В этот день… №3-34 (1-10 октября)



Александр Грищенко Многие важные события в жизни Сергея Павловича Королёва связаны с октябрём. О некоторых из них вы можете узнать в нашем историческом обзоре.
 
 
 
 

1 октября 1943 года – первый полёт самолёта Пе-2 с ракетной установкой РУ-1 (СССР).

В ноябре 1942 года заключённый Сергей Королёв был переведён в Казань, где при авиамоторном заводе №16 существовало своё ОКБ Спецотдела НКВД СССР, в которое входило несколько коллективов со своей тематикой и главными конструкторами, в том числе и КБ-2 по разработке ракетных двигателей для авиации под руководством Валентина Глушко. 8 января 1943 года в ОКБ была создана группа №5, главным конструктором которой стал Сергей Королёв. Незадолго до этого он направил записку начальнику Спецотдела НКВД СССР, в которой излагал общие положения проекта перспективного истребителя-перехватчика «РП». В первой главе записки сообщалось, что вскоре будут закончены доводочные работы по двигателю РД-1 (обзор №2-29 11–20.08.2017) конструкции Глушко, что откроет прямой путь к созданию ракетного самолёта. На основе этих соображений Королёв выдвигал проект истребителя с ракетным двигателем.

С. П. Королёв (Казань, август 1944)Так как реализация проекта «РП» была делом небыстрым, в качестве первого этапа рассматривалась возможность создания экспериментального ракетоплана на основе пикирующего бомбардировщика Пе-2. Все проектные работы по оснащению Пе-2 ракетной установкой РУ-1 заняли у группы Королёва четыре месяца. Всесторонний анализ показал, что модернизация бомбардировщика заметно улучшит его характеристики. Окончательный проект самолёта с дополнительным двигателем Королёв утвердил 24 мая 1943 года. Во введении он писал: «Необходимо отметить, что РУ-1 является совершенно новым техническим агрегатом, впервые осуществлённым на самолёте с целью испытания и отработки реактивного двигателя в лётных условиях».

ЖРД РД-1 требовал 90 кг топлива в минуту, поэтому предполагалось запасти на борту 900 кг топлива для десятиминутной работы установки. За счёт реактивной тяги скорость Пе-2 в полёте должна была возрасти на высоте 7000 м на 108 км/ч. Увеличение скорости достигалось за 80-100 секунд. В случае необходимости установка могла сократить разбег Пе-2 на 70 метров. «Вертикальная скорость при отрыве от земли с включённой РУ-1 возрастает на 30 процентов и соответственно увеличивается возможный угол набора высоты, – писал С. П. Королёв, — что важно при взлёте с аэродрома, ограниченного препятствиями». В то же время наличие ЖРД не уменьшало дальности полёта.

В целях упрощения задачи и сокращения сроков испытаний РУ-1 изготовлялась с одним двигателем РД-1, а не с двумя, как предусматривалось проектом. Перед установкой на самолёт РД-1 был всесторонне испытан в лабораторных условиях и на стенде. Серьёзные затруднения возникли с системой зажигания. При автономной отработке двигателя хорошие результаты показала эфирно-воздушная система зажигания с искровой свечой, однако при испытаниях в воздухе она оказалась неработоспособной, и после длительных экспериментов было решено остановиться на варианте химического зажигания. В связи с этим двигатель РД-1 получил новый индекс – РД-1ХЗ.

Взлёт Пе-2 с РУ-1Для проведения заводских испытаний Пе-2 с ракетным двигателем была создана комиссия. В неё вошли конструктор двигателя Валентин Глушко и разработчик реактивной двигательной установки Сергей Королёв. Пилотировали экспериментальный самолёт лётчики-испытатели лётно-экспериментальной станции завода №22 капитан Александр Васильченко и подполковник Александр Пальчиков. Сергей Королёв тоже был включён в лётный экипаж в качестве инженера-экспериментатора.

Испытания проводились по широкой программе. Первый полёт продолжительностью полчаса предназначался для пробного включения двигателя. Потом предстояли шесть полётов общей продолжительностью почти пять часов для включения в режиме максимальной скорости на различных высотах до 7 км. После этого можно было переходить к полётам с двукратным включением двигателя и на максимальной скорости. Далее в программе значились полёты с двумя запусками ракетного двигателя на малой высоте. Всего планировалось 16 полётов. В действительности программа испытаний сильно разрослась и заняла почти два года.

ПГС двигателя РД-1Первый полёт с включённым ракетным двигателем состоялся 1 октября 1943 года. Двигатель работал две минуты. При этом скорость полёта увеличилась на 92 км/ч. Через день состоялся следующий полёт. В этот раз двигатель работал три минуты. Затем обороты моторов увеличили и РУ-1 проработала ещё одну минуту. 4 октября 1943 года экипаж шесть раз поднимался с взлётной полосы при включённой двигательной установке РУ-1. Она работала каждый раз по минуте и каждый раз сокращала длину разбега. Систематические испытательные полёты продолжались до мая 1945 года. Ракетный двигатель включали десятки раз на разных высотах и максимальных скоростях.

Не все полёты проходили благополучно. Падало давление в камере сгорания РД-1, иногда двигатель самопроизвольно останавливался. 12 мая 1945 года, после пробного зажигания и огневого пуска на земле, самолёт был выпущен в полёт. На высоте 7100 метров при скорости 340 км/ч Сергей Королёв попытался запустить РУ-1. Запуск затянулся, а через семь секунд произошёл взрыв в камере сгорания. Возник пожар в хвостовом отсеке самолёта. Взрывная волна и горячие газы попали в кабину, где сидел конструктор. Экипажу удалось прекратить пожар и посадить самолёт на заводском аэродроме. В результате аварии большая часть реактивной установки была уничтожена, хвостовое оперение самолёта серьёзно повреждено. Королёв получил ожог слизистой оболочки глаза.

Всего на экспериментальном Пе-2 было совершено 110 полётов, в том числе 29 с включённой РУ-1. Планировался показ экспериментального самолёта на московском авиационном параде 18 августа 1945 года, но он не состоялся. Больше Сергей Павлович Королёв к тематике самолётов с ракетным ускорителем манёвра не возвращался. В 1945 году, через два года после первого полёта Пе-2 с РУ-1 он оказался в Германии и приступил к освоению немецкого ракетного опыта.


 

4 октября 1958 года – первый пуск геофизической ракеты Р-11А (СССР).

Одноступенчатая геофизическая ракета Р-11А (В-11А) создана, как и многие другие геофизические ракеты 50-х годов ХХ века, на базе баллистической ракеты Р-11 в ОКБ-1 под руководством С. П. Королёва. Ранние советские баллистические ракеты Р-1, Р-2 и Р-5, бывшие развитием конструкторских идей, заложенных в немецкую А-4, имели эксплуатационные недостатки, связанные с применением криогенного окислителя – жидкого кислорода, который при хранении и заправке интенсивно испарялся. Стартовая инфраструктура требовала наличия больших запасов жидкого кислорода, из-за чего ракетные комплексы теряли мобильность и скрытность. Кроме того, для воспламенения этой топливной пары требовалась специальная система зажигания, что усложняло двигательную установку, снижая её надёжность.

Ракета Р-11

Конструктивно-компоновочная схема ракеты Р-11:
1 – головная часть; 2 – торовый бак горючего ТГ-02; 3 – торовый бак окислителя АК-20; 4 – жидкостный аккумулятор давления бака окислителя; 5 – бак окислителя; 6 – приборный отсек; 7 – жидкостный аккумулятор давления бака горючего; 8 – бак горючего; 9 – шаровый балон со сжатым воздухом; 10 – камера маршевого ЖРД; 11 – стабилизатор; 12 – газоструйный руль

Для устранения данных недостатков по Постановлению Совмина СССР от 4 декабря 1950 года были начаты научно-исследовательские работы по теме Н2, имевшие целью изучить возможность создания БРДД на высококипящих компонентах топлива, использовав немецкие наработки по ЗУР Wasserfall («Водопад»). Результатом стала Р-11, которая имела такую же дальность стрельбы, как Р-1, но весила в 2,5 раза меньше, правда, и при более лёгкой БЧ (всего 690 кг), снаряжённой обычным ВВ.

В качестве окислителя применялся так называемый «меланж» – раствор 27% четырёхокиси азота в азотной кислоте с добавлением ингибитора коррозии (кристаллического йода). Горючим была смесь углеводородов типа керосина. Также на ракете имелся бак с пусковым компонентом ТГ-02 (горючее, известное под именем «тонка-250» или «Самин»), который самовоспламенялся при контакте с окислителем.

В отличие от предыдущих «королёвских» ракет, топливо в камеру сгорания подавалось не насосом, а вытеснялось из баков сжатым газом, вырабатываемым газогенератором. Такое решение заметно упрощало конструкцию двигателя, однако отказ от ТНА потребовал значительно увеличить давление наддува – толщина стенок баков выросла, сами баки стали жёстче и прочнее. Одновременно высокое избыточное давление позволило разгрузить их от сжимающих и изгибающих нагрузок. Теперь несущие баки могли выдержать нагрузки не только при пуске, но и при пассивном полёте в атмосфере. Необходимость отделять головную часть отпала, что также упростило изделие и увеличило его надёжность. Камера ЖРД С2.253В целом принятые решения сократили массу и габариты и заметно подняли удобство эксплуатации ракеты: Р-11 могла находиться в заправленном состоянии длительное время, обеспечивая наивысшую готовность к применению в подвижном варианте на транспортных средствах различного типа.

Эскизный проект был готов 30 ноября 1951 года. По Постановлению Совмина СССР от 13 февраля 1953 года разработка рабочей документации и подготовка к серийному производству в полном объёме началась на заводе в г. Златоуст Челябинской области.

Лётные испытания Р-11 проходили на полигоне Капустин Яр в три этапа. Всего с апреля 1953 года до февраля 1955 года было выполнено 25 пусков, по результатам которых внесли изменения в конструкцию баков и двигателя. Р-11 приняли на вооружение 13 июля 1955 года.

Разработка ракеты Р-11А (В-11А) была приурочена к международному геофизическому году и выполнялась в соответствии с постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 11 июля 1956 года. Ракета предназначалась для исследования верхних слоёв атмосферы на высотах до 160 км. При полётах ракеты решались следующие основные научные задачи:

  • измерение атмосферного давления на различных высотах от 60 до 160 км.
  • определение оптических свойств верхних слоёв атмосферы.
  • измерение концентрации положительных ионов.
  • регистрация числа встреч контейнера с микрометеоритами.

Кроме научной аппаратуры, на борту была аппаратура для определения положения контейнера в полёте, регистрации физических условий в контейнере, а также фотоаппараты для контрольной съёмки положения контейнера в пространстве. Контейнер с научной аппаратурой имел форму шара, изготавливался из двух алюминиевых полуоболочек и был герметичным. Это позволяло поддерживать постоянное давление внутри контейнера. Герметичность обеспечивалась за счёт прокладки из вакуумной резины.

Схема охлаждающего тракта со связанными оболочками по выштамповкамОсновные характеристики ракеты Р-11А: длина – 10,226 м; диаметр – 0,88 м; стартовая масса – 5 т; масса полезного груза – 0,25 т; скорость в момент выключения двигателя – 1500 м/с; высота подъёма – до 160 км.

Пуски ракет Р-11А проводились с полигона Капустин Яр и с полигона на Новой Земле. Первый пуск был произведён 4 октября 1958 года с полигона Капустин Яр. Высота полёта ракеты составила 98,31 км. Контейнер с приборами упал в болото и сильно деформировался. Однако плёнки от трёх фотоаппаратов уцелели и были пригодны для обработки. Второй пуск состоялся 10 октября 1958 года. Ракета достигла высоты 102,74 км. Приборы работали без отказов, но контейнер снова упал в болото и не был обнаружен. Следующий пуск выполнялся 31 октября с Новой Земли. Ракета достигла высоты 103 км. Система ориентации контейнера с полезной нагрузкой не справилась с возмущениями, но все приборы, за исключением одного, работали без замечаний. Последующие запуски с Новой Земли, состоявшиеся 6 и 19 ноября 1958 года, были выполнены успешно. Всего в 1958 году стартовало семь ракет Р-11А. Смесительная головка и камера сгорания ЖРД С2.253 (хорошо видны оплавленные антипульсационные перегородки)Следующие два пуска ракет Р-11А были выполнены 15 февраля 1961 года для проведения исследований солнечной короны и оптических явлений в верхней атмосфере во время полного солнечного затмения. Научная аппаратура была установлена в высотных автоматических геофизических станциях весом по 350 кг, которые были подняты на высоту до 105 км. Обе ракеты были запущены одновременно.

Всего в период с 1958 по 1961 годы было выполнено 11 стартов ракет Р-11А. В 1962 году проводились испытания пяти ракет Р-11А-МВ с задачей отработки аппаратуры для будущих исследований планет Марс и Венера.

Ракета Р-11А оснащалась однокамерным ЖРД С2.253, созданном под руководством А. М. Исаева в 1949-1955 гг. Основные технические характеристики двигателя: тяга на земле – 81,37 кН, тяга в пустоте – 93,3 кН; удельный импульс на земле – 2148 м/с; соотношение компонентов топлива – 2,16; время работы – 95 с. Камера двигателя представляла собой конструкцию со связанными, т.е. прочно скреплёнными оболочками. Впервые такие конструкции были предложены именно Алексеем Михайловичем Исаевым в 1946 году (двигатели У-400 и У-1250). Охлаждающий тракт образован соединением оболочек электросваркой по специальным выштамповкам – круглым или овальным, выполненным на наружной оболочке.

Для исключения высокочастотных колебаний в камере сгорания имелись антипульсационные перегородки, которые также впервые были предложены А. М. Исаевым. Смесительная головка оснащалась однокомпонентными форсунками.


 

При подготовке материалов были использованы следующие источники:

  1. Пионеры ракетной техники. Избранные труды (1929-1945) / В. П. Ветчинкин, В. П. Глушко, С. П. Королев, М. К. Тихонравов. – М., «Наука», 1972.
  2. А. М. Первушин. Империя Сергея Королёва. – СПб.: ООО «Издательство «Пальмира», М.: ООО «Книга по требованию», 2017.
  3. В. П. Мишин. Записки ракетчика. – ООО Издательско-полиграфическая компания «Лаватера», 2013.
  4. С. П. Уманский. Ракеты-носители. Космодромы. – М.: «Рестарт+», 2001.
  5. Двигатели 1944-2000. Авиационные, ракетные, морские, промышленные. – М.: «АКС-Конверсалт», 2000.
  6. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей / Под общей редакцией Г. Г. Гахуна. – М.: «Машиностроение», 1989.
  7. Т. М. Мелькумов, Н. И. Мелик-Пашаев, П. Г. Чистяков, А. Г. Шиуков. Ракетные двигатели. – М.: «Машиностроение», 1976.
  8. А. В. Амброжевич. Развитие транспортных систем с ЖРДУ. – Харьков: Рукопись, 2007.

 


« »



Оставьте свой комментарий

Вы должны быть авторизованы чтобы оставлять комментарии.

Рейтинг@Mail.ru