклон-3» (11К68) началась в августе 1965 года в соответствии с правительственным постановлением. Оно предусматривало создание двухступенчатого носителя на базе баллистической ракеты Р-36. Одновременно предусматривалась её дальнейшая модернизация путём установки третьей ступени.
Ракета Р-36 обеспечивала выведение головных частей на суборбитальные траектории и на орбиту ИСЗ, что позволяло решать задачу их доставки в Америку как через Северный, так и через Южный полюсы Земли. Столь значительные энергетические характеристики и позволили выбрать Р-36 в качестве базовой ракеты.
Лётно-конструкторские испытания трёхступенчатого носителя «Циклон-3» начались 24 июня 1977 года на космодроме Плесецк и продолжались до 12 февраля 1979 года.
Первые ступени РН «Циклон-2» и «Циклон-3» практически полностью унифицированы. О них мы расскажем в одном из последующих обзоров. Остановимся только на отличиях трёхступенчатого «Циклона» от двухступенчатого варианта носителя.
Все три ступени РН «Циклон-3» соединены последовательно. Её длина 39,28 м, диаметр цилиндрической части 3,0 м, стартовая масса до 191 т. Она способна выводить на орбиту высотой 200 км полезный груз массой до 4 т. Имеется возможность выводить на орбиту в одном пуске до шести КА.
Разделение второй и третьей ступеней — «холодное» и обеспечивается торможением корпуса отделяющейся части второй ступени с помощью РДТТ.
Третья ступень РН «Циклон-3» располагается под аэродинамическим обтекателем. Она состоит из рамы, топливного и хвостового отсеков. Рама устанавливается в верхней части ступени. К ней стыкуется КА. Топливный отсек представляет собой тороидальный бак, состоящий из наружной и внутренней цилиндрических обечаек и трёх днищ — верхнего, среднего и нижнего.
Среднее днище разделяет топливный отсек на две полости — окислителя и горючего. Внутри полостей установлены демпферы колебаний, заборные устройства и другая внутрибаковая аппаратура. Вблизи заборных устройств установлены сетчатые разделители для обеспечения запуска двигателя третьей ступени в невесомости. В объёме, образованном внутренней обечайкой топливного отсека, размещается маршевый двигатель третьей ступени РД-861 (11Д25).
ЖРД третьей ступени с турбонасосной системой подачи выполнен по открытой схеме (без дожигания генераторного газа). Двигатель был разработан в КБ «Южное». Он работает на тех же компонентах, что и ДУ остальных ступеней: окислитель четырёхокись азота и горючее НДМГ. Двигатель включает в себя камеру, ТНА, восстановительный газогенератор, 2 пиростартера, систему выброса генераторных газов, раму, агрегаты автоматики и другие элементы. Все агрегаты ЖРД смонтированы на раме, которая крепится к нижнему шпангоуту бака горючего.
Основные технические характеристики двигателя: тяга в пустоте — 78,71 кН; удельный импульс в пустоте — 3110 м/с; давление в камере сгорания — 8,88 МПа; соотношение компонентов — 2,1; время работы — 130 с; максимальное время между запусками — 9000 с; сухая масса двигателя — 123 кг. Двигатель был разработан в 1968-1972 гг.
Система выброса генераторных газов обеспечивает управление РН на участке полёта третьей ступени по каналам тангажа, рыскания и крена. Она состоит из газопроводов, газораспределителей (клапанов перепуска) и восьми неподвижных газовых сопел — четырёх по тангажу и рысканию и четырёх по крену. Газовые сопла располагаются в хвостовом отсеке ступени. Сопла тангажа и рыскания расположены под углом 35° к продольной оси ступени. Оба запуска двигателя осуществляются с помощью пиростартеров (второй пиростартер для сохранения работоспособности во время первого включения двигателя охлаждается горючим). Перед повторным запуском внутренние полости двигателя продуваются гелием.
Кроме маршевого двигателя третья ступень РН снабжена специальной жидкостной реактивной системой управления. Она предназначена для успокоения ступени с КА после отделения, её ориентации и стабилизации в свободном полёте и обеспечения запуска её маршевого двигателя в условиях невесомости. Она работает на тех же компонентах, что и маршевый двигатель ступени, и фактически представляет собой ЖРД с вытеснительной системой подачи топливных компонентов. В состав этой системы входят десять неподвижных ЖРД малой тяги, пускоотсечные электрогидроклапаны, трубопроводы и элементы крепления на ступени. Восемь камер используются для обеспечения ориентации и стабилизации ступени по тангажу, рысканию и крену, а две — для создания осевой перегрузки перед повторным запуском маршевого ЖРД.
25 июня 1976 года — подписана к печати книга «Ракетные двигатели» авторов Т. М. Мелькумова, Н. И. Мелик-Пашаева, П. Г. Чистякова, А. Г. Шиукова (СССР).
Если и упоминались в наших обзорах различные книги, то только как источники определённой информации. Отдельного разговора об учебниках, справочниках или воспоминаниях разработчиков ракетной техники у нас ещё не было. Попытаемся восполнить этот пробел.
Почему начинаем библиографическую историю именно с монографии «Ракетные двигатели»? На наш, субъективный взгляд, к достоинствам этой книги можно отнести довольно большой объём разнообразной информации, изложенный на небольшом количестве страниц (400 стр.). Имеются как разделы теории РД, так и описания конструктивных особенностей различных элементов ЖРД, РДТТ и ЯРД. В то далёкое время учебные пособия по конструкции ракетных двигателей имели, как правило, соответствующий гриф секретности. Ничего современнее описания двигателя ракеты А-4 в открытых источниках найти было невозможно. А в книге «Ракетные двигатели» приводились примеры конструкции камер двигателей, ТНА, агрегатов автоматики. Правда, все эти примеры относились к зарубежным разработкам 50–60-х годов ХХ века. Кроме того, никаких ссылок на «первоисточник» не приводилось. Проиллюстрируем это некоторыми примерами из книги, дополнив наименованиями объектов.
Ещё одним достоинством этой книги была информация о конструкционных материалах и технологиях неразъёмных соединений, которые широко применяются в ракетном двигателестроении. Рассматривались методики прочностных расчётов камер РД и ТНА.
Да, другие учебники содержали более подробные описания теории автоматического регулирования РД, расчётов на прочность корпусов камер, дисков турбин и других ответственных элементов конструкции, но именно в монографии «Ракетные двигатели» всё это было сведено под одной обложкой. Думаю, что авторы заслужили слова благодарности за свой труд от нескольких поколений двигателистов, обучавшихся в ВУЗах Советского Союза.
30 июня 1914 года — родился Владимир Николаевич Челомей (Российская империя).
Генеральный конструктор авиационно-космической техники, академик, дважды Герой Социалистического труда В. Н. Челомей родился накануне первой мировой войны в губернском городе Седлец Привислянского края в семье учителей. Через три месяца после его рождения семья перебралась к родственникам матери в Полтаву.
По счастливому стечению обстоятельств маленький Владимир Челомей вместе с родителями поселился под одной крышей с потомками Пушкина и родственниками Гоголя. Это соседство, по собственному признанию Владимира Николаевича, в немалой степени повлияло на его воспитание и формирование характера.
В 1926 году Челомеи переехали в Киев. Владимир ещё в Полтаве увлёкся конструированием. Из разных деталей он конструировал модели автомобилей и самолётов. Много читал книг по истории техники, физике. С детства Владимир любил докапываться до самой истины, проникать в самую физическую суть явления.
В 1927 году, окончив семилетнюю трудовую школу, Владимир поступил в Киевский автомобильный техникум.
В 1932 году восемнадцатилетний Владимир Челомей поступил на авиационный факультет Киевского политехнического института, того самого института, в который семь лет ранее на аэромеханическое отделение поступил Сергей Королёв. В следующем, 1933 году на базе этого факультета был создан Киевский авиационный институт имени К. Е. Ворошилова (КАИ).
В девятнадцать лет Владимир написал свой первый научный труд. В нём рассматривался расчёт продувки авиационных двухтактных двигателей с использованием аппарата векторного исчисления.
Студент Челомей особенно интересовался разделом механики, связанным с теорией колебаний. Для его изучения требовалась солидная теоретическая подготовка, поэтому Владимир одновременно с учёбой в институте посещал в Киевском университете лекции по математическому анализу, теории дифференциальных уравнений, математической физике, теории упругости и по механике.
В 1936 году в киевском издательстве Укргизместпром выходит книга студента В. Н. Челомея «Векторное исчисление».
На последних курсах Владимир Челомей получил разрешение свободно посещать лекции и сдавать экзамены экстерном. В 1937 году, на год раньше положенного срока, он с отличием окончил институт. Его дипломная работа «Колебания в авиационных двигателях» была признан выдающейся.
После окончания института Владимира пригласили работать в Институте математики Академии наук УССР в Киеве. Его научная работа была связана с динамической устойчивостью упругих систем. Уже в 1939 году В. Н. Челомей защитил в Киевском политехническом институте кандидатскую диссертацию на тему «Динамическая устойчивость элементов авиационных двигателей».
В 1940 году молодой учёный был принят в специальную докторантуру при АН СССР в числе 50 лучших кандидатов наук, выдвинутых от всех республик Советского Союза. Диссертацию по исследованиям изгибно-крутильных колебаний авиационных двигателей Челомей защитит лишь в 1951 году, когда будет заниматься совсем другими задачами.
С начала Великой отечественной войны Владимир Николаевич работал в ЦИАМе над созданием пульсирующего воздушно-реактивного двигателя (ПуВРД).
В сентябре 1944 года Челомей в составе группы П. И. Фёдорова и В. Ф. Болховитинова в НИИ-1 Наркомата авиационной промышленности (НКАП) изучает доставленный с немецкого полигона Близна в Польше «специальный агрегат» — ракету «Фау-2». В соответствии с Планом НКАП он работал в бригаде по изучению ЖРД вместе с Л. С. Душкиным, А. М. Исаевым, М. В. Мельниковым.
Учитывая опыт работы Челомея в ЦИАМе, приказом наркома Шахурина от 19 сентября 1944 года, Владимин Николаевич был назначен директором и главным конструктором завода №51 НКАП, с заданием воссоздать самолёт-снаряд (крылата ракета по современной терминологии) по типу «Фау-1», на котором стоял именно ПуВРД. Уже в марте 1945 года был произведён первый пуск самолёта-снаряда 10Х с самолёта Пе-8.
Под руководством В. Н. Челомея было создано несколько образцов таких летательных аппаратов, но на вооружение ни один из них не был принят. Военных не удовлетворяли крайне низкие показатели точности, дальности и надёжности новой техники.
В феврале 1953 года все работы под руководством В. Н. Челомея были прекращены, а завод №51 вместе с его ОКБ были переданы в ОКБ А. И. Микояна в качестве филиала ОКБ-155. Оставалась только преподавательская деятельность в МВТУ им. Н. Э. Баумана. Но уже в июне 1954 года приказом по МАП на базе Тушинского завода №500 под руководством Главного конструктора В. Н. Челомея была создана «Специальная конструкторская группа» (СКГ-10), которая через год была реорганизована в ОКБ-52.
Новая конструкторская организация занималась созданием ракетного оружия военно-морского флота СССР. 12 апреля 1957 года состоялся первый пуск крылатой ракеты П-5, разработанной для вооружения подводных лодок ВМФ. Ракета была принята на вооружение 19 июня 1959 года.
Изучение истории морского ракетного оружия очень интересно и поучительно, но немного не по теме наших обзоров. С конца 50-х годов ХХ века ОКБ Челомея стремилось увеличить дальность и скорость крылатых ракет, что закономерно привело к разработке крылато-баллистических, а затем и баллистических ракет (обзор №2-19 1–10.05.2017).
Из предложенных проектов ОКБ-52 одобрение руководства страны получили, прежде всего, универсальные баллистические ракеты и космические носители серии УР, система УС для целеуказания крылатым ракетам, а также система ИС для орбитального перехвата КА. Пока носитель УР-200 ещё не был готов, некоторые из этих объектов выводились на орбиту с помощью РН Р-7 (с согласия С. П. Королёва).
Готовило ОКБ Челомея и проект облёта Луны, радикально отличающийся от проекта ОКБ-1, но постановлением от 25 октября 1965 года «О сосредоточении сил конструкторских организаций промышленности на создание комплекса ракетно-космических средств для облёта Луны» в соревновании двух проектов был «найден компромисс». В. Н. Челомею предписывалось сосредоточить все усилия на создание РН УР-500К, а С. П. Королёву в кратчайшие сроки создать на базе КК «Союз» пилотируемый корабль, который можно было бы «напрямую», без стыковок и сборок пустить на этой ракете в облёт Луны. 13 декабря 1965 года при личной встрече в ОКБ-1 С. П. Королёв и В. Н. Челомей утвердили «Основные положения по космическому комплексу УР-500К-7К-Л1». К сожалению, состоялись только беспилотные облёты Луны космическими аппаратами «Зонд-5» (обзор №1-25 11–20.09.2016) — «Зонд-8» в 1968-1970 гг.
ОКБ-52 разработало и осуществило проект военной пилотируемой станции «Алмаз», а также транспортного корабля снабжения (ТКС) для неё. И если об «Алмазе» мы уже рассказывали (обзор №1-18 1–10.07.2016), то разговор о ТКС ещё впереди.
Но главное — это боевые ракеты, выполняющие оборонные задачи (при его жизни были приняты на вооружение и сегодня остаются в строю крылатые ракеты П-35М «Прогресс», П-120 «Малахит», П-500 «Базальт», П-700 «Гранит», баллистические ракеты УР-100Н УТТХ), и созданная для освоения космического пространства тяжёлая ракета-носитель «Протон». Десятки созданных под руководством В. Н. Челомея ракет, спутников, космических аппаратов, кораблей и систем послужили делу укрепления обороноспособности страны, явились весомым вкладом в дело освоения космоса.
Творческая деятельность Владимира Николаевича была своего рода парадоксальным явлением. С одной стороны, он крупный учёный, с другой — выдающийся инженер-конструктор. А такое сочетание несколько парадоксально. Ведь характер научной деятельности значительно отличается от конструкторской. Учёный, как остроумно кто-то заметил, стремится увидеть целый лес, в то время как конструктор концентрирует своё внимание на одном дереве.
Вклад Челомея в развитие мировой науки безусловен: его труды в области теории колебаний, устойчивости динамических систем, сервомеханизмов, вибрационных парадоксов составили ему имя безотносительно к тем колоссальным вопросам, которые он всегда успешно решал в целях укрепления обороноспособности страны и освоения космического пространства.
Конечно, Владимир Николаевич, как творец, был счастлив — многие из задуманных им ракетных и ракетно-космических систем оказались претворёнными в жизнь. Но в то же время, их значительная и кажущаяся сегодня всё более яркой часть осталась на уровне эскизных проектов, аванпроектов, а то и вовсе предварительных прикидок и расчётов. Он, как истинный творец, опережал современные ему науку и промышленность как минимум на два хода. Это касается и несостоявшихся УРов — УР-700, УР-530 и УР-500МК, и лёгкого космического самолёта, и гиперзвуковой крылатой стратегической ракеты, и многих других новых ракетно-космических систем.
При подготовке материалов были использованы следующие источники:
- С. П. Уманский. Ракеты-носители. Космодромы. — М.: «Рестарт+», 2001.
- Двигатели 1944-2000. Авиационные, ракетные, морские, промышленные. — М.: «АКС-Конверсалт», 2000.
- Ракеты и космические аппараты конструкторского бюро «Южное» / Под ред. генерального конструктора, академика С. Н. Конюхова. — Днепропетровск: ГКБ «Южное» им. М. К. Янгеля, 2000.
- Т. М. Мелькумов, Н. И. Мелик-Пашаев, П. Г. Чистяков, А. Г. Шиуков. Ракетные двигатели. — М.: «Машиностроение», 1976.
- Валерий Родиков. Тайные ведать пути… / Антология «Загадки звездных островов». Книга четвертая / Сост. Ф. Алымов. — М.: «Молодая гвардия», 1987.
- Н. Г. Бодрихин. Челомей. — М.: «Молодая гвардия», 2016.
| « | В этот день… №2-23 (11-20 июня) | В этот день… №2-25 (1-10 июля) | » |
