И ракеты Циклон -4 украинского производства. В статье рассмотрены стратегия запуска ракеты -носителя с борта самолета и приведены необходимые расчеты и графики.
Актуальность статьи заключается в предложенном виде запуска ракеты -носителя с борта самолета, который предусматривает комбинацию двух различных подходов к запуску ракеты -носителя с борта самолета. Первую часть своей траектории ракета летит как летательный аппарат. Вторую часть траектории ракета преодолевает с помощью тормозного парашюта и благодаря ему выводится в необходимое для запуска положение.
В исследовании была использована методика построения математической модели в среде программирования « Делфи-7» на языке Паскаль. Автором построена первая математическая модель полета ракеты -носителя с крылом после отделения ее от самолета. Вторая математическая модель была создана для описания полета ракеты -носителя после отстрела несущих поверхностей и торможения с разворотом в необходимое положение для последующего запуска.
Ключевые слова: воздушный старт, ракета -носитель, математическая модель, несущие поверхности, тормозной парашют, оваловидне крыло, самолет.
История мировой авиации тесно связана с нашей страной. Еще в 1910 году прошлого века инженер Александр Кудашев в Киеве построил первый самолет, способный реально выполнять управляемый полет (когда пилот управляет самолетом с помощью штурвала) .
Также в Киеве начинал свою авиационную карьеру известный на весь мир Игорь Иванович Сикорский. Не менее известный Олег Константинович Антонов, создавший самые большие в мире транспортные самолеты Ан -124 и Ан -225 , которые известны далеко за пределами СССР, также много лет работал на Украине и создал наиболее развит и современный авиационно -научный технический комплекс, который носит его имя - Государственное предприятие им.О.К.Антонова.
Наша страна есть и космической державой, ведь в нашей стране функционирует такие гиганты космической индустрии как КБ « Южное» и « Южмаш » , которые занимаются не только производством ракет -носителей и спутников, но и производят их на серийном заводе. Именно благодаря таким предприятиям Украины участвует во многих международных проектах, таких как проект нового типа двигателей «Вега » (под эгидой Европейского космического агентства), « Sea launch » (запуск ракеты-носителя с морской платформы в Тихом океане) , где украинская ракета Zenit - 3SL используется как основной носитель спутников, переработка межконтинентальных баллистических ракет « Днепр » для запуска малых спутников; проект «Циклон -4» вместе с космическим агентством Бразилии для запусков с космодрома « Алькантара » и многие другие проекты.
В этой статье предлагается новый проект под названием «Воздушный старт». Проект предусматривает пуск ракеты- носителя «Циклон -4» с борта самолета Ан - 225 «Мрия».
Экономическая составляющая проекта
Сама идея пуска ракеты -носителя с борта самолета не нова, ведь еще во времена ХХ века в таких государствах как Советский Союз и Соединенные Штаты Америки ученые разрабатывали проекты на базе различных самолетов, но через многочисленные факторы риска ни один из проектов не получил реализации. Однако идея строительства передвижного космодрома была реализована в международном проекте « Морской старт» . Это переоборудована морская нефтедобывающая платформа, которая находится в нейтральных водах Тихого океана и имеет возможность передвигаться для того, что бы во время пуска ракеты -носителя быть как можно ближе к экватору, ведь каждый градус отклонения от экватора приводит к увеличению скорости на 100 м / с, что негативно сказывается на энергетических возможностях ракеты-носителя.
Благодаря такому транспортировке ракеты -носителя, экономия при запуске ракеты -носителя с борта самолета составляет примерно 2-2,5 миллиона долларов.
Стратегия запуска
Воздушный старт - способ запуска ракет или самолетов с высоты нескольких километров, куда доставляется аппарат для запуска. Средством доставки чаще всего служит другой самолет, но может выступать и воздушный шар или дирижабль
С Воздушного старта следует особо выделить "Воздушный старт на орбиту ". Воздушный старт на орбиту - это метод запуска ракет -носителей и / или космических кораблей высоко в воздухе из реактивных воздушных судов горизонтального взлета как дозвуковых так и сверхзвуковых. Когда этот метод используется для вывода на орбиту имеет чрезвычайные преимущества над традиционным вертикальным запуском ракет, в том числе благодаря уменьшенных массе, силы противодействия и стоимости ракеты.
На земле выполняется загрузка ракеты -носителя с присоединенными несущей поверхностями на самолет с помощью специального подъемного механизма (аналогичным по конструкции с подъемной платформой для орбитального корабля « Буран » , которая использовалась для поднятия груза (Бурана) на высоту 25 метров, опускание его с помощью кранов на высоту, необходимую для загрузки и присоединения корабля к самолету) . Схемы таких устройств существуют, что облегчает воплощение данной разработки в жизнь.
После этих операций самолет взлетает и направляется в район запуска. На границе района запуска самолет должен набрать высоту 10000 м и достичь необходимой (расчетной) скорости (860 км / ч). При достижении таких показателей полета самолет переходит в автоматическую систему управления, выводится на угол тангажа в 10 градусов. В этот момент автоматическая система выполняет разъединение замков, удерживающих ракету - носитель на самолете. Следующим шагом будет отлетом ракеты -носителя и маневрирования самолета. Самолет совершает маневр уклонения со снижением, а ракета -носитель выполняет маневр « горка» . О маневре ракеты -носителя описано ниже. Следует обратиться к маневрированию самолета самолет после отстрела ракеты начинает торможение и снижение с одновременным креном в сторону (левый или правый бок крена зависит от направления ветра в момент отстрела ракеты -носителя от самолета). Ракета после достижения максимальной высоты маневра начинает снижение и набор скорости. Самолет отойдя с траектории ракеты возвращается на аэродром. Ракета с помощью органов управления (элероны, рули высоты, руля поворота) стабилизируется и придерживается заданной траектории. После достижения высоты, когда ракета будет небольшой угол тангажа (по расчету - 9360м) , проводится отстрел несущих поверхностей и выпуск тормозного парашюта. После открытия тормозного парашюта продолжается уменьшение скорости ракеты -носителя и разворот ракеты с выводом ее в вертикальное положение относительно центра тяжести. После выполнения таких действий ракета -носитель запускает основные двигатели первой ступени, отстреливает тормозной парашют и начинает полета штатном режиме.
Аналогичные разработки и стратегии воздушного старта
Автором были рассмотрены только аналоги, которые запускали ракеты массой не менее 15 тонн, ведь именно такие ракеты- носители имеют необходимые энергетические характеристики для коммерческого использования. В 1960-е гг и позже в США были созданы такие, запускаемых с самолетов -носителей, экспериментальные ракетопланы, в том числе первый гиперзвуковой самолет - суборбитальный пилотируемый космоплан North American X -15 , также Bell X -1 , Lockheed D - 21 Boeing X - 43 и др. . Подобные (но не суборбитальные) системы были также во Франции (Ледюк) и других странах. Воздушный старт использовался для отработки космоплана Энтерпрайз в масштабной программе многоразовой транспортной космической системы Спейс шаттл. Первым из детальных проектов АКС с воздушным стартом была нереализованная система « Спираль » 1960- х - 1970-х гг с гиперзвукового самолета- Разгонщики, РН и орбитального самолета. Воздушный старт использовался для полетов дозвукового самолета- аналога его орбитального самолета.
Американские проекты: в США действует система давно реализована Пегас (РН) / L -1011 (самолет) . Разработанная корпорацией Orbital Sciences Corporation . Старт производится с помощью самолета L -1011 фирмы Lockheed Corporation , специально для этого оборудованного. Отделениями ракеты от самолета -носителя происходит на высоте 12 км. Масса носителя - 18500 кг (Pegasus) , 23130 кг (Pegasus XL) Масса полезного груза, выводимого на низкую околоземную орбиту носителем « Пегас » - до 443 кг. Стоимость запуска (на 1994) - 11 млн долларов США. С 1990 по 2008 проведено всего 40 запусков носителя « Пегас » с выводом на орбиту искусственных спутников, из них неудачными были 3 запуска. Разрабатывается другая система и есть и другие проекты АКС.
Самолет Локхид -1011 и ракета-носитель «Пегас»
Российско - украинской проекты: в России предложено детально разработанные проекты АКС БАКС и «Воздушный старт» . В первом проекте космоплан с внешним топливным запускается с борта сверхтяжелого самолета Ан - 225 (325) « Мечта ». Основным элементом второго проекта является специально переоборудованный тяжелый самолет Ан - 124- 100Все « Руслан» , с борта которого на высоте примерно 10 км по разработанной Государственным ракетным центром « КБ им. Макеева » технологии осуществляется так называемый « минометний »старт ракеты -носителя, которая доставляет на расчетную орбиту полезный груз. Существуют также проекты « Бурлак » и другие, в которых РН с ИСЗ запускается с борта различных самолетов -носителей Ту -160 , Ан -124 , Ту - 22М.
Украинские проекты: в Украине с использованием самолета- носителя Ан -225 разработаны проекты АКС «Свитязь » (РН Зенит) АКРК « Орель » и «Лыбидь » (крылатый космоплан) . Самолет -носитель Ан -225 -100 разрабатывается АНТК имени Олега Антонова и является модификацией базового самолета Ан - 225 «Мрия ». На самолет устанавливается специальное оборудование для крепления ракеты -носителя над фюзеляжем, внутри герметичных кабин размещается бортовое стартовое оборудование и операторы, необходимые для осуществления пуска РН. Ракета -носитель «Свитязь » создается на базе узлов, агрегатов и систем ракеты- носителя « Зенит». Она строится по трехступенчатой схеме. Использует нетоксичные компоненты топлива - жидкий кислород и керосин. При выводе космических аппаратов на геостационарную орбиту ракета -носитель комплектуется твердотопливной апогейною степенью.
АКРК « Орель » двухступенчатый авиационно -космический комплекс. В качестве первой ступени такого комплекса будет самолет -носитель разработки Киевского авиационного научно - технического комплекса им. О. К. Антонова Ан - 124 (« Руслан») . Второй ступенью будет ракета -носитель полезной нагрузки разработки Днепропетровского КБ « Южное» , которая должна стартовать с фюзеляжа самолета- носителя.
На первых этапах создания Украинской АКРК « Орель » будет одноразовый космический аппарат. В будущем в космос будут отправляться и возвращаться на Землю также и многократные космические аппараты. В отличие от « Шатла » и « Бурана » , старт ракеты -носителя будет осуществляться не с внешней подвески самолета- носителя, а с его середины, то есть с фюзеляжа. В мире еще не было подобных научно - технических решений. Такая схема запуска на околоземную орбиту полезной нагрузки имеет целый ряд неоспоримых преимуществ. Это и улучшенная аэродинамическая схема АКРК в целом, более высокая безопасность отделения второй ступени в виде ракеты -носителя, более оптимальные технико - экономические показатели, выше скрытность выполнения АКРК задач двойного назначения (как чисто научных и коммерческих, так и специальных, в военных целях) .
Казахско - Русский проект: Казахстан предлагает проект АКС « Ишим » (МиГ -31 + РН) . Проекты АКС с воздушным стартом космопланов были созданы в Германии (Зенгер -2) , Японии (ASSTS) , Китае (прототип Шеньлонг и АКС следующего поколения) и т. д. С помощью воздушного старта запускаются частные суборбитальные космопланы SpaceShipOne , SpaceShipTwo , М -55 и другие подобные проекты. Воздушный старт с аэростата суборбитальной пилотируемой ракеты предусмотрен в проекте Stabilo ARCASPACE Румынии.
Главным конкурентом стратегии запуска, предложенная в работе является русский, с использованием самолета Ан - 124- 100Все, ведь американский аналог имеет в 10 раз меньший вес полезного груза. Главным фактором, который не позволяет воплотить в жизнь и коммерческое использование русский стратегию запуска является пробела « минометного » отстрела ракеты с самолета. Сейчас российские специалисты работают над устранением этой проблемы. Первые запуски запланированы на 2015 год.
Размещение РН в самолете Ан-124 «Руслан».
Тяжелый универсальный транспортный самолет Ан - 225 «Мрия»
Разработка самолета, предназначенного для перемещения крупногабаритных элементов космических систем (в т. ч ВКС « Энергия - Буран ») началось в 1985 году. Первый полет самолета Ан -225 , построенного на Киевском авиазаводе, осуществился 21 декабря 1988 , а 13 мая 1989 Ан -225 уже перевез « Буран » с г.Жуковский на космодром Байконур. На этом самолете было установлено 106 мировых рекордов.
Конструкция самолета
Фюзеляж. Он имеет две палубы: сверху находится кабина экипажа и кабина сопровождающего персонала, бытовые помещения (кухня, гардероб, туалет) , снизу - грузовая кабина. В ней можно размещать грузы массой до 250 тонн. Для обеспечения загрузки и разгрузки используются передний грузолюк и рампа.
Крыло. Крыло изготовлено из длинномерных (до 30 метров) прессованных панелей. Панели соединены между собой титановым креплением, обеспечивает герметичность и высокий уровень сопротивляемости.
Оперение самолета. Двухкилевое. Стабилизатор имеет размах 30 метров, имеет кессон, изготовлен из прессованных панелей и катаных плит из алюминиевых сплавов. Руль высоты имеет шесть секций по три с каждой консоли. Руль высоты - из двух секций на каждом киле.
Шасси. Состоит из двухстоечной передней и четырнадцатистоечной основной опоры шасси. Все Стойки имеют способность раздельного выпуска избежание посадки без выпуска шасси. Также на шасси установлена система контроля массы и центровки. Тормоза - углеродистые.
Двигатели. На самолете Ан -225 установлены двигатели Д- 18Т (стартовая тяга одного двигателя - 23,06 т). Двигатель турбовентиляторный, трехвальной с расходом топлива 0,57 кг кг тяги за год на крейсерском режиме.
Системы. Все системы самолета является высокоавтоматизированными и требуют минимальной внимания экипажа во время полета. Их работоспособность поддерживается 34 бортовыми компьютерами. Пилотажно - навигационный и радиотехнический комплексы обеспечивают управление самолетом в автоматическом и ручном режимах на всех этапах полета, а также обработку и выдачу в бортовые системы самолета и на световые индикаторы в кабине экипажа всей необходимой пилотажно - навигационной информации. Система управления включает в себя электрогидравлическую систему штурвального управления с четырехкратным резервированием и электродистанционной систему управления механизацией крыла с двукратным резервированием. Гидравлический комплекс состоит из четырех основных и двух резервных гидросистем, обеспечивающих функционирование рулевых поверхностей, механизации крыла, поднятие и выпуск шасси, открытие и закрытие люков и дверей.
Идея старта космического аппарата с воздушного носителя регулярно предлагается как способ радикального облегчения доступа человечества в космос. Однако, только одна ракета-носитель использует этот принцип. О том, чем выгоден и какие сложности создает воздушный старт, этот пост.
Немного истории
Ракетные самолёты
Воздушный старт весьма успешно использовался в США после войны для исследования полёта на больших скоростях и высотах. Bell X-1, на котором впервые с мире была преодолена скорость звука, стартовал с подвеса на бомбардировщике B-29:
Решение было очень логичным - использование ракетных двигателей означало небольшой запас топлива, которого бы не хватило для полноценного старта с земли. Модель X-1 получила развитие - X-1A пересек границу в два Маха и исследовал поведение летательного аппарата на больших высотах (до 27 км). Модификации X-1B,C,D,E использовались для дальнейших исследований.
Следующим большим шагом вперед стал ракетный самолёт X-15. Он также стартовал с воздушного носителя - бомбардировщика B-52:
Мощный двигатель развивал тягу 250 килоньютонов (71% от тяги двигателя ракеты Redstone), мог достичь скорости в 7000 км/ч и высоты 80 км. Казалось бы, у США есть две дороги в космос - быстрая и «грязная» на капсулах «Mercury», ракетах «Redstone» и «Atlas» и более долгая, но гораздо более красивая на X-15, X-20 и последующих проектах. Однако, «самолётная» программа оказалась в тени космических полётов, и, несмотря на успешно достигнутые цели, не получила такого блестящего развития, как линейка «Mercury» - «Gemini» - «Apollo»
Нил Армстронг. Летал на X-15, но вовремя покинул проект.
Баллистические ракеты
Альтернативным подходом была разработка баллистических ракет воздушного старта. В конце пятидесятых годов, когда баллистические ракеты требовали несколько часов для подготовки к старту, они проигрывали стратегическим бомбардировщикам в гибкости и времени реакции на боевом дежурстве. Бомбардировщики могли часами барражировать у границ страны противника, и, после команды, могли нанести удар в течение десятков минут, или могли также быстро быть отозваны. А баллистические ракеты имели критически важное преимущество невозможности перехвата. Возникла идея совмещения достоинств двух систем - разработки баллистической ракеты для стратегического бомбардировщика. Так родился проект GAM-87 Skybolt:
Первые испытательные пуски начались в 1961 году, первый полностью успешный пуск состоялся 19 декабря 1962 года. Однако, к этому времени на вооружение ВМФ поступали баллистические ракеты для подводных лодок Polaris, которые могли «барражировать» под водой месяцами. ВВС США разрабатывали твердотопливную ракету Minuteman, показатели которой были сравнимы со Skybolt, но ракета стояла в шахте, готовая к пуску, что было гораздо удобнее. Проект был закрыт.
24 октября 1974 года ракета Minuteman III была в качестве эксперимента сброшена из грузового отсека транспортника C-5:
Испытание было успешно, однако военные не видели необходимости в такой системе, и проект был закрыт. В СССР заметный проект был один, но крайне интересный:
Система из гиперзвукового самолёта-разгонника и орбитального самолёта должна была стартовать с взлетно-посадочной полосы, набирать высоту до 30 км и скорость до 6М (6700 км/ч). Затем орбитальный самолёт вместе с разгонной ступенью на топливной паре фтор/водород отсоединялся и разгонялся самостоятельно до выхода на орбиту. Проект был начат в 1964 году и официально закрыт в 1969 (хотя орбитальный самолёт «подпольно» испытывался как испытатель технологий будущего «Бурана»). Печальнее всего то (почему - об этом ниже), что самолёт-разгонник не был построен и испытан.
Рекомендую на сайте Буран.ру.
Современность
В настоящее время существует одна ракета-носитель воздушного старта, два реализованных проекта суборбитальных самолётов воздушного старта и модели для испытания гиперзвуковых двигателей. Рассмотрим их более подробно:РН Pegasus
Первый пуск - 1990 год, всего 42 пуска, 3 неудачи, 2 частичных успеха (орбита чуть ниже требуемой), 443 кг на низкую орбиту. В качестве воздушного носителя используется модифицированный пассажирский самолёт L-1011 . Отделение от носителя производится на высоте 12 километров и скорости не выше 0,95М (1000 км/ч).
SpaceShipOne
Суборбитальный самолёт воздушного старта. Разрабатывался для участия в конкурсе Ansari X-Prize , совершил в 2003-2004 году 17 полётов, из них три последних - суборбитальные космические полёты до высоты примерно 100 км. Несмотря на оптимистические обещания «в следующие 5 лет в космос смогут слетать около 3 000 человек» проект был фактически остановлен после выигрыша X-Prize, и за уже десять лет никакие космические туристы по суборбитальным траекториям не летали.
SpaceShipTwo
Суборбитальный самолёт воздушного старта. Разрабатывается уже десять лет взамен SpaceShipOne. В настоящее время проходит испытательные полёты, максимальная достигнутая высота на февраль 2014 года - 23 км.
X-43, X-51
Беспилотные аппараты для проверки гиперзвуковых двигателей.
X-43 изначально разрабатывался как масштабная модель будущего космоплана X-30 . Совершил три полёта. Первый в июне 2001 закончился неудачей из-за ошибок в расчетах, которые привели к потере стабилизации разгонной ступени. Второй, в марте 2004 года, прошёл успешно, была достигнута скорость 6,83М. Третий полёт состоялся в ноябре 2004 года, была на 12 секунд достигнута скорость 9,6М.
X-51 разрабатывался для более медленных (~5М), но более длительных полётов. Совершил четыре полёта - относительно успешный первый в мае 2010 года (200 из запланированных 300 секунд на 5М), два неудачных, и полностью успешный (210 секунд на 5М, сколько и планировалось) в мае 2013 года.
Нереализованные проекты
Также существуют нереализованные проекты: МАКС , HOTOL , Бурлак , Vehra , АКС Туполева-Антонова , «Полёт» , Stratolaunch , .Расчеты выгодности воздушного старта
РН Pegasus дает нам очень удобную возможность определить степень выгодности воздушного старта. Дело в том, что РН Minotaur I имеет в качестве третьей и четвертой ступеней вторую и третью ступень «Пегаса», выводит такую же полезную нагрузку, но стартует с земли. Сравнение масс вроде бы заметно в пользу «Пегаса» - ракета воздушного старта весит 23 тонны, а наземного - 36 тонн. Однако, чтобы полноценно сравнить эти ракеты-носители, надо посчитать запас характеристической скорости, которую дают ступени ракет. На материале Encyclopedia Astronautica (данные для Pegasus-XL , данные для Minotaur I) были рассчитаны запасы характеристической скорости ступеней для одинаковой полезной нагрузки:
Документ с расчетами в Google Docs
Результат получился очень любопытный - за счет воздушного старта экономится 12,6 процента характеристической скорости. С одной стороны, это достаточно заметная выгода. С другой стороны, это не так уж много, чтобы вызвать взрывной рост систем воздушного старта.
Обратите внимание на гипотетическое сравнение со «Спиралью». Если бы «Пегас» стоял на самолёте-разгоннике «Спирали», то разделение бы происходило на скорости ~1800 м/с и высоте 30 км, что экономило бы не менее 2000 м/с характеристической скорости. По такому же принципу идёт сравнение с «Минотавром». Обратите внимание, насколько возросла выгода. Отсюда следует вывод, что выгода воздушного старта в наибольшей степени определяется носителем - чем больше скорость и высота разделения, тем выше выгода.
Общие рассуждения о достоинствах и недостатках воздушного старта
Достоинства
Снижение гравитационных потерь . Чем больше начальная скорость, тем меньше начальный угол тангажа ракеты. Гравитационные потери считаются как интеграл от функции угла тангажа, поэтому, чем меньше тангаж к горизонту, тем меньше потери.
Модельный график угла тангажа. Площадь криволинейной трапеции (закрашена красным) - гравитационные потери.
Снижение потерь на аэродинамическое сопротивление
. Давление убывает с высотой экспоненциально:
На высоте 12 км, где стартует «Пегас», давление примерно в 5 раз меньше, чем на уровне моря (~200 миллибар). На высоте 30 км - уже в сто раз меньше (~10 миллибар).
Снижение потерь на противодавление . Ракетный двигатель эффективнее работает в вакууме, где нет внешнего давления, препятствующего расширению и отбрасыванию топлива. УИ одного двигателя на поверхности меньше, чем в вакууме, поэтому старт в разряженной атмосфере снизит потери на противодавление.
Воздушно-реактивный двигатель имеет более высокий удельный импульс . Поскольку окислитель берется «бесплатно» из окружающего воздуха, его не нужно везти с собой, что повышает удельный импульс системы за счет самолёта-носителя.
Возможность использования существующей инфраструктуры . Система воздушного старта может использовать существующие аэродромы, не нуждаясь в стартовых сооружениях. Но системы подготовки к старту (монтажно-испытательный комплекс, склады компонентов топлива, здания управления полётом) строить всё равно нужно.
Возможность старта с нужной широты . Если самолёт-носитель имеет значительную дальность, можно стартовать с меньшей широты для увеличения грузоподъемности или сместиться на нужную широту для создания нужного наклонения орбиты.
Недостатки
Очень плохая масштабируемость . Ракета, которая выводит на НОО 443 кг весит комфортные 23 тонны, которые без особых проблем можно прицепить/подвесить/поставить на самолёт. Однако ракеты, которые выводят хотя бы 2 тонны на орбиту, начинают весить уже 100-200 тонн, что близко к пределу грузоподъемности существующих самолётов: Ан-124 поднимает 120 тонн, Ан-225 - 247 тонн, но он в единственном экземпляре, и новые самолёты фактически уже невозможно построить. Boeing 747-8F - 140 т, Lockheed C-5 - 122 т, Airbus A380F - 148 т. Для более тяжелых ракет нужно разрабатывать новые самолёты, которые будут дорогими, сложными и монструозными (как на КДПВ).
Жидкое топливо потребует доработки носителя . Криогенные компоненты будут испаряться за длительное время взлета и набора высоты, поэтому нужно иметь на носителе запас компонентов. Особенно плохо с жидким водородом, он очень активно испаряется, нужно будет везти большой запас.
Проблемы структурной прочности полезной нагрузки и ракеты-носителя . На Западе спутники достаточно часто разрабатываются с требованием выдерживать только осевые перегрузки, и даже горизонтальная сборка (когда спутник лежит «на боку») для них недопустима. Например, на космодроме Куру РН «Союз» вывозят горизонтально без полезной нагрузки, ставят в стартовое сооружение и присоединяют полезную нагрузку уже там. Что же касается самолёта-носителя, то даже взлет создаст комбинированную осевую/боковую перегрузку. Я уж не говорю о том, что в нестабильной атмосфере т.н. «воздушные ямы» могут серьезно встряхивать комплекс. Ракеты-носители тоже не рассчитывались на полёты «на боку» в заправленном состоянии, наверняка, ни одну существующую РН на жидком топливе нельзя просто погрузить в грузовой люк и выбросить в поток для старта. Нужно будет делать новые ракеты, более прочные, - а это лишний вес и и потеря эффективности.
Необходимость разработки мощных гиперзвуковых двигателей . Поскольку эффективный носитель - это быстрый носитель, обычные турбореактивные двигатели плохо подходят. L-1011 даёт только 4% высоты и 3% скорости для «Пегаса». Но новые мощные гиперзвуковые двигатели находятся на грани нынешней науки, таких ещё не делали. Поэтому они будут дорогими и потребуют много времени и денег на разработку.
Заключение
Аэрокосмические системы могут стать очень эффективным средством доставки грузов на орбиту. Но только если эти грузы будут небольшими (наверное, не больше пяти тонн, если предсказывать с учетом достижений прогресса), а носитель - гиперзвуковым. Попытки создать летающих монстров типа сдвоенного Ан-225 с двадцатью четырьмя двигателями или ещё какой-нибудь сверхтяжелый образец победы техники над здравым смыслом - это тупик на нынешнем уровне наших знаний.Для навигации: посты по тегу
М.Н. Авилов, к.т.н.
Тридцать лет (1955-1985) В.П.Макеев возглавлял КБ машиностроения (ныне Государственный ракетный центр "КБ им. акад. В.П. Макеева"). КБ машиностроения были созданы ракетные комплексы морских стратегических ядерных сил СССР - ракетный щит морского базирования. Главный конструктор ракетного комплекса - организатор работы и взаимодействия многих коллективов специалистов и предприятий, режиссер внедрения в создаваемую технику новых идей, технических решений и технологий. Под руководством главного конструктора, наделенного такими качествами, складываются коллективы специалистов и кооперации предприятий (НИИ, заводов), создающих и изготавливающих уникальные системы и комплексы оружия. Виктор Петрович Макеев - главный, а затем генеральный конструктор КБ машиностроения сумел организовать такие коллективы специалистов и кооперации предприятий, которыми под его руководством были созданы все стратегические комплексы БРПЛ ВМФ, последние из которых (Д-9Р, Д-9РМ и Д-19) и ныне находятся на вооружении и стоят на страже интересов нашего отечества.
Первый ракетный комплекс морского базирования с баллистическими ракетами (БР) Р-11ФМ, стартующими с находящейся в надводном положении ПЛ, был принят на вооружение ВМФ СССР в 1959 г. Дальность стрельбы первой морской БР составляла 150 км, ее стартовая масса равнялась пяти с половиной тоннам, масса боевого блока - 1100 кг. Длина ракеты - 10,3 м, ее диаметр - 0,88 м (размах стабилизаторов - 1,75 м). На дизель-электрической ПЛ пр. АВ611 имелось две ракетных шахты диаметром 2,4 м.
Через десять лет после принятия на вооружение первого комплекса БРПЛ, в 1969 г., с наземного стенда начались совместные детные испытания комплекса Д-9 с БР (Р-29) подводного старта (с глубины 50 м) и межконтинентальной дальности стрельбы. В 1974 г. комплекс Д-9 приняли на вооружение ВМФ. Дальность стрельбы ракеты Р-29 составляла 8000 км, при стартовой массе 33,3 т, максимальная забрасываемая масса 1000 кг, длина ракеты 13 м, диаметр ракеты 1,8 м. На ПЛ пр. 667Б размещалось 12 пусковых ракетных шахт диаметром 2,4 м (на ПЛ пр. 667БД было 16 шахт).
Сравнение ракет показывает колоссальный скачок, достигнутый в их тактико-технических характеристиках. Одна из основных характеристик - дальность стрельбы - возросла почти в 55 раз при увеличении стартовой массы ракеты всего в шесть раз, диаметра - в два раза и длины ракеты - на 2,7 м. При этом пусковая ракетная шахта увеличилась только по высоте пропорционально длине ракеты. Это оказалось возможным благодаря решению ранее целого ряда проблем при создании двух других комплексов - Д-4 (принят на вооружение в 1963 г.) и Д-5 (1968 г.).
В комплексе Д-4 с ракетой Р-21 были решены и отработаны следующие вопросы подводного старта:
Однако количество ракет Р-21 на ПЛ не превышало трех. В 1958-1960 гг. в ЦКБ-18 велись проектные проработки АПЛ пр. 667, вооруженной комплексом Д-4, с размещением восьми ракет Р-21. Проект отличался оригинальностью: ракеты размещались в шахтах четырех блоков в горизонтальном положении, по две в каждом блоке. Одна пара блоков с шахтами для ракет находилась в носовой части ПЛ, другая - в кормовой. В каждой паре блоков один блок с двумя шахтами размещался вдоль правого борта, другой - вдоль левого. Блоки каждой пары были жестко связаны полой осью (трубой), расположенной перпендикулярно диаметральной плоскости корпуса лодки. Эта ось могла поворачиваться вместе с блоками на 90°, и таким образом шахты с ракетами из походного горизонтального положения перед предстартовой подготовкой приводились в вертикальное положение.
Уже на начальном этапе работы стали выявляться технические проблемы, решение и реализация которых показали неоправданность дальнейшей разработки этого проекта, и работы были прекращены. Однако проблема увеличения количества размещаемых на ПЛ ракет оставалась для ВМФ вопросом первостепенной важности. Решение было тесно связано с возможностью существенного снижения габаритов БР при одновременном увеличении дальности стрельбы.
Как только пути решения были найдены, в 1962 г. было принято решение о разработке комплекса Д-5 с малогабаритной одноступенчатой БР Р-27 средней дальности стрельбы 2500 км. Комплекс с боекомплектом из 16 ракет, размещаемых в вертикальных шахтах, предназначался для вооружения РПКСН пр. 667А. При создании комплекса Д-5 разработчиками были предложены и отработаны следующие нетрадиционные пути обеспечения малогабаритности ракеты:
Также была создана ракетно-стартовая система, позволяющая максимально приблизить размеры ракеты к размерам пусковой шахты ПЛ. Вместе с тем дальность стрельбы этих БРПЛ хотя и возросла (Р-21 - 1420 км, Р-27 - 2500 км), но оставалась на уровне, который ограничивал возможности стратегических ядерных сил ВМФ. Поэтому в 1964 г. началась разработка комплекса Д-9 с ракетой Р-29 - первой межконтинентальной БР морского базирования.
Минимальные габариты двухступенчатой ракеты были достигнуты за счет "утопления"* двигателей, исключения межбаковых отсеков (как у Р-27), исключения межступенчатого отсека путем размещения двигателя 2-й ступени в баке окислителя 1-й ступени и разделения ступеней газом бака при срабатывании детонирующего удлиненного заряда. Габариты Р-29 позволяли разместить на РПКСН пр. 667Б и 667БД 12 и 16 БР соответственно.
* - Прим. авт. При "утопленной" схеме двигатели ракеты располагаются в баках окислителя (горючего).
Навигационное обеспечение ПЛ в 1960-е гг. не могло обеспечить реализацию приемлемой точности стрельбы межконтинентальными БР с инерциальной системой управления традиционными способами. Для решения этой задачи на борту Р-29 применили систему астрокоррекции и высокоточные гироскопические устройства, работающие в вакууме. Выработка необходимых данных по обеспечению точности стрельбы потребовала применения высокопроизводительных малогабаритных цифровых вычислительных систем и специального математического обеспечения. Астрокоррекция определила принципиально новые технические решения по компоновочной схеме ракеты, а также принципы организации предстартовой подготовки.
Разработка комплекса Д-9 велась с учетом возможного развертывания вероятным противником системы ПРО. Р-29 стала первой БРПЛ, оснащенной средствами преодоления ПРО. Высокие темпы совершенствования оружия требовали напряженной работы коллективов предприятий-разработчиков, НИИ промышленности и ВМФ. Роль КБМ в этом процессе была определяющей. Испытания и внедрение в эксплуатацию комплексов Д-4 и Д-5 достаточно наглядно выявили отдельные технические проблемы, решение которых были необходимо для повышения ТТХ перспективных комплексов БРПЛ. На основе опыта работ по этим комплексам мы считали необходимым разрешить следующие проблемы:
Группа специалистов Института вооружения ВМФ (28-й НИИ МО) в составе В.А. Емельянова, А.Б. Абрамова, М.Н. Авилова и В.В. Казанцева провела необходимые исследования, разработав принципы построения и сформулировав предложения но реализации в комплексе системы компенсации динамических ошибок от качки, рыскания и орбитального движения ПЛ при горизонтирования бортовых гироприборов в процессе предстартовой подготовки и обеспечения технической возможности наведения БР при любом курсе ПЛ, а также по созданию системы документирования (было разработано соответствующее ТТЗ). Хорошие творческие и рабочие отношения и контакты Института вооружения ВМФ с НИИ Автоматики (НИНА) и КБМ в немалой степени способствовали реализации идей и предложений по эти вопросам в комплексах БРПЛ межконтинентальной дальности стрельбы.
Наземная отработка и испытания ракеты Р-29
В 1968 г. полным ходом шла отработка опытных образцов опытных частей комплекса корабельных и бортовых систем управления на комплексном стенде в КБМ и на предприятиях-разработчиках отдельных систем. Одновременно в КБМ с использованием универсальных вычислительных средств для отработки принятой схемы работы и взаимодействия бортовых систем проводилось моделирование траектории полета ракеты Р-29 с решением принципиально новых задач по обеспечению астрокоррекцин траектории БСУ в полете при различных условиях пуска. Позже в специальном постановлении правительства указывалось на необходимость в целях сокращения затрат и времени на проведение летных испытаний максимально использовать этап наземной отработки, а на летные испытания выносить лишь то, что в полной мере можно испытать и проверить только при летной отработке.
Вообще, БР проходит этапы наземной отработки и испытаний на полигонах. На этапе испытаний пусками с головной ПЛ испытывается и проверяется работа систем комплекса, включая ракету, их взаимодействие с системами ПЛ в условиях, максимально приближенных к реальной эксплуатации. После завершения этого этапа испытаний дастся заключение о возможности принятия комплекса на вооружение. В условиях полигонов предусмотрены следующие этапы:
Каждый из этапов испытаний требует подготовки МТО, организации четкого взаимодействия различных служб полигонов и предприятий-разработчиков комплекса при проведении работ, по результам которых дается заключение о возможности перехода к следующему этапу. Как уже отмечалось, Р-29 была первой двухступенчатой межконтинентальной ракетой, поэтому бортовая аппаратура, ее работа и размещение на ракете, а также отдельные ее устройства принципиально отличались от разработанных ранее. В связи с реализацией астрокоррекции траектории полета в интересах обеспечения заданной точности стрельбы существенно увеличился объем задач, решаемых в полете бортовой аппаратурой. Все задачи, в том числе и стабилизации ракеты, практически решались бортовым цифровым вычислительным комплексом (БЦВК). Цифровую технику впервые применили на борту ракеты Р-27К, предназначенной для стрельбы по морским подвижным целям и принятой в опытную эксплуатацию в 1975 г. Р-29 стала второй БРПЛ с цифровой аппаратурой разработки НИНА.
Из-за несовершенства технологии изготовления возникали проблемы с обеспечением надежности БЦВК. Предприятию-разработчику и предприятию-изготовителю вместе с головным разработчиком ракетного комплекса (КБМ) и Институтом вооружения ВМФ пришлось сделать много для отработки технологии, испытаний и отработки БЦВК в целом для достижения приемлемых показателей надежности. Во время испытаний и учебно-боевых пусков ракет межконтинентальной дальности крайне необходимо принятие специальных мер, исключающих отклонение БР от заданнойт раектории и падение ракеты или ее частей на территориях за пределами установленных опасных зон.
 БР-21
(цельносварной корпус из нержавеющей стали, классическая
компоновка с межбаковым и хвостовым отсеками): 1 - приборный отсек; 2 -
межбаковый отсек; 3 - хвостовой отсек. БР-27
(цельносварной корпус из алюминиевого сплава, схема
"утопленного" двигателя без межбакового и хвостового отсеков): 1 -
днище-приборный отсек; 2 - амортизатор; 3 - вафельное оребрение; 4 -
двойное разделительное днище; 5 - "утопленный" двигатель; 6 -
днище-рама двигателя. Р-29 (цельносварный корпус из алюминиевого сплава, без межступенчатого отсека): 1 - днище-ниша ГЧ; 2 - двойное разделительное днище; 3 - днище-рама двигателя; 4 - детонационный удлинительный заряд разделения ступеней; 5 - "утопленный" двигатель второй ступени (ликвидация межступенчатого отсека); 6 - вафельное оребрение; 7 - двойное разделительное днище; 8 - "утопленный" двигатель первой ступени; 9 - днище-рама двигателя. |
Для обеспечения безопасности Р-29 и все последующие БРПЛ при испытательных и учебно-боевых пусках оснащались системой аварийного подрыва ракеты (АПР), разработанной КБМ. На Р-29 система АПР размещалась в корпусе боевого блока (которым БР оснащаются для испытательных и учебно-боевых пусков). При отклонении ракеты по каким-либо причинам от заданной траектории на величину более допустимой, система АПР получает от бортовой гироплатформы сигнал, по которому формируются команды на ликвидацию ракеты путем задействования штатных пиросредств на разделение ее отделяемых элементов (например, ступеней). Особенность системы АПР состоит в том, что при нормальном полете ракеты она не работает (разработчики даже шутили: о ее существовании не вспоминают как при успешном, так и при неудачном пуске).
Этап бросковых испытаний полномасштабных макетов Р-29 на южном полигоне ВМФ в районе м. Фиолент был успешно завершен в начале 1968 г. Далее предстоял этап заводских стендовых испытаний ракеты для совместных летных испытаний (СЛИ) с наземного стенда на северном флотском полигоне.
Заводские стендовые испытания
В начале сентября 1968 г. автора командировали для работы в комиссии по заводским стендовым испытаниям ракеты Р-29, которые проводились на Красноярском машиностроительном заводе - изготовителе ракет. Испытания проводились на бортовой аппаратуре, которой комплектовалась первая ракета для СЛИ с наземного стенда. По прибытии на "Красмаш" представился, как это было принято, районному инженеру военного представительства капитану 1 ранга Ф.И. Новоселову (в 1969 г. его назначили начальником УРАВ ВМФ, а в начале 1980-х гг. - начальником кораблестроения и вооружения ВМФ). Председателем комиссии по стендовым испытаниям был начальник отделения КБМ Л.М. Косой, а зам. председателя - В.И. Шук. Рабочую группу от КБМ возглавлял А.И. Кокшаров. В работе комиссии по заводским стендовым испытаниям принимали участие: от НИИ Автоматики - А.И. Бакеркин, от НИИАП - В.С. Митяев и К.А. Хачатрян, от ЦКБ "Геофизика" - В.П. Юшков, от Красноярского машиностроительного завода - Л.А. Ковригин и В.Н. Харкин.
С Л.М.Косым мне довелось познакомиться в 1961 г., в период подготовки к совместным испытаниям комплекса Д-4. Он в то время был начальником отдела и курировал работу предприятий-соисполнителей разработчиков системы управления комплекса. В дальнейшем с ним приходилось взаимодействовать в процессе работ по комплексам Д-9, Д-19 и Д-9РМ (тогда он стал зам. главного конструктора). Лейб Мейерович - человек общительный, доброжелательный, но достаточно жесткий в проведении технической политики головного разработчика. Он был идеологом организации многих работ по системе управления. Когда он вел совещания главных конструкторов предприятий-соисполнителей по поиску решений технических проблем, возникающих в процессе разработки системы управления комплекса оружия, при множестве разногласий всегда находил и предлагал пути ее решения, примиряя и заинтересовывая всех участников работы. Когда же обстановка на совещании накалялась, Л.М. Косой умудрялся так пошутить, что эмоции затухали, совещание переходило в деловое русло, и, как правило, вырабатывалось конструктивное решение вопроса. При разборе и выявлении причин неуспешности пусков, неисправностей в системах при испытаниях Лейб Мейерович с самого начала предлагал работать в направлении, приводящем к положительным результатам. А это возможно только при отличном (до деталей) знании матчасти и организации взаимодействия систем комплекса и системы измерений.
По время перерывов в работе появлялась возможность знакомиться с работой цехов, в которых изготавливались элементы корпуса ракеты, с технологией, в частности - с использованием при их изготовлении механического и электрохимического фрезерования. Удалось хорошо узнать конструкцию ракеты. Заводские стендовые испытания проводились в сборочном цехе и прилегающих к нему помещениях. Цех представлял собой хорошо освещенное помещение величиной примерно с футбольное поле. В то время там шла сборка ракет 8К65, использовавшихся для запуска спутников связи "Молния", и нашей Р-27. По сравнению с 8K65 P-27 и P-29 воспринимались как спичка по сравнению с толстым карандашом и в огромном сборочном цехе были малозаметны.
В связи со сложностью монтажа и демонтажа бортовой аппаратуры в приборном отсеке** P-29 при высоком коэффициенте его заполнения испытания проводились в два этапа. На первом этапе бортовая аппаратура располагалась на специальных стеллажах и соединялась сменными кабелями с рулевыми машинами и другими управляемыми элементами, которые расположены на ракете (вне приборного отсека). Это позволило при обнаружении нарушений в работе и монтаже аппаратуры иметь к ней легкий доступ, а при необходимости - и быстро заменять приборы. После проверки монтажа и отработки взаимодействия приборов и их взаимодействия с контрольно-проверочной аппаратурой (КПА) бортовая аппаратура устанавливалась в приборный отсек ракеты, а затем проводилась проверка (испытания) работы аппаратуры в сборе в составе приборного отсека. После этого приборный отсек соединялся с агрегатами ракеты и проводилась проверка функционирования БСУ в составе ракеты. При проверках контролируемые параметры фиксировались системой телеметрии без излучения в эфир. В целях маскировки телеметрируемая информация передавалась по кабелю (это отступление от реальных условий позже привело к необходимости доработки кабельных связей в приборном отсеке в условиях полигона).
** - Прим. авт. Приборный отсек Р-29 представляет собой отдельную конструкцию и устанавливается на ракету после монтажа, проверки установленной в нем аппаратуры и стыковки с боевым блоком. Для обеспечения высокого коэффициента наполнения отдельные приборы имели сложную форму, например, в виде части тора.
В декабре 1968 г. заводские стендовые испытания завершились и был подписан акт о готовности первой ракеты P-29 к отправке на Государственный центральный морской полигон (ГЦМП) для СЛИ с наземного стенда. В январе следующего года в Миассе Совет главных конструкторов, собравшийся в КБМ, рассмотрел вопрос о готовности и принял решение о начале летных испытаний ракеты комплекса Д-9 с наземного стенда. В то время в Миассе гостиница "Нептун" еще только строилась (по теме Д-9 специально для этой цели были выделены средства), а существующая была небольшой, поэтому часть прибывших на Совет главных конструкторов представи телей разместили по частным квартирам. Помнится, сотрудники ЦНИИ-28 С.З. Премеев, В.К. Шипулин, Ю.П. Степанков и я жили в однокомнатной квартире жилого дома напротив строящейся гостиницы, а В.М. Латышев и А.А. Антонов - в абортарии поликлиники, среди медицинского оборудования.
Совместные летные испытания с наземного стенда
Испытания P-29 с наземного стенда начались на ГЦМП в марте 1969 г. и завершились в конце 1970 г. Председателем Госкомиссии был начальник ГЦМП контр-адмирал Р.Д. Новиков, техническим руководителем испытаний - главный конструктор КБМ В.Н. Макеев. Членами Госкомиссии от НИИ Вооружения ВМФ были В.К. Свистунов и H.П. Прокопенко. В состав постоянного контингента наших сотрудников на испытаниях входили: В.К. Свистунов - ведущий по комплексу Д-9 от ВМФ и секретарь Госкомиссии, С.З. Еремеев, С.Г. Вознесенский, М.Н. Авилов, В.А. Колычев и Ю.П. Степанков. Л.С. Авдонин и В.К. Шипулин возглавляли группу анализа, в задачи которой входили организация анализа результатов пуска, доклад Госкомиссии о результатах пуска и составление отчета по пуску. Другие специалисты приезжали для решения конкретных вопросов, возникавших в процессе испытаний (В.А. Воробьев, В.В. Никитин, А.А. Антонов, В.Ф. Быстров, А.С. Paeевский, А.Б. Абрамов, В.Е. Герцман).
В марте 1969 г. автора направили в командировку на испытания P-29 с наземного стенда (там уже работали В.К. Свистунов и В.А. Емельянов). Наземный стенд, техническая позиция для подготовки ракет и гостиница для испытателей размещались в нескольких десятках километров от Северодвинска, неподалеку от п. Нёнокса.*** Работы с ракетой на техпозиции шли полным ходом, но пуск первой ракеты P-29 с наземного стенда задерживался в связи с необходимостью доработки кабелей в приборном отсеке ракеты. При работе телеметрии с излучением в эфир на полигоне обнаружили влияние излучения телеметрического канала на работу БЦВК, что было вызвано применением неэкранированных кабелей в линиях связи БЦВК с другой аппаратурой.
*** - Прим. авт. В поселке была большая деревянная церковь, построенная (что называется, без единого гвоздя) в 1727 г. - это единственный сохранившийся пятишатровый храм.
После завершения всех работ с ракетой и системами наземного стенда они были приведены в готовность к пуску. Заслушав доклады о готовности главного конструктора и начальников служб полигона. Госкомиссня утвердила полетное задание и приняла решение о времени пуска. Первый пуск с наземного стенда прошел успешно, подтвердив правильность технических решений по принципиально новым задачам и по их реализации в бортовой аппаратуре, в т.ч. по астрокоррекции, цифровому автомату стабилизации, БЦВК, по динамике разделения на траектории элементов ракеты (ступеней, астрокупола и переднего отсека, состоящего из приборного отсека и ГЧ).
Успех первого пуска вызвал подъем моральных, душевных и физических сил испытателей - многолетний труд коллективов многих предприятий и организаций создателей первой межконтинентальной БРПЛ увенчался успехом! Но это лишь первый практический шаг. Испытатели знают, что путь к успеху всегда лежит через преодоление ошибок, освоение новых технических, технологических, организационных, эксплуатационных факторов, которые сопутствуют созданию новой сложной техники. Особая роль в летных испытаниях отводится специалистам-"комплексникам", хорошо знающим работу и взаимодействие всех испытываемых систем. На таких испытаниях, как правило, выявляются неисправности, сбои и отказы в работе и взаимодействии испытываемых систем, обусловленные технологическими, конструктивными, производственными и эксплуатационными факторами. Основная задача "комплексника" состоит в умении по полученной в процессе испытаний информации (от измерительных средств или по факту нарушения нормальной работы) об отклонениях от нормального функционирования испытываемой техники быстро и как можно точнее установить, какие элементы, устройства, аппаратура, процессы могли быть причинами такого отклонения. Это необходимо для определения конкретного "виновника" и возможных причин, вызвавших отклонение. При необходимости привлекаются "узкие" специалисты, и вырабатываются рекомендации для оперативного устранения и исключения повторения выявленных отклонений.
Время, затраченное на поиск и устранение причин отклонения от нормальной работы испытываемой техники, в конечном итоге влияет на продолжительность испытаний, сроки проведения которых жестко определены и ограничены. Программой летных испытаний с наземного стенда было предусмотрено 16 пусков. Первые три, шестой, седьмой, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый и пятнадцатый пуски были успешными. На четвертом, пятом и десятом пусках в полете произошел отказ БЦВК, на восьмом - преждевременный сброс астрокупола, на девятом - не прошел сигнал от контакта подъема ракеты, на четырнадцатом - не прошло стравливание воздуха из приборного отсека. При всех этих неуспешных пусках сработала система АПР. Причиной половины неудач (4-й, 5-й и 10-й пуски) явилась недостаточная надежность БЦВК, что послужило поводом для резкой активизации работ, направленных на повышение надежности цифровой техники. Принятые меры обеспечили требуемый уровень надежности уже к этапу летных испытаний комплекса с ПЛ. Вторая половина (8-й, 9-й и 14-й пуски) выявила недочеты, которые не удалось обнаружить при наземной отработке. Замечания, выявленные при успешных пусках, также дали информацию для доработки отдельных систем и их злементов.
Один пуск при испытаниях с наземного стенда не состоялся. Он планировался в самом конце декабря, в канун Нового 1970-го года. Подготовка ракеты на техпозиции прошла без особых замечаний. Ракету погрузили в шахту наземного стенда, провели регламентные проверки, и Госкомиссия приняла решение о пуске. В день пуска задействовали все службы полигона и боевого ноля, обеспечивавшие пуск. Время пуска, как обычно, было вечерним. Участники испытаний заняли свои места. В.П. Макеев в бункере наблюдал ход предстартовой подготовки. Автоматическая предстартовая подготовка завершилась выдачей команды на запуск двигателя ракеты, но он не запустился. Ракета осталась в шахте стенда. Как и предусмотрено в таких случаях, автоматически прошло аварийное выключение двигателя (АВД). Пуск был отменен. Перед испытателями поставлен вопрос, обычный для них по форме (в чем причина?) и конкретный по содержанию (причина незапуска двигателя ракеты). Сразу анализируются возможные причины незапуска двигательной установки ракеты. В результате анализа было установлено, что наиболее вероятной причиной незапуска ДУ могло быть несрабатывание механизма предохранения запуска ДУ первой ступени. Это предположение подтвердилось. Для выявления причин несрабатывания механизма предохранения и выработки предложений по обеспечению нормальной работы этого механизма назначили рабочую группу. Автору было поручено представлять в этой рабочей группе Институт вооружения ВМФ.
Новый год встречали в Нёноксе. В столовой были накрыты новогодние столы. В.П. Макеев коротко дал оценку результатам проведенных работ, сказав о задачах испытателей в будущем году, затем поздравил всех с Новым годом. В январе рабочая группа переместилась в КБ химического машиностроения в Москве) к главному конструктору А.М. Исаеву. Об А.М. Исаеве рассказывали, например, что у него на предприятии в столовой нет специального салона для руководства (по этому поводу над ним иногда подтрунивали его коллеги - главные конструкторы других предприятий). Во время пребывания в КБХМ можно было в этом убедиться. А.М. Исаев обедал в общем зале самообслуживания.
Рабочая группа установила причину несрабатывания механизма предохранения: оказалось, что было допущено отклонение в технологии термообработки подвижного элемента механизма. Оно послужило причиной заклинивания подвижного элемента во время предстартовой подготовки - при подаче команды на взведение механизма предохранения он не сработал, из-за чего при подаче команды на запуск ДУ не запустился двигатель. Мы разработали предложения, реализация которых исключала несрабатывание механизма предохранения. Дальнейшие испытания и эксплуатация ракеты Р-29 никаких отклоненпй от нормальной работы механизма предохранения не выявили.
Благодаря четкости и хорошей организации учета и устранения всех замечаний, неисправностей, доработок, основной график выполнения пусков ракет с наземного стенда соблюдался. Испытатели, проявившие при испытаниях хорошее знание матчасти, что способствовало оперативному выявлению и устранению причин неисправностей и замечаний, всегда поощрялись В.П. Макеевым, который очень ценил наблюдательность и способность к анализу возникающих при работе с испытываемой техникой ситуаций. Помнится, при регламентных проверках ракеты в шахте наземного стенда на определенной секунде проходил отбой режима проверки. Возможная причина была определена и устранена в наземной аппаратуре системы управления. В журнале сделали соответствующую запись. Проверки и пуск этой и следующей ракеты прошли нормально, но при проверках очередной ракеты прошел отбой режима. Несколько дней искали причину, аналнзнровали схемы. Безуспешно. А время шло. При разборах отклонений от нормы при функционировании испытываемых систем В.П. Макеев всегда внимательно выслушивал мнения и предложения испытателей. Начальник отдела КБМ Павел Сергеевич Колесников, сопоставляя работу схемы наземной аппаратуры системы управления при сбое режима проверки очередной ракеты и при отбое режима проверок, возможная причина которою была ранее устранена, установил схемную связь между этими событиями. В схеме и в аппаратуре сделали необходимые изменения, и работа пошла. В.П. Макеев выразил благодарность П.С. Колесникову. Вскоре его назначили зам. главного конструктора КБМ, и в этой должности он весьма успешно работал до выхода на пенсию.
В мае 1970 г. летные иснытания Р-29 с наземною стенда подошли к завершению. Остался 16-й пуск, который должен был быть последним по программе этапа. После этого должно приниматься решение о возможности перехода к этапу СЛИ с ПЛ. На Госкомиссии заслушали доклады главного конструктора и служб полигона о готовности, принято решение. Время пуска, как всегда было вечернее, около 20-21 часа но московскому времени. Было светло. Участники испытаний, не занятые на стартово позиции и в пункте записи и воспроизведения телеметрической информации, находились на измерительном пункте в километре от стартовой позиции. Туда поступала информация о ходе предстартовой подготовки и о полете ракеты. Предстартовая подготовка прошла без замечаний, пуск состоялся, но ракета, поднявшись на десяток метров над стендом, рухнула на землю. Как потом выяснилось, двигатель не вышел на режим. С измерительного пункта наблюдали высоко взметнувшийся столб пламени и дыма с грибовидным облаком над ним - произошло практически мгновенное слияние и возгорание около 30 тонн компонентов топлива ракеты. Аварийным пуском испытания завершиться не могли...
После аварийного пуска в клубе полигона прошло собрание участников испытаний, выступил В.П. Макеев. Он обрисовал сложность положения, попросив всех быть внимательным при исполнении своих обязанностей и в выявлении причин аварии, добавив, что испытания с наземного стенда необходимо продолжить. После него к собравшимся обратился главный конструктор ЖРД А.М. Исаев, сказав, что специалисты его предприятия должны во всем разобраться и принять меры, исключающие возможность повторения подобной ситуации. Затем на трибуну вышел замполит полигона. При первых его словах упал портрет Ленина, висевший на сцене за его спиной. Ситуация была комической, но серьезность обстановки и происходящего не позволяла даже улыбнуться. Объявили перерыв.
Перерыв был сделан и в испытаниях ракеты с наземною стенда. Площадка вокруг шахты стенда была загазована токсичными компопентами топлива, почва и останки ракеты парили несколько суток. Бункер с аппаратурой вблизи стенда (присутствие людей в этом бункере при предстартовой подготовке и пуске не допускалось) был также загазован по тоннелям, в которых были проложены кабели н арматура из шахты стенда. Бункер, из которого осуществлялось управление предстартовой подготовкой и пуском, находился дальше от стенда и был связан со стендом через ближний к стенду бункер. Люди и аппаратура в этом бункере не пострадали. Для проведения работ по приведению стенда и рабочее состояние требовалась дегазация местности, всех коммуникаций стенда, кабелей, аппаратуры и помещения ближнего бункера. Дня через два после аварии мы пошли посмотреть издали на стенд и останки ракеты. В это время подъехал В.П. Макеев и с края площадки изучающе долго рассматривал стенд и все, что его окружало. Было принято решение четыре ракеты с этапа ПЛ передать для продолжения и завершения испытаний с наземного стенда. Все летние месяцы шла работа по дегазации стенда, аппаратуры, местности и по подготовке стенда к продолжению испытаний.
Последние четыре пуска с наземного стенда прошли практически без замечаний. В ноябре 1970 г. был составлен отчет Госкомиссии о выполнении программы испытаний ракеты Р-29 комплекса Д-9 с наземного стенда и принято решение о возможности перехода к этапу совместных летных испытаний комплекса Д-9 с ПЛ. В декабре 1972 г. успешно завершились совместные летные испытания комплекса Д-9 залповой стрельбой (четырехракетным залпом) с головного РПКСН пр. 667Б, и 13 марта 1974 г. комплекс был принят на вооружение ВМФ. А 3 июля 1981 г. впервые в мировой практике была выполнена залповая стрельба стратегическими БРПЛ из высокоширотного района Северного Ледовитого океана, покрытого сплошными льдами. Двухракетный залп ракетами Р-29Д из надледного положения произвел РПКСН пр. 667Б.
В котором отсутствует тяга либо управляющая сила и момент, называется баллистической траекторией. Если механизм, приводящий в действие объект, остается рабочим на протяжении всего времени передвижения - он относится к ряду авиационных либо динамических. Траекторию самолета во время полета с выключенными двигателями на большой высоте также можно назвать баллистической.
На объект, который передвигается по заданным координатам, действует лишь механизм, приводящий тело в действие, силы сопротивления и тяжести. Набор таких факторов исключает появление возможности к прямолинейному движению. Данное правило работает даже в космосе.
Тело описывает траекторию, которая подобна эллипсу, гиперболе, параболе либо окружности. Последние два варианта достигаются при второй и первой космических скоростях. Расчеты для движения по параболе или окружности проводятся для определения траектории баллистической ракеты.
Учитывая все параметры при запуске и полете (массу, скорость, температуру и т. д.), выделяют следующие особенности траектории:
- Для того чтобы запустить ракету как можно дальше необходимо подобрать правильный угол. Наилучшим является острый, около 45º .
- Объект имеет одинаковую начальную и конечную скорости.
- Тело приземляется под таким же углом, как и запускается.
- Время движения объекта от старта и до середины, а также от середины до финишной точки является одинаковым.
Свойства траектории и практические значения
Движение тела после прекращения влияния на него движущей силы изучает внешняя баллистика. Данная наука предоставляет расчеты, таблицы, шкалы, прицелы и вырабатывает оптимальные варианты для стрельбы. Баллистическая траектория пули - это кривая линия, которую описывает центр тяжести объекта, находящегося в полете.
Так как на тело влияют сила тяжести и сопротивления, путь, который описывает пуля (снаряд), образует форму кривой линии. Под действием приведенных сил скорость и высота объекта постепенно снижается. Различают несколько траекторий: настильную, навесную и сопряженную.
Первая достигается при использовании угла возвышения, который является меньшим, нежели угол наибольшей дальности. Если при разных траекториях дальность полета остается одинаковой - такую траекторию можно назвать сопряженной. В случае, когда угол возвышения больше, чем угол наибольшей дальности, путь приобретает название навесного.
Траектория баллистического движения объекта (пули, снаряда) состоит из точек и участков:
- Вылета (например, дульный срез ствола) - данная точка является началом пути, и, соответственно, отсчета.
- Горизонта оружия - этот участок проходит через точку вылета. Траектория пересекает ее дважды: при выпуске и падении.
- Участка возвышения - это линия, которая является продолжением горизонта образует вертикальную плоскость. Данный участок носит название плоскости стрельбы.
- Вершины траектории - это точка, которая находится посредине между начальной и конечной точками (выстрела и падения), имеет наивысший угол на протяжении всего пути.
- Наводки - мишень или место прицела и начало движения объекта образуют линию прицеливания. Между горизонтом оружия и конечной целью формируется угол прицеливания.
Ракеты: особенности запуска и движения
Различают управляемые и неуправляемые баллистические ракеты. На формирование траектории также влияют внешние и наружные факторы (силы сопротивления, трения, вес, температура, требуемая дальность полета и т.д).
Общий путь запущенного тела можно описать следующими этапами:
- Запуск. При этом ракета переходит в первую стадию и начинает свое движение. С этого момента и начинается измерение высоты траектории полета баллистической ракеты.
- Приблизительно через минуту запускается второй двигатель.
- Через 60 секунд после второго этапа запускается третий двигатель.
- Далее тело входит в атмосферу.
- В последнюю очередь происходит взрыв боевых головок.
Запуск ракеты и формирование кривой передвижения
Кривая передвижения ракеты состоит из трех частей: периода запуска, свободного полета и повторного входа в земную атмосферу.
Боевые снаряды запускаются с фиксированной точки переносных установок, а также транспортных средств (судов, субмарин). Приведение в полет продолжается от десятых тысячных секунд до нескольких минут. Свободное падение составляет наибольшую часть траектории полета баллистической ракеты.
Преимуществами запуска такого приспособления являются:
- Продолжительное время свободного полета. Благодаря этому свойству существенно уменьшается расход топлива в сравнении с другими ракетами. Для полета прототипов (крылатых ракет) используются более экономичные двигатели (например, реактивные).
- На скорости, с которой движется межконтинентальная орудие (примерно 5 тыс. м/с), перехват дается с большой сложностью.
- Баллистическая ракета в состоянии поразить цель на расстоянии до 10 тыс. км.
В теории путь передвижения снаряда - это явление из общей теории физики, раздела динамики твердых тел в движении. Относительно данных объектов рассматривается передвижение центра масс и движение вокруг него. Первое относится к характеристике объекта, совершающего полет, второе - к устойчивости и управлению.
Так как тело имеет программные траектории для совершения полета, расчет баллистической траектории ракеты определяется физическими и динамическими расчетами.
Современные разработки в баллистике
Поскольку боевые ракеты любого вида являются опасными для жизнедеятельности, главной задачей обороны является усовершенствование точек для запуска поражающих систем. Последние должны обеспечить полную нейтрализацию межконтинентального и баллистического оружия в любой точке движения. К рассмотрению предложена многоярусная система:
- Данное изобретение состоит из отдельных ярусов, каждый из которых имеет свое назначение: первые два будут оснащены оружием лазерного типа (самонаводящиеся ракеты, электромагнитные пушки).
- Следующих два участка оснащаются тем же оружием, но предназначенного для поражения головных частей оружия противника.
Разработки в оборонном ракетостроении не стоят на месте. Ученные занимаются модернизацией квазибаллистической ракеты. Последняя представлена как объект, имеющий низкий путь в атмосфере, но при этом резко изменяющий направление и диапазон.
Баллистическая траектория такой ракеты не влияет на скорость: даже на предельно низкой высоте объект передвигается быстрее, нежели обычный. Например, разработка РФ «Искандер» летит на сверхзвуковой скорости - от 2100 до 2600 м/с при массе 4 кг 615 г, круизы ракеты передвигают боеголовку весом до 800 кг. При полете маневрирует и уклоняется от противоракетной обороны.
Межконтинентальное оружие: теория управления и составляющие
Многоступенчатые баллистические ракеты носят название межконтинентальных. Такое название появилось неспроста: из-за большой дальности полета становится возможным перебросить груз на другой конец Земли. Основным боевым веществом (зарядом), в основном, является атомное либо термоядерное вещество. Последнее размещается в передней части снаряда.
Далее в конструкции устанавливается система управления, двигатели и баки с топливом. Габариты и масса зависят от требуемой дальности полета: чем больше расстояние, тем выше стартовый вес и габариты конструкции.
Баллистическую траекторию полета МБР отличают от траектории иных ракет по высоте. Многоступенчатая ракета проходит процесс запуска, затем на протяжении нескольких секунд движется вверх под прямым углом. Системой управления обеспечивается направления орудия в сторону цели. Первая ступень привода ракеты после полного выгорания самостоятельно отделяется, в этот же момент запускается следующая. При достижении заданной скорости и высоты полета ракета начинает стремительно двигаться вниз к цели. Скорость полета к объекту назначения достигает 25 тыс. км/ч.
Мировые разработки ракет специального назначения
Около 20 лет назад в ходе модернизации одного из ракетных комплексов средней дальности был принят проект противокорабельных баллистических ракет. Такая конструкция размещается на автономной пусковой платформе. Вес снаряда составляет 15 тонн, а дальность пуска - почти 1,5 км.
Траектория баллистической ракеты для уничтожения кораблей не поддается для быстрых расчетов, поэтому предугадать действия противника и устранить данное орудие невозможно.
Такая разработка имеет преимущества:
- Дальность пуска. Эта величина в 2-3 раза больше, нежели у прототипов.
- Скорость и высота полета делают боевое оружие неуязвимым для противоракетной обороны.
Мировые специалисты уверены в том, что оружие массового поражения все-таки можно обнаружить и нейтрализовать. Для таких целей используются специальные разведывательные заорбитные станции, авиацию, подводные лодки, корабли и др. Самым главным «противодействием» является космическая разведка, которая представлена в виде радиолокационных станций.
Баллистическая траектория определяется системой разведки. Полученные данные передаются по месту назначения. Основной проблемой является быстрое устаревание информации - за короткий период времени данные теряют свою актуальность и могут расходиться с настоящим местом нахождения оружия на расстояние до 50 км.
Характеристики боевых комплексов отечественной оборонной промышленности
Наиболее мощным оружием нынешнего времени считается межконтинентальная баллистическая ракета, которая размещается стационарно. Отечественный ракетный комплекс "Р-36М2" является одним из наилучших. На нем размещается сверхпрочное боевое орудие "15А18М", которое способно нести до 36 ядерных снарядов индивидуального точного наведения.
Баллистическую траекторию полета такого оружия практически невозможно предугадать, соответственно, нейтрализация ракеты также предоставляет сложности. Боевая мощность снаряда составляет 20 Мт. Если данный боеприпас взорвется на низкой высоте - системы связи, управления, противоракетной обороны выйдут из строя.
Модификации приведенной ракетной установки можно использовать и в мирных целях.
Среди твердотопливных ракет особенно мощной считается "РТ-23 УТТХ". Такое приспособление базируется автономно (мобильно). В стационарной станции-прототипе ("15Ж60") стартовая тяга выше на 0,3, в сравнении с мобильной версией.
Запуск ракет, который проводится непосредственно со станций сложно нейтрализовать, ведь количество снарядов может достигать 92 единиц.
Ракетные комплексы и установки заграничной оборонной промышленности
Высота баллистической траектории ракеты американского комплекса «Минитмен-3» не особо отличается от характеристик полета отечественных изобретений.
Комплекс, который разработан в США, является единственным «защитником» Северной Америки среди оружия такого вида до сегодняшнего дня. Несмотря на давность изобретения, показатели устойчивости орудия являются неплохими и в нынешнее время, ведь ракеты комплекса могли противостоять противоракетной обороне, а также поразить цель с высоким уровнем защиты. Активный участок полета непродолжительный, и составляет 160 с.
Другое изобретение американцев - «Пискипер». Он также мог обеспечить точное попадание в цель благодаря наивыгоднейшей траектории баллистического движения. Специалисты утверждают, что боевые возможности приведенного комплекса почти в 8 раз выше, нежели у «Минитмена». Боевое дежурство «Пискипера» составляло 30 секунд.
Полет снаряда и движение в атмосфере
Из раздела динамики известно влияние плотности воздуха на скорость передвижения любого тела в различных слоях атмосферы. Функция последнего параметра учитывает зависимость плотности непосредственно от высоты полета и выражается в зависимости:
Н (у) =20000-у/20000+у;
где у - высота полета снаряда (м).
Расчет параметров, а также траектории межконтинентальной баллистической ракеты можно производить с помощью специальных программ на ЭВМ. Последние приведут ведомости, а также данные о высоте полета, скорости и ускорении, продолжительности каждого этапа.
Экспериментальная часть подтверждает расчетные характеристики, и доказывает, что на скорость оказывает влияние форма снаряда (чем лучше обтекаемость, тем выше скорость).
Управляемое оружие массового поражения прошлого века
Все оружие приведенного типа можно разделить на две группы: наземное и авиационное. Наземным называется такие приспособления, запуск которых осуществляется со стационарных станций (например, шахт). Авиационное, соответственно, запускается с корабля-носителя (самолета).
К группе наземных относятся баллистические, крылатые и зенитные ракеты. К авиационным - самолеты-снаряды, АБР и управляемые снаряды воздушного боя.
Основной характеристикой расчета баллистической траектории движения является высота (несколько тысяч километров над слоем атмосферы). При заданном уровне над уровнем Земли снаряды достигают высоких скоростей и создают огромные сложности для их выявления и нейтрализации ПРО.
Известными БР, которые рассчитаны на среднюю дальность полета, являются: «Титан», «Тор», «Юпитер», «Атлас» и др.
Баллистическая траектория ракеты, которая запускается из точки и попадает по заданным координатам, имеет форму эллипса. Размер и протяженность дуги зависит от начальных параметров: скорости, угла запуска, массы. Если скорость снаряда приравнивается к первой космической (8 км/с), боевое орудие, которое запущено параллельно к горизонту, превратится в спутник планеты с круговой орбитой.
Несмотря на постоянное усовершенствование в области обороны, путь полета боевого снаряда практически не изменяется. На текущий момент технологии не в состоянии нарушить законы физики, которым подчиняются все тела. Небольшим исключением являются ракеты с самонаведением - они могут менять направление в зависимости от перемещения цели.
Изобретатели противоракетных комплексов также модернизируют и разрабатывают орудие для уничтожения средств массового поражения нового поколения.
Через 60 лет после запуска последней ракеты Конгрева военная ракета вновь возродилась для истории в горах у Геок-Тепе. Нельзя, конечно, утверждать, что в течение такого продолжительного периода времени военных ракет вообще не существовало. Нет, они имелись, но появлялись редко и применялись нерешительно, большей частью в порядке экспериментирования или за неимением лучших средств.
Первая попытка вновь поставить ракеты на службу армии после расформирования всех старых ракетных частей была сделана в Швеции. Примерно в 1890 году шведский изобретатель подполковник фон Унге представил Альфреду Нобелю проект «воздушной торпеды», которая представляла собой большую ракету, весьма похожую на боевые ракеты Гейла, но с небольшими изменениями и усовершенствованиями.
Фон Унге задался мыслью сделать ракету более эффективным оружием. Для этого он предлагал осуществлять воспламенение ракетного двигателя не сзади, через сопло, а спереди, через тонкое отверстие, высверленное в носовой части ракеты. Другое, еще более важное нововведение заключалось в том, чтобы запускать ракету из короткоствольной мортиры. В этом случае ракета взлетала бы с определенной скоростью, скажем 100 м/сек, что не только увеличило бы ее дальность действия, но и повысило бы точность стрельбы ракетами, а это, по мнению фон Унге, дало бы ракетам возможность вступить в соревнование с артиллерией.
Интерес Нобеля к ракетам фон Унге не был чисто академическим. Он заставил своего соотечественника работать, оплачивая все его быстро растущие счета, которые человеку с меньшим капиталом, чем Нобель, могли показаться непомерно большими. Однако, несмотря на значительные расходы, фон Унге не смог довести до конца ни один из своих проектов, чтобы его можно было показать военным специалистам. В 1896 году Нобель умер, и фон Унге, очевидно, остался не у дел.
Пять лет спустя, в 1901 году, в Стокгольме была создана компания «Марс», которая поставила своей целью дать фон Унге возможность завершить начатые работы. Итоги этих экспериментов опубликованы не были, но некоторые факты стали известны позднее окольным путем. Пороховой заряд ракет фон Унге был таким же, как у береговой спасательной ракеты (линомета): он состоял из смеси черного пороха с толченым углем и запрессовывался в корпус ракеты вручную. Боевая часть с зарядом из динамита крепилась к корпусу ракеты; детонирующий взрыватель срабатывал при встрече ракеты с целью (рис. 28).
Рис. 28. «Воздушная торпеда» фон Унге.
Разрез последней 762-мм модели, испытанной Круппом в 1909 году
Вес боевого заряда составлял 2 кг при общей длине «воздушной торпеды» в 750 мм и диаметре в 110 мм. Полностью снаряженные первые модели весили до 35 кг, развивали на траектории скорость порядка 300 м/сек и имели дальность действия до 5 км. Мортира, служившая этим «торпедам» пусковой установкой, сообщала им начальную скорость 50 м/сек, увеличить которую было невозможно из-за особенностей конструкции самих «торпед». Кучность огня, по общему признанию, была неудовлетворительной. Специалисты подсчитали, что для поражения ракетами определенной цели на расстоянии 3 км требовалось по меньшей мере в пять раз больше боеприпасов, чем для поражения той же цели при стрельбе из обычной полевой гаубицы того же калибра.
Тогда фон Унге решил вовсе отказаться от мортиры, а вместо нее применить открытую трубчатую направляющую. В 1908 году фон Унге начал рекламировать свои «воздушные торпеды» в качестве оружия для дирижаблей. При этом он подчеркивал безоткатность «воздушных торпед», что имеет большое значение для авиационного вооружения.
В 1909 году стало известно, что фирма Фридриха Круппа в Эссене купила патенты фон Унге, а также имевшийся запас «воздушных торпед» (около 100 штук), трубчатую направляющую и другое оборудование. Все это было перевезено из Стокгольма на полигон Круппа в Меппене, где «торпеды» подвергались всесторонним испытаниям.
Некоторые данные о последних моделях этой ракеты были сообщены позже ведущим специалистом фирмы Круппа по баллистике профессором Отто Эбергардом во время дискуссии по вопросам математического расчета траекторий снарядов . Эбергард говорил, что «воздушные торпеды» имели стартовый вес до 50 кг и дальность стрельбы порядка 4-5 км.
В 1910 году Крупп заявил, что опыты с «воздушными торпедами» фон Унге прекращены из-за невозможности получения необходимой кучности огня. Конечно, этому заявлению никто не поверил, хотя бы потому, что всего за несколько месяцев до этого фирма Круппа обратилась с заявкой на патент по этому изобретению. Возможно, что заявка была делом принципа, а может быть, - обычной процедурой этой крупной военно-промышленной фирмы. Во всяком случае никакого оружия, сколько-нибудь похожего на «воздушные торпеды» фон Унге, у немцев во время первой мировой войны не было. По всей вероятности, инженеры Крупна пытались переделать ракеты фон Унге в тяжелую артиллерию с небольшой дальностью стрельбы и, когда это им не удалось, обратили свое внимание на другие средства.Единственной страной, использовавшей ракеты на полях сражений первой мировой войны, была Франция. Сведения об этом можно найти в книге капитана Эрнста Леманна, погибшего при катастрофе дирижабля «Гинденбург» у Лейкхерста.
«В течение первых месяцев 1916 года, - пишет Леманн, - я командовал новым дирижаблем LZ-90, одним из семи воздушных кораблей, находившихся в распоряжении верховного командования армии... Однажды нам была поставлена задача подвергнуть бомбардировке железнодорожное депо в Бар-ле-Дю, через который французы снабжали свои войска, оборонявшие ключевые позиции под Верденом. Дирижабль LZ-90 нес большой запас бомб (свыше 3000 кг). Выключив двигатели и скрываясь в облаках, мы пересекли линию фронта на высоте 3000 м. Я не знаю, были мы обнаружены или нет, но во всяком случае над Бар-ле-Дю мы появились неожиданно для противника, который встретил нас лишь несколькими обычными снарядами. Не успели мы сбросить первый груз бомб, как вынуждены были прекратить бомбометание, так как LZ-90 проскочил над целью. Мы сделали новый заход и только собрались нанести второй удар по станции, как увидели несколько неуклюжих желтых ракет, медленно летевших по направлению к нам. Они прошли мимо нашего дирижабля, который в это время находился на высоте 3260 м, и продолжали набирать высоту. Зажигательные ракеты! Последнее и самое надежное средство для воспламенения воздушного корабля, наполненного водородом. Одного попадания, безусловно, достаточно для уничтожения любого дирижабля! Я приказал дать полный ход вперед и, подняв дирижабль на максимальную высоту, благополучно ушел от обстрела. Я успел заметить, что зажигательные ракеты запускались с шоссе близ железнодорожной станции и что пусковыми установками служили автомашины, которые двигались вдоль шоссе»
Но французы создали не только зенитные ракеты; они сделали также то, что пытался осуществить фон Унге, - первые боевые ракеты класса «воздух-воздух». Правда, эта задача значительно облегчалась наличием столь уязвимых воздушных целей, как дирижабль и аэростат. Используя опыт гражданской войны в Америке, немцы поднимали своих наблюдателей на привязных аэростатах для корректировки огня артиллерии. Неподвижные аэростаты наполнялись водородом, а иногда и светильным газом, и французы легко уничтожали их с помощью больших ракет типа «Ле Приёр», аналогичных тем, которые применялись для подачи троса с берега на корабль. Эти ракеты, по-видимому, даже не имели специальных боевых головок: их зажигательного действия было вполне достаточно для уничтожения аэростата.
В качестве носителя ракет применялся самолет типа «Ньюпор» - биплан, имевший с каждой стороны фюзеляжа очень прочные V-образные вертикальные подкосы, которыми соединялись оба крыла. К каждому подкосу подвешивалось по четыре ракеты «Ле Приёр». После серии боевых испытаний французы сформировали несколько специальных эскадрилий самолетов «Ньюпор», вооруженных такими ракетами, но эти эскадрильи просуществовали недолго, так как немцы вскоре прекратили подъем привязных аэростатов.
Я где-то читал, что русские летчики имели подобное оружие для борьбы с такими же целями. Однако сохранилось очень мало источников, в которых описываются операции русской армии во время первой мировой войны. Поэтому остается предположить, что русские авиационные ракеты были лишь продуктом изобретательской деятельности отдельных летчиков.
На западном фронте немцы применяли крупные ракеты для проделывания проходов в проволочных заграждениях. Для этого к задней части ракеты прикреплялся трос, а к боевой части - небольшой лодочный якорь. Снаряженную таким образом ракету запускали из первой траншеи через проволочные заграждения, а затем якорь тянули назад с помощью ручной лебедки.
Это все, что можно сказать о военном применении ракет в годы первой мировой войны.Весьма ограниченное использование боевых ракет в первой мировой войне и их обилие во второй объясняются не случаем и не узостью мышления военных; нельзя также объяснить это и какой-то определенной тактической доктриной. Эта разница связана скорее с решением таких промышленных проблем, как проблемы производства, хранения и безопасности используемого топлива.
Когда Конгрев защищался от критиков, он делал это путем сравнения характеристик ракет с расходами на их производство. Цифры его были абсолютно верны и убедительны, но в современных условиях они характеризовали бы только весьма небольшую часть общей проблемы. Судя по тому, как обстоят дела сейчас, любая боевая ракета должна отвечать всем требованиям, предъявляемым к стандартному боевому оружию.
Первым таким требованием, часто не замечаемым из-за его очевидности, является возможность длительного хранения готового оружия. Оружие изготовляется, скажем, в Детройте, потом оно должно где-то храниться, пока не будет направлено в какой-нибудь арсенал или на военную базу, где опять встанет вопрос о его хранении. Через некоторое время оно, возможно, будет послано либо в Африку, либо в Гренландию и снова будет нуждаться в хранении. И, наконец, оно будет доставлено к линии фронта для предстоящей операции. В течение этого времени оружие, хотя бы теоретически, должно быть готовым для немедленного применения. Все артиллерийское и стрелковое вооружение, от патронов к пистолету до выстрелов к зенитной пушке, соответствует этому требованию. Второе по важности требование заключается в том, что оружие должно находиться в серийном производстве, по возможности, полностью автоматизированном.
Если задуматься над этими двумя основными требованиями, становится ясно, почему жидкостная ракета может быть использована в качестве боевой ракеты только в некоторых особых случаях. Конечно, детали жидкостной ракеты можно изготовлять и в массовом производстве, а ракету - хранить в собранном или разобранном виде. Но было бы весьма затруднительно хранить жидкостную ракету в заправленном виде, даже если в составе ее топливных компонентов отсутствует жидкий кислород. Компоненты топлива пришлось бы хранить отдельно и не производить заправку ими ракеты вплоть до момента ее действительного применения. Это возможно лишь в условиях стационарных огневых позиций, подобных позициям зенитной артиллерии, обороняющей населенные пункты, или палубным установкам кораблей-ракетоносцев. Но этого нельзя сделать вблизи линии фронта.
Таким образом, логически боевые ракеты должны быть ракетами на твердом топливе, удобными для длительного хранения, и в то же время соответствовать условиям серийного производства.
Последнее требование в отношении больших ракет на черном порохе не было удовлетворено вплоть до 1935 года. Производство этих ракет было ручным, индивидуальным. Даже вполне совершенные гидравлические прессы Зандера освобождали рабочего только от применения мускульной силы. Это по-прежнему была кустарная и к тому же очень опасная работа. Хранение больших ракет на черном порохе было также крайне трудным делом. Ракетный пороховой заряд не выдерживал длительного хранения, если, конечно, не создавались специальные условия.
Причина этого заключается в том, что для пороховых ракет большой мощности пороховую смесь необходимо прессовать в значительно большей степени, чем для небольших пиротехнических ракет. Удельный вес заряда пиротехнических ракет составляет примерно 1,25. Ракеты, изготовленные Зандером для экспериментов Опеля, имели удельный вес около 1,5 или даже 1,7. Разумеется, такая плотность заряда улучшала характеристики ракет, но благодаря этому прессованная пороховая смесь становилась чрезмерно хрупкой, гораздо более хрупкой, чем обычная. Если ракеты с крупным прессованным пороховым зарядом подвергнуть изменениям температуры, то в заряде, вероятно, появятся незаметные для глаза трещины. При запуске такой ракеты характеристики ее будут нормальными до тех пор, пока пламя не дойдет до трещины. Тогда поверхность горения резко увеличится за счет трещины, что приведет к столь же резкому усилению газообразования. В лучшем случае несгоревшие - куски пороховой смеси будут выбрасываться наружу. Но обычно корпус ракеты не выдерживает внезапного повышения давления, которое еще больше увеличивается, если сопло оказывается забитым несгоревшими кусками пороха.
Именно такие трещины были причиной взрывов во время экспериментов Опеля. Внезапное падение температуры, небольшая небрежность при перевозке - и ракета становилась взрывоопасной. То, что все это было не чисто академическим беспокойством, подтверждается отказом немецких железных дорог транспортировать эти ракеты.
Существовала еще одна проблема: если ракета на черном порохе была большой, то ее корпус приходилось изготавливать из металла, а когда горение продолжалось более 1-2 секунд, металлическая стенка передавала достаточное количество тепла для того, чтобы воспламенить порох в точке, до которой пламя еще не дошло.
Каждый специалист по взрывчатым веществам, которого знакомили с этими проблемами, разумеется, сразу предлагал перейти от прессованного черного пороха к артиллерийскому. Всем известны напоминающие макароны трубки бездымного пороха, применяемого в артиллерийских боеприпасах. Эти тонкие и довольно длинные трубки отличаются известной прочностью и даже гибкостью. Пороха такого типа выдерживают грубое обращение и весьма значительные колебания температуры.
Очевидно, первым человеком, начавшим подобные эксперименты с бездымными порохами, был профессор Годдард. Он интересовался в первую очередь скоростью истечения продуктов сгорания бездымных порохов, желая получить основу для дальнейших вычислений.
Может быть, однако, что первым попробовавшим свои силы на таких ракетах был Фридрих Зандер. По словам Макса Валье, который был очевидцем первых опытов Зандера над бездымными порохами, это случилось вскоре после испытаний ракетных автомобилей Опеля. Первые результаты были обескураживающими. После, нескольких секунд ровного, но весьма бурного горения обычно происходил взрыв. Мне неизвестно, в чем состояла ошибка Зандера; возможно, у него был неправильный состав смеси, а, может быть, часть заряда, прилегающая к стенкам камеры сгорания, нагревалась больше, чем нужно, за счет теплопередачи металлических стенок. Вероятно, какую-то роль в этом играла и слишком большая длина ракет Зандера. Во всяком случае эта проблема оказалась слишком сложной, чтобы он смог ее решить. Тем не менее скорость истечения газов в ракетах Зандера, по словам того же Валье, составляла свыше 1800 м/сек.
Позднее, в годы второй мировой войны, в боевых ракетах использовались в качестве топлива двухосновные пороха. Этот термин требует пояснения. Первоначально для замены пороха в орудиях был выбран пироксилин. Однако при каждой попытке осуществить это ствол орудия разрывался. Очевидно, пироксилин горел слишком быстро, и потому необходимо было как-то замедлить процесс горения. Это удалось сделать путем погружения мелко нарезанного пироксилина в сосуд с ацетоном. Ацетон не растворял пироксилина, но размягчал его до желеобразного состояния. Затем эта желеобразная масса смешивалась с обычным древесным углем, частично высушивалась и прокатывалась в тонкие листы, которые нарезались на небольшие квадраты или ромбики. Так приготовлялся одноосновный порох. Рецепт двухосновного пороха был составлен впервые Альфредом Нобелем и получил название кордита, или баллистита. Эти термины употребляются и сейчас, хотя состав и процесс изготовления этих порохов изменялись с тех пор несколько раз.
Двумя основами кордита (баллистита) являются два взрывчатых вещества - нитроглицерин и нитроклетчатка (пироксилин представляет собой один из видов нитроклетчатки). Главной отличительной чертой процесса производства этих веществ является жёлатинизация нитроклетчатки с помощью нитроглицерина. Но так как нитроглицерин - отнюдь не самый совершенный желатинизатор, то в процессе приготовления этих веществ применяются дополнительные реагенты. Английские специалисты по взрывчатым веществам, например, используют диэтилдифенилкарбамид, который в английской промышленности известен под сокращенным названием «карбамит» . Он является не только желатинизирующим компонентом, но также и прекрасным стабилизатором, нейтрализующим продукты распада азотных эфиров. Без него двухосновный порох по истечении некоторого времени становится ненадежным или просто небезопасным.
Ниже приводится весовой состав английского кордита:
Процесс производства кордита обычно называют сухим безрастворным. Действительно, этот процесс безрастворный, но не совсем сухой. Мягкая бесформенная мезга нитроклетчатки, которая смачивается водой, подается в бак с водой, где она перемешивается и где в нее одновременно вводится необходимое количество нитроглицерина. Через некоторое время эта смесь подается в другой бак с карбамитом, откуда после непродолжительного перемешиваний полученная сырая мезга направляется на сушильнуе столы, очень похожие на те, которые используются при производстве бумаги.
Здесь мезгу разделывают в листы пастообразной массы, содержащей 20-25% воды, которая выпаривается при сушке листов нагретым воздухом. Высушенные листы пропускаются затем через нагретые валки. Тепло и давление приводят к желатинизации массы. После этого желатинизированные листы прокатываются под большим давлением и помещаются в нагретые цилиндры, из которых они через матрицу выдавливаются.
В США вопрос о применении бездымного пороха для ракетного порохового заряда был впервые поднят в 1940 году. Артиллерийско-техническое управление армии США нуждалось в ракетном пороховом заряде для ускорения падения авиационных бомб, которые, как известно, при падении с небольших высот не имеют достаточной скорости в момент встречи с целью, какой обладает артиллерийский снаряд того же калибра. Вследствие этого авиабомба, сброшенная с небольшой высоты, имеет малую пробивную способность; при увеличении же высоты бомбометания теряется точность попадания бомбы в цель. Поэтому казалось логичным снабдить авиабомбу ракетным зарядом, чтобы, сохранив точность бомбометания, получить большую скорость встречи с целью. Предназначенный для этого ракетный ускоритель был создан в конце весны 1941 года, но практически такие бомбы никогда не применялись.
Пороховым зарядом в этом ракетном ускорителе был двухосновный порох, состоявший примерно на 60% из нитроклетчатки и на 40% из нитроглицерина с небольшим количеством дифениламина, добавляемого в качестве стабилизатора. Этот порох похож на английский ракетный кордит, однако метод изготовления его в Америке был совсем другим.
Американский метод можно назвать растворно-прессовочным и сводится он к следующему: составные части пороха приготовляются отдельно, а затем соединяются в присутствии быстро испаряющегося растворителя. При этом образуется толстый слой темноватой пасты, который затем легко прокатывается в листы для желатинизации. После этого листы режутся по длине в узкие ленты и эти ленты прессуются. Такой процесс производства двухосновного пороха считается более безопасным, чем английский метод.
Немцы также давно были знакомы с двухосновными порохами, но когда и Германии вплотную приступили к их разработке, было решено не применять нитроглицерин из тех соображений, что глицерин добывается из жиров, а в случае продолжительной войны Германия будет испытывать в них острый недостаток. Какова бы ни была истинная причина, но немцы заменили нитроглицерин жидкостью, известной химикам под названием диэтиленгликольдинитрат. Эта жидкость менее чувствительна, чем нитроглицерин, и поэтому более безопасна в обращении, но обладает большей желатинизирующей способностью, чем нитроглицерин.
В Германии, как и в других странах, существовала постоянная потребность во все больших ракетных пороховых зарядах, более крупных реактивных снарядах и в больших стартовых ракетах для самолетов. В Америке это привело к появлению так называемых гальситных топлив, а в Германии к изобретению «гисслинг пульвер» - соединения интересного во многих отношениях. Оно представляло собой особую пасту из нитроклетчатки и диэтиленгликольдинитрата с некоторым количеством дифениламина и карбамита. Эта паста в сыром виде размельчалась и постепенно добавлялась к расплавленному в ванне тринитротолуолу при постоянном помешивании смеси. Ниже дается окончательный состав приготовленного таким образом пороха.
Далее смесь в горячем состоянии поступала в вакуум, где из нее удалялись воздух и вода. После этого она разливалась в стальные формы и подвергалась медленному и регулируемому охлаждению в течение 24-48 часов. Разлив в формы позволял производить заряды исключительно крупных размеров. Некоторые экспериментальные заряды имели длину до 100 см. и диаметр свыше 50 см.
В 1942 году русские газеты опубликовали первые фотоснимки странного немецкого оружия, захваченного на русском фронте. Оно имело шесть коротких стволов длиной около 1,5 м, которые были установлены на легком модифицированном лафете 37-мм противотанковой пушки и напоминали барабан старого револьвера «Кольт». Эта несколько странная система представляла собой новое немецкое ракетное орудие. Официально оно называлось «Небельверфер-41», то есть «газомет», или прибор дымопуска образца 1941 года. Название указывало, что данное оружие первоначально предназначалось для применения в качестве химической мортиры для создания дымовых завес. Однако сообщения с фронта указывали, что это оружие применялось в качестве миномета для стрельбы осколочно-фугасными минами. Позднее были захвачены и химические снаряды для этого оружия, подтверждавшие его первоначальное назначение.
Рис. 29. Немецкие ракеты периода второй мировой войны.
Вверху-ракета «Небельверфер-41»;
в центре-более крупный вариант ракеты «Небельверфер»;
внизу - ракета «Вурфгерет»
Общая длина снаряда несколько превышала 100 см (рис. 29), а полный его вес равнялся 36 кг. Пороховой заряд размещался в головной части и состоял из семи шашек бездымного пороха, каждая длиной 400 мм и диаметром 40 мм с отверстием в центре диаметром 6,35 мм. Пороховой заряд весил около 6 кг. Снаряд имел калибр 15 см. Время запуска из всех шести стволов составляло, по сообщениям с фронта, в среднем 6 секунд, однако в немецких наставлениях указывалась гораздо меньшая скорострельность. Максимальная дальность стрельбы несколько превышала 5000 м. Кучность огня была хорошей, но, конечно, уступала кучности огня артиллерийских орудий того же калибра.
Главный недостаток «Небельверфера» заключался в том, что он сильно демаскировал себя при выстреле; пламя ракетного порохового заряда, вырываясь через открытую казенную часть пусковых труб, достигало 12 м в длину и было чрезвычайно ярким. Активная часть траектории ракеты составляла 140 м, и даже в дневное время, когда свет от факела ракетного двигателя не был так заметен, при запуске его поднималось большое облако пыли, демаскирующее огневую позицию.
Приблизительно через год после появления 15-см «Небельверфера» был создан более крупный реактивный миномет калибром 21 см слегка измененной конструкции. В снаряде этого миномета ракетный пороховой заряд помещался в хвостовой части. Вместо трубчатых шашек снаряд имел один большой пороховой заряд весом 6,6 кг, длиной 413 мм и диаметром почти 130 мм. На периферийной части заряда имелось восемь бороздок и восемь продольных каналов по кругу, а также один центральный осевой канал. Ниже приводится весовой состав этого заряда.
Дальность стрельбы этого более тяжелого миномета превышала примерно на 1000 м дальность стрельбы 15-см «Небельверфера».
Для нового снаряда было создано несколько типов пусковых устройств. Одно было похоже на первый «Небельверфер», но имело только пять пусковых труб, также расположенных по окружности. Имелась и другая пусковая установка, в которой пять пусковых труб размещались в ряд. Затем появилась пусковая установка на железнодорожной платформе, с двумя рядами труб, по пяти в каждом ряду.
К этому времени была создана и принципиально новая реактивная система, названная «Шверес Вурфгерет» (тяжелый метательный прибор).
В этом оружии использовался реактивный, двигатель 21-см снаряда в комбинации с 32-см боевой частью, наполненной смесью нефти и бензина (около 42 л). Весь снаряд был похож на боевую палицу древних богатырей и весил свыше 90 кг.
«Вурфгерет» начал поступать в войска отдельными снарядами, в специальной упаковке, служившей в качестве пусковой установки. Эта упаковочная рама ставилась в наклонное положение, и «Вурфгерет» был готов к запуску. Тяжелая зажигательная «бомба», приводимая в движение собственным двигателем, могла лететь на расстояние свыше 1800 м.
Позднее было найдено несколько таких 32-см снарядов, маркированных в головной части желтыми крестами; этим знаком немцы обозначали иприт. Но когда найденные снаряды были вскрыты специалистами химической службы, в них также оказалась смесь нефти с бензином.
Запуск ракетных снарядов из упаковочных рам был вполне удовлетворительным в отношении точности только на испытательных полигонах; на поле же боя такие снаряды оказывались малоэффективными. Тогда немцы составили вместе шесть рам в два ряда (по три в каждом ряду) и установили их на орудийном лафете, надеясь таким образом улучшить кучность огня и обеспечить большее его массирование. Приблизительно в это же время был создан и меньший вариант «Вурфгерета» с боевой частью диаметром 28 см, начиненной бризантным взрывчатым веществом.
Помимо «Небельверфера» и «Вурфгерета» немцы имели авиационные ракеты калибром 8 см и несколько образцов осветительных ракет калибром 8,6 см. Мы не будем касаться их устройства, а вместо этого рассмотрим еще одну ракету, которая имела, на мой взгляд, весьма оригинальную конструкцию. Это 21,4-см осветительная ракета R-LG. Она была разработана лабораториями главного командования ВМФ совместно с фирмой «Рейнметалл-Борзиг» (Дюссельдорф).
Ракета напоминала артиллерийский снаряд и имела длину около 1 м. Пороховой заряд был выполнен в виде одной толстостенной трубчатой шашки длиной 50 см при внешнем диаметре 20 см и внутреннем - 10 см.. Внутри этого широкого канала помещалась металлическая трубка с осветительным зарядом и парашютом. Максимальная высота полета ракеты составляла примерно 5000 м, максимальная горизонтальная дальность - 7500 м. Предполагалось, что эта ракета сможет нести в боевой части и осколочно-фугасный заряд. Разработка ракеты была закончена лишь к моменту капитуляции Германии, и в производство она запущена не была.
Русские с самого начала войны широко применяли реактивное оружие, но большинство их систем было сильно засекречено. О масштабах применения ракет можно судить хотя бы по тому огромному количеству ракет, которые были запущены против окруженной под Сталинградом армии Паулюса. Пусковые установки, применявшиеся там, были двух типов: одни сильно напоминали пусковые устройства Конгрева - широкие лестницы-стремянки, устанавливаемые прямо на земле, другие монтировались на автомашинах.
Весьма оригинальной русской системой было похожее на ящик пусковое устройство, которое немцы называли «сталинским органом». Оно состояло из 48 направляющих для запуска ракет калибром 8,2 см, которые запускались через очень короткие промежутки времени, то есть практически - залпом. В дальнейшем русские организовали массовое производство 13,2-см и 30-см ракет, но сведения о них хранятся в глубокой тайне.
В Японии разработка ракет началась с 1935 года, однако велась медленно и неуверенно. Она возглавлялась капитан-лейтенантом Кумао Хино. Общее впечатление, которое складывается при чтении различных ведомственных японских докладов, сводится к тому, что вышестоящие японские штабы определенно не хотели мешать разработке ракет, но и не проявляли к ней никакого интереса. Ассигнования были небольшими, материальных средств отпускалось мало. Известно, однако, что кое-какие достижения у японцев имелись. Так, они создали свое, весьма оригинальное ракетное твердое топливо, весовой состав которого показан ниже.
Сульфат калия - предназначался для замедления скорости горения. К тому времени, когда стало очевидно, что Япония проигрывает войну, кто-то узнал, что на японских военных складах хранится огромное количество 250-кг фугасных авиационных бомб, для доставки которых не хватает самолетов. Эти бомбы были переделаны в реактивные снаряды путем присоединения ракетного порохового двигателя к хвостовой части бомбы. Снаряды запускались с наклонных деревянных или железных желобов и имели максимальную дальность полета 4800 м. Подобным образом были «приспособлены» и другие авиационные бомбы и даже артиллерийские снаряды (см, приложение II).
Большая научно-исследовательская работа в области боевых ракет велась и в Англии. Общее руководство ею осуществлял Алвин Кроу, начальник технической службы министерства снабжения. О многом из того, что было проделано в этой области в годы войны, Альбин Кроу рассказал в лекции, состоявшейся 21 ноября 1947 года в Институте инженеров-механиков; печатный экземпляр этой лекции я получил от английского межпланетного общества, и я позволю себе привести здесь некоторые выдержки из нее.
«Сообщения, - говорил Кроу, - которые были получены английским правительством в 1934 году о ведущихся немцами работах в области ракет, заставили военное министерство серьезно задуматься над необходимостью разработки ракет в Англии. Первое совещание для обсуждения этого вопроса было созвано в декабре 1934 года, а в апреле 1935 года отделу исследований Вулвичского арсенала было предложено составить программу работ». Было решено, что в первую очередь необходимо попытаться создать зенитную ракету, эквивалентную по мощности снаряду английской трехдюймовой зенитной пушки. Это привело к разработке 5-см зенитной ракеты, опытные образцы которой были вскоре изготовлены и испытаны.
«Итоги первых экспериментов весной и летом 1937 года, - продолжал Кроу, - были ободряющими; ракеты казались вполне надежными, но с наступлением холодной зимы 1937/38 года стало очевидно, что качество созданной для этого типа ракет пластмассовой камеры сгорания было неудовлетворительным.
Примерно через год после разработки 5-см ракеты возникла необходимость в создании еще более крупной и мощной ракеты с характеристиками, приближающимися к характеристикам нового 94-мм зенитного орудия, которое должно было поступить на вооружение... В связи с этим срочно началась разработка 76-мм ракеты, которая была закончена к осени 1938 года, а следующей весной уже подверглась полигонным испытаниям. В течение зимы 1938/39 года на Ямайке было проведено около 2500 запусков по программе баллистических испытаний ракеты.
Результаты оказались неприемлемыми для имперского генерального штаба, так как характеристики были ниже требуемых, а в точности стрельбы новая ракета серьезно уступала 94-мм зенитному орудию. Тем не менее разработка этой ракеты с целью улучшить ее кучность продолжалась вплоть до начала войны».
Месяца через четыре после начала войны было решено, что даже такое оружие, которое не обладает достаточной точностью стрельбы, все равно найдет себе применение, в связи с чем было дано указание запустить 76-мм ракету в производство. К тому времени была создана и пусковая установка для этой ракеты. В течение 1940-1941 годов было изготовлено несколько тысяч таких установок, предназначавшихся для обороны наиболее важных объектов- крупнейших военных заводов и железнодорожных пунктов снабжения. В ноябре 1941 года по образцу одинарной была создана спаренная пусковая установка. Позднее появились установки для залпового пуска, обеспечивавшие батареям 76-мм ракет массированное ведение огня залпами по 128 ракет. Еще более поздним шагом была разработка 127-мм ракеты для сухопутных войск; в наставлении к ней говорилось, что она может нести боевую головку весом 13,5 кг на расстояние от 3 до 6 км.
Как уже упоминалось, к научно-исследовательской работе в области боевых ракет США приступили в 1940 году. Несмотря на то, что американцы работали самостоятельно, им были знакомы английские модели ракет, поэтому они могли легко избежать любой ошибки, допущенной в Вулвиче. История развития американского ракетостроения уже рассказана людьми, более осведомленными в этом вопросе, то есть теми, кто руководил этой работой и вел ее. Я же ограничусь лишь описанием некоторых технических вопросов и покажу, каким образом они решались американскими инженерами.
Очевидно, изобретение высококачественного порохового ракетного заряда еще не решало всей проблемы; нужно было сделать так, чтобы при использовании его в качестве двигательной установки ракете обеспечивалась равномерная тяга, а этого как раз и нельзя было добиться в ракете на обычном черном порохе. В такой ракете тяга почти внезапно и очень быстро возрастает до определенной величины, скажем до 7 кг, и сохраняется на этом уровне в течение четверти секунды или около этого, затем также быстро падает, пусть до 0,5 кг, и остается на этом уровне в течение еще 1-2 секунд. Проектировщики хотели получить такую ракету, которая быстро развивала бы определенную тягу, сохраняла бы ее некоторое время и затем уже прекращала бы работу. Кривая в графике изменения тяги во времени у такой ракеты должна была быть похожей на профиль длинного плоского здания с наклонными стенами (так называемая кривая с плоским верхом).
Такая кривая тяги может быть получена только в том случае, если истекающие газы ракетного двигателя будут постоянными в отношении как скорости истечения, так и объема (массы) на протяжении всей его работы. Поэтому было необходимо получить такую шашку пороха, которая горела бы ровно. Чтобы понять, в чем здесь дело, представьте, что ваша пороховая шашка имеет форму шара и горит только на поверхности. По мере сгорания этого шара его поверхность становится все меньше и меньше. Поэтому количество генерируемого газа также уменьшается, и кривая тяги идет вниз, Данная проблема осложняется еще и тем, что сгорание происходит в замкнутом пространстве, имеющем только один выход - сопло, в связи с чем всякое повышение давления в камере сгорания приводит к изменению скорости горения ракетного заряда.
Одно из наиболее часто применяемых решений этой проблемы заключается в том, чтобы придать ракетному заряду форму толстостенной трубки, которая горела бы как «вовнутрь» (при этом поверхность горения уменьшается), так и «изнутри» (при этом поверхность горения увеличивается). Таким образом оба процесса должны уравнивать количество выделяющихся газов в течение всего процесса горения. Но добиться такого горения нельзя в пороховом ракетном заряде, который плотно прилегает к стенкам ракеты; его нужно держать в «подвешенном» состоянии (рис. 30).
Рис. 30. Ракеты на твердом топливе.
Вверху - ракета с бронированной пороховой шашкой;
внизу-ракета с пороховой шашкой, горящей по всей поверхности
В Англии это поняли еще в самом начале работ над пороховыми двигателями. Англичане называли такой заряд «свободным». Исследователи в Америке решили по-своему и назвали аналогичный заряд «шашкой с горением по всей поверхности». Для лучшего понимания существа вопроса остановимся на понятиях «шашка», «толщина стенки» и «решетка». Пороховая шашка представляет собой кусок порохового заряда любой формы и размеров. Сейчас имеются шашки длиной в 1 м и весом до 500 г на каждый дюйм их длины (200 г/см). Всякая шашка имеет определенный диаметр, но не он является ее главной характеристикой; поскольку шашки обычно изготовляются полыми, толщина их стенок не менее важна, чем диаметр. За толщину стенки трубчатой шашки принимается ее максимальная толщина. Решеткой называется приспособление, удерживающее шашку в определенном положении.
Прекрасным примером по простоте устройства и характеристикам является современная авиационная 127-мм ракета на твердом топливе, известная под названием «Холи Мозес». На рис. 31 изображены три основные части этой ракеты: боевая головка, ракетная часть (ракетный двигатель) и хвостовая часть со стабилизатором.
Рис. 31. 127-мм авиационная ракета "Холи Мозес"
Пороховая шашка в этой ракете имеет при весьма толстых стенках крестообразное сечение, что делает ее очень удобной для серийного производства. Такая форма сечения шашки обеспечивает ровное горение с незначительным отклонением в количестве образующихся газов. Чтобы получить требуемую скорость горения, некоторые участки шашки могут бронироваться полосками из пластмассы, ограничивающими горение. В очень длинных шашках желательно бронировать только ту часть шашки, которая находится ближе к соплу. Это делается для того, чтобы рядом с соплом не образовывалось слишком много газов, которые могут блокировать газы, выделяющиеся в передней части двигателя, и таким образом разорвать двигатель.
В течение некоторого времени исследователи бились над решением одной весьма любопытной проблемы. Известно, что шашки, изготовленные из двухосновного пороха, не всегда безупречны. Они могут, например, иметь внутренние пустоты, которые приводят к тем же отрицательным последствиям, что и трещины в шашках из черного цороха. Обнаружить такие пустоты было нелегко, тем более, что применяемое для стабилизации горения вещество заставляло пороховой заряд темнеть по мере его старения. Поэтому с большой радостью было встречено сообщение о том, что с помощью карбамита шашки можно делать полупрозрачными. Эти шашки было легче проверять, но на испытаниях оказалось, что каждый второй заряд разрывает двигатель. Темные шашки, которые, возможно, имели крупные- пустоты и дефекты, приводили к меньшему количеству взрывов, чем полупрозрачные. Тщательное изучение показало, что при горении полупрозрачной шашки происходит какой-то неизвестный процесс, который был назван «термитным растрескиванием», потому что частично сгоревшие шашки выглядели так, словно их изъели термиты.
Пришлось провести целую серию исследований, чтобы установить, что происходит в этих шашках. Оказалось, что когда шашка горела, то выделялась не только тепловая, но и световая энергия, которая, проникая в виде лучей внутрь прозрачной шашки, абсорбировалась микроскопическими частицами пыли, вкрапленной в порох. Поглощая лучи, эти частицы нагревались до такой степени, что воспламеняли порох, находившийся рядом с ними. В результате образовывались местные очаги горения, которые и приводили к характерному «растрескиванию» пороха, сопровождаемому взрывами. Именно в силу этих обстоятельств в настоящее время все шашки имеют черный цвет.
После того как были решены проблемы размеров шашки, толщины ее стенок, диаметра сопла и другие вопросы, связанные с двигателем, возникла еще одна проблема, проблема стабилизации ракеты на полете. Предыдущая практика показывала, что стабилизировать ракету можно двумя путями. Один путь был подсказан древней стрелой, другой, более современный, - винтовочной пулей. В применении к ракетам эти методы можно назвать соответственно аэродинамической стабилизацией и стабилизацией вращением. Аэродинамическая стабилизация требует создания специальных приспособлений - стабилизаторов в хвостовой части ракеты и зависит от скорости движения ракеты на активном участке траектории.
Стабилизация ракет вращением, впервые примененная Гейлом в XIX веке, может не зависеть от скорости ракеты, если для создания вращательного момента используется энергия истекающих газов. Последнее же достигается одним из двух методов: применением «газовых рулей» в потоке истекающих газов или созданием нескольких сопел, расположенных по окружности ракетной камеры с небольшим наклоном (этот метод немцы использовали в снаряде «Небельверфера»). Второй метод является лучшим, так как «газовые рули» приводят к потере мощности двигателя.
Исследование влияния количества вращательного движения на точность полета ракеты осуществлялось отделом Национального исследовательского комитета по оборонным мероприятиям США, ведавшим разработкой ракетного артиллерийского вооружения. Метод исследования предложил Р. Мэллина, который в то время был занят проектированием ракет для фирмы «Белл Телефон Лэборотрис». Его идея заключалась в том, чтобы запустить ракету без всяких стабилизаторов из вращающейся пусковой трубы. Это давало возможность испытывать одну и ту же ракету при разных вращательных моментах. Предложение было немедленно принято, и была построена специальная пусковая установка, состоявшая из пусковой трубы, установленной на больших шариковых подшипниках, помещенных в неподвижной трубе. Вся установка имела механизмы вертикальной и горизонтальной наводки, как у обычного орудия. Вращение внутренней пусковой трубы обеспечивалось электромотором мощностью в 1,5 л. с.; она могла вращаться со скоростью 800, 1400 и 2400 об/мин.
В результате опытов было установлено, что даже при умеренной скорости вращения достигается значительное уменьшение рассеивания ракет и что скорость вращения не является критическим фактором устойчивости. Рассеивание невращающихся стандартных ракет составляло 0-39 угломера, то есть на дистанции 1000 м такая ракета отклонялась на 39 м, а при стрельбе ракетами, вращающимися со скоростью 800, 1400 и 2400 об/мин, рассеивание уменьшалось соответственно до 0-13, 0-11 и 0-9 делений угломера. Для изучения влияния вращательного движения на другие ракеты, имевшие очень большое рассеивание, было проведено 25 таких запусков при скорости вращения пусковой трубы порядка 2400 об/мин. Рассеивание составило 0-13 угломера. Когда такие же ракеты были запущены из невращающейся пусковой трубы длиной 3,3 м, рассеивание увеличилось до 0-78
Однако лишь несколько американских вращающихся ракет было применено на поле боя (см. Приложение II). Большая же часть американских ракет периода второй мировой войны стабилизировалась при помощи аэродинамических стабилизаторов. Весьма распространенным среди этих ракет был снаряд реактивного противотанкового ружья «Базука». Первые ракеты «Базука» имели существенные конструктивные недостатки. Имели место частые разрывы ствола при стрельбе в жаркие дни, но после того как заряд уменьшили, он хорошо работал в жаркую и теплую погоду, а в холодные дни по-прежнему отказывал. Когда наконец был отработан заряд, хорошо действовавший при любых температурах, появились жалобы на то, что пусковая труба слишком длинна и неудобна для применения в лесу и на пересеченной местности. Но пусковая труба должна была быть длинной, так как было необходимо, чтобы весь пороховой заряд сгорал до вылета ракеты из трубы, иначе факел ракетного двигателя мог обжечь наводчику лицо. Эта частная проблема была позднее решена очень просто, путем создания складывающейся пусковой трубы.
Впервые на поле боя «Базука» была применена в Северной Африке. Когда в начале 1943 года генерал-майор Л. Кемпбелл сообщил о существовании у союзников этого оружия и пояснил, что небольшая ракета, весящая всего несколько килограммов, может уничтожить танк, многие подумали, что такая ее эффективность объясняется высокой скоростью ракетного снаряда. В действительности же ракета «Базука» движется очень медленно; ее можно видеть на всем протяжении траектории от пусковой трубы до цели. Секрет высокой пробивной силы не имел ничего общего с тем фактом, что «Базука» была снабжена ракетным двигателем; он скрывался в заостренной боевой головке ракеты, где был помещен кумулятивный заряд.
Этот заряд был изобретен американским специалистом по взрывчатым веществам профессором Чарльзом Мунро. В 1887 году, экспериментируя со взрывчатыми веществами, Мунро заметил совершенно новое и поразительное явление. Один из образцов взрывчатого вещества, которое он испытывал, представлял собой диск пироксилина с вырезанными на нем буквами и цифрами-«USN 1884», обозначавшими место и время его изготовления. Мунро подорвал этот диск пироксилина рядом с тяжелой бронированной плитой. Как он и ожидал, ущерб, нанесенный бронированной плите, был незначительным, но буквы и цифры «USN 1884» оказались вырезанными в металле! Ничего подобного никогда не наблюдалось. Это странное явление могло быть объяснено только тем, что взрывчатый заряд не прилегал плотно к металлу в местах, где были вырезаны буквы и цифры. Мунро заключил, что сочетание небольшого воздушного пространства и плотно прилегающего к металлу взрывчатого вещества вокруг данного воздушного пространства, вероятно, и было причиной этого явления. Чтобы проверить свою догадку, он взял связку динамитных палочек и крепко связал их вместе, а несколько центральных палочек втянул внутрь на 2 см. Полученный заряд легко пробил отверстие в толстой стенке банковского сейфа. В 1888 году профессор Мунро написал о своем открытии несколько статей, и с тех пор это явление получило название «эффект Мунро», который объяснялся фокусирующим действием продуктов взрыва заряда.
При наблюдении со стороны взрыв кумулятивного заряда подобен взрыву любого другого заряда: энергия взрыва распространяется равномерно во всех направлениях, но внутри воздушной полости газы, освобожденные взрывом, фокусируются, то есть собираются в узкую струю, обладающую большой пробивной силой (рис. 32).
Рис. 32. Кумулятивный заряд Мунро американской гранаты М9А1 (стрелками показано направление действия взрыва)
Военные исследования по кумулятивным зарядам не проводились до второй мировой войны, когда была создана металлическая облицовка кумулятивной воронки в заряде. Если эффект Мунро проявлялся как действие высокоинтенсивной струи раскаленных газов, выбрасываемых в одном направлении, то было совершенно ясно, что пробивную силу этой струи можно усилить, если каким-либо образом увеличить ее массу. Предполагалось, что слой металла, покрывавший воронку, будет разорван взрывом на небольшие осколки, которые увеличат массу газов. Вскоре это предположение было подтверждено экспериментальным путем, причем наиболее эффективными в качестве облицовочного материала воронки были признаны цинк и сталь.
Эффект Мунро зависит не только от наличия полости во взрывчатом веществе и металлической облицовки, но также и от расстояния между зарядом и целью в момент взрыва. Это расстояние должно быть равно нескольким сантиметрам. По этой причине кумулятивный заряд при больших скоростях встречи становится малоэффективным, так как для срабатывания взрывателя и взрыва заряда необходимо какое-то время. Ракета «Базука» вполне подходила по скорости для кумулятивного заряда. Другой американской ракетой, снабженной кумулятивным зарядом, не считая усовершенствованных вариантов той же ракеты «Базука», являлась разработанная наспех для войны в Корее ракета «Рэм».
Более тяжелые американские ракеты периода второй мировой войны не имели кумулятивных зарядов, так как они предназначались для борьбы не с танками, а с живой силой противника. Сюда относятся ракеты калибром 114 мм и 183 мм. Первая весила около 17 кг, обладала почти такой же разрушительной силой, как снаряд 105-мм гаубицы, и обслуживалась одним человеком. Она выпускалась вместе с упаковочной трубой, которая одновременно служила ей и пусковой установкой. К трубе придавалась тренога, похожая на штатив фотоаппарата. Вся система весила около 23 кг.
Ракеты калибром 114 мм и 183 мм монтировались на установках на палубах специальных кораблей-ракетоносцев; при этом управление огнем велось из безопасного укрытия под палубой. Один корабль-ракетоносец в течение нескольких минут мог выбросить столько же стали и взрывчатого вещества, сколько выбрасывают орудийные башни трех линкоров. Массированное применение ракет сделало возможным успешные прорывы береговой обороны и высадку морских десантов. Так, вторжение в Южную Францию было осуществлено после массированного использования до 40000 ракет.
Для поддержки сухопутных войск были созданы специальные «ракетные» танки. На башне танка «Шерман» М-4 было установлено в четыре яруса 60 пусковых труб для 114-мм ракет. Эта установка получила название «Каллиопа», она поворачивалась вместе с башней танка. Шарнирный стержень, соединявший установку с 75-мм башенной пушкой, позволял осуществлять вертикальную наводку с помощью орудийного механизма вертикальной наводки. Электрическое пусковое устройство, разработанное фирмой «Вэстерн электрик», давало возможность запускать ракеты через очень короткие промежутки времени.
Секретным устройством на протяжении всей войны являлась противолодочная ракетная установка М-10, известная под названием «Хеджехог». Она была разработана в Англии, но в дальнейшем передана в США, где специалисты ВМФ значительно усовершенствовали ее. Установка имела 24 тяжелые ракеты, которые запускались в течение 2,5 секунды. Ракеты падали в районе предположительного местонахождения подводной лодки противника и погружались в воду боевой частью вниз. Заряды этих ракет не были обычными глубинными бомбами, они взрывались только при встрече с целью, а не при достижении определенной глубины. Поэтому звук подводного взрыва являлся показателем того, что подводная лодка поражена.
Однако самой большой американской ракетой периода второй мировой войны оказалась авиационная ракета «Тайни Тим», предназначенная для поражения целей, расположенных вне пределов досягаемости обычной артиллерии. Внешне она напоминала авиационную морскую торпеду и имела длину 3 м и диаметр 30 см; в стартовом положении она весила 580 кг. Пороховой ракетный заряд состоял из четырех крестообразных шашек общим весом до 66 кг. Боевая головка ракеты «Тайни Тим» весила 268 кг и несла около 68 кг тротила.
Первые экспериментальные запуски ракеты «Тайни Тим» с самолета проводились с помощью устройства, выдвигающегося из бомболюка; при запуске же с истребителей ракета сбрасывалась на вытяжном шнуре.
Во время одного из первых испытаний, в конце августа 1944 года, произошел несчастный случай. Сразу же после запуска ракеты «Тайни Тим» самолет, с которого производился запуск, перешел в пикирование и разбился. При этом погиб и пилот, лейтенант Армитидж, именем которого назван аэродром на ракетной испытательной станции в Иньокерне (штат Калифорния). Расследование причин катастрофы показало, что хвостовое оперение самолета было сильно повреждено воспламенителем ракетного заряда. Было предложено значительно уменьшить мощность воспламенителя, а также увеличить длину шнура. С тех пор запуски ракет несчастными случаями не сопровождались.
Во время второй мировой войны ракета «Тайни Тим» применялась против японцев на острове Окинава. Но установить эффективность ракетной бомбардировки тогда не удалось, потому что ракеты были использованы в комплексе с многими другими средствами поражения.
К этому времени относится и начало разработки зенитных ракет. Эти ракеты отличаются тем, что нуждаются в ускорителе для обеспечения как можно большего начального импульса при запуске. Естественно, что это достигается за счет максимального увеличения заряда ускорителя. Первоначально зенитным управляемым снарядам придавалась форма и вид реактивного самолета. Но, для того чтобы запустить эти снаряды и вывести на траекторию, был нужен мощный ракетный ускоритель или же дорогостоящая и чересчур громоздкая катапульта. К сожалению, изготавливавшиеся в то время стартовые ракеты были сравнительно небольшими и маломощными. Для обеспечения взлета самолета-истребителя требовались две - четыре такие ракеты, а для взлета тяжелого бомбардировщика нужно было несколько десятков таких ракет. Поэтому разработкой тяжелых, мощных ускорителей занялись не только создатели управляемых зенитных ракет, но и авиационные промышленные фирмы.
Химикам, специалистам по топливам, конечно, были хорошо известны все возможности известных тогда топлив для ускорителей. Главной их проблемой в этом деле было не столько отыскание собственно горючего, то есть сжигаемого вещества, сколько подбор окислителя - вещества, дающего необходимый для горения кислород. Все известные в ту пору твердые окислители делились на две группы, в каждой из которых имелось большое количество веществ, отличавшихся своими преимуществами и недостатками.
К первой группе относились нитраты, из которых больше всего в пиротехнической практике был известен нитрат калия (КМО 3). Почти 40% его веса составляет кислород, выделяющийся при сгорании. Однако продукты сгорания с этим окислителем состоят главным образом из дымов, что создает при работе с ним большие трудности. Следующим в этой группе был нитрат натрия (NаNО 3), который выделяет еще больше кислорода (около 47%), но также дает много дыма и, кроме того, имеет еще ряд недостатков. Третий окислитель, нитрат аммония (NH 4 NO 3), не образует при сгорании никаких твердых продуктов, но выделяет всего лишь 20% кислорода, так как часть кислорода уходит на соединение с водородом той же молекулы. Помимо этого, при большом увеличении температуры (выше 32° С) сильно изменяется объем нитрата аммония, что представляется небезопасным .
Вторая группа включала в себя перхлораты. На первый взгляд эти вещества кажутся более эффективными, чем нитраты, так как выделяют в среднем более 50% (по весу) кислорода. Так, перхлорат магния (MgCl0 4) выделяет 57,2% кислорода. Но химики отвергли это вещество из-за его чрезвычайно высокой гигроскопичности. Следующим по количеству выделяемого кислорода (52%) является перхлорат натрия (NaCl0 4), тоже весьма гигроскопичное соединение, которое при горении выбрасывает твердое вещество - поваренную соль. Еще один окислитель этой группы, перхлорат калия (KClO 4), дает почти 46% кислорода, но так же, как и перхлорат натрия, образует твердый остаток-хлористый калий (КСl). Последний в группе-перхлорат аммония (NH 4 Cl0 4); он высвобождает до 34% кислорода, не изменяет объема, как нитрат аммония, и не выбрасывает с продуктами сгорания никаких твердых веществ. Но одним из продуктов сгорания перхлората аммония является хлористый водород (НСl) - крайне токсичное и весьма активное вещество, которое в сыром воздухе образует туман.
Из всех перечисленных окислителей только перхлорат калия может быть использован в ракетном двигателе, и он действительно был применен в качестве топливного компонента Гуггенхеймской авиационной лабораторией Калифорнийского института технологии (сокращенно GALCIT) .
Однако мы забыли еще об одной группе химических веществ с высокими окислительными свойствами-о так называемых пикратах, основой которых является пикриновая кислота. Эта кислота может служить взрывчатым веществом, и, кроме того, она довольно токсична. Ее полное название - тринитрофенол (НО С 6 Н 2 (N0 2) 3). Химики относят ее к типичным нитросоединениям ароматического ряда, а военные называют ее лиддитом или мелинитом.Очень чистая пикриновая кислота сама по себе вполне безопасна, но она легко образует при реакциях с металлами некоторые соли - пикраты, чрезвычайно чувствительные к трению или нагреванию. Пикраты тяжелых металлов, особенно таких, как свинец, детонируют при малейшей встряске. С пикратами легких металлов обращаться легче; уже давно известны такие пикратные пороха, как порох Брюжера и порох Дезиньоля, которые применялись как для гражданских взрывных работ, так и для военных целей. Порох Брюжера состоял на 54% из пикрата аммония, на 45% из нитрата калия и 1% инертных веществ. Порох Дезиньоля включал в себя пикрат калия, нитрат калия и древесный уголь.
В настоящее время применяется пороховая ракетная смесь, близко напоминающая порох Брюжера, которая состоит из пикрата аммония (40-70%), нитрата калия (20-50%) и твердой добавки.
Однако, несмотря на определенную перспективность пикратных порохов, более употребительными стали все же старые двухосновные пороха Нобеля, которые теперь изготовляются не в виде прессованных шашек, а в форме литых пороховых зарядов. Прессованные шашки Нобеля обычно включали в себя 50-60% нитроклетчатки, 30-45% нитроглицерина и 1-10% других веществ, литые же заряды наряду с нитроклетчаткой (45-55%) и нитроглицерином (25-40%) содержат еще до 12-22% пластификатора и около 1-2% различных специальных добавок.
Замена прессования отливкой позволила создавать заряды толщиной более 30 см и длиной свыше 180 см, высвобождающие всю энергию, заключенную в них, в течение 2,5-3 секунд и создающие тем самым огромный начальный импульс. Большие литые пороховые заряды окружены слоем пластмассы, который плотно прилегает к стенкам корпуса ракетного двигателя.
Один из таких больших ускорителей показан в разрезе на рис. 33. В этом образце передняя плита давит на заряд с помощью мощной пружины. Это позволяет фиксировать положение заряда и иметь небольшое пространство для компенсации теплового расширения заряда в начале горения. Заряд воспламеняется спереди, а горение развивается от центрального канала к периферии заряда. Путем придания центральному каналу определенной формы можно обеспечить регулировку внутреннего давления. Рассмотренная выше крестообразная шашка, например, горит таким образом, что внутреннее давление является максимально высоким в момент воспламенения заряда, в то же время толстостенная трубчатая шашка теоретически обеспечивает постоянное давление в камере сгорания в течение всего периода работы двигателя; такое горение называется горением при неизменной тяге. Если давление в камере сгорания поднимается с момента воспламенения и возрастает до тех пор, пока весь заряд не выгорит, имеет место, как говорят, горение с возрастанием тяги. Такое горение наиболее характерно для шашки, выполненной в форме стержня с несколькими продольными каналами; менее присуще оно таким шашкам, которые плотно прилегают к стенкам корпуса двигателя и имеют только один центральный канал. Если последний имеет не круглую, а звездообразную форму, происходит интересное явление: заряд горит с небольшим возрастанием тяги в течение первой четверти секунды, затем, в продолжение 2 секунд, горит с падением тяги, после чего тяга снова возрастает. К тому же звездообразное сечение центрального канала предъявляет весьма небольшие требования к прочности корпуса и таким образом позволяет уменьшить его вес.
Рис. 33. Ускоритель на твердом топливе
Такие ускорители применяются для запуска больших управляемых снарядов, например самолетов-снарядов «Матадор». Было также несколько попыток использовать их на экспериментальных пилотируемых самолетах-истребителях. Кроме того, пробовали ставить ракетные ускорители на специальные ракетные салазки и тележки для проверки влияния больших ускорений и замедлений на организм человека. Подобные ускорители были испытаны и на зенитных ракетах, что привело к созданию совершенно нового типа исследовательских ракет, которые рассматриваются в последующих главах книги. И, наконец, эти тяжелые литые заряды позволили создать новые ракеты класса «земля-земля», способные нести тяжелую боевую головку, в том числе и атомную, на расстояние, соответствующее дальности стрельбы самой дальнобойной артиллерии.
Рис. 34. Ракета «Онест Джон» и траектории ее полета
Ракета, которую я имею в виду, называется «Онест Джон» (рис. 34). Эта тщательно испытанная и вполне надежная система, официально именуемая артиллерийской ракетой М-31, имеет пусковую установку типа ХМ-289 с углом возвышения около 45°. По внешнему виду «Онест Джон» напоминает огромную ракету «Базука», главным образом из-за массивной заостренной боевой головки. 4 октября 1956 года во время показа на Абердинском полигоне одна из ракет «Онест Джон» покрыла расстояние 20 800 м, а вторая прошла 20 600 м.
Характерным в ракете «Онест Джон» является то, что она не имеет никакой системы наведения; наводка осуществляется, подобно артиллерийскому орудию, посредством изменения угла возвышения пусковой установки. Поскольку все пороха горят с различной скоростью, во многом зависящей от температуры окружающего воздуха, результаты запусков неуправляемых ракет не совсем одинаковы. Чтобы как-то снизить температурное влияние окружающего воздуха, ракета «Онест Джон» снабжается специальными термоэлектрическими покрывалами. В условиях низких температур эти покрывала поддерживают оптимальную температуру порохового заряда. В настоящее время создан уменьшенный вариант ракеты «Онест Джон» - так называемый «Литтл Джон» ХМ-47. Эта ракета имеет калибр 318 мм.
Примечания:
Древнегреческая мера длины, колебавшаяся в зависимости от рельефа местности в пределах 150-190 м. (Прим. ред.)
Полное название этой книги выглядит так: «Звездный вестник, возвещающий о великих и удивительных зрелищах и предлагающий их вниманию философов и астрономов, каковые зрелища наблюдаемы были Галилео Галилеем с помощью недавно изобретенной им зрительной трубы на лике Луны, в бесчисленных неподвижных звездах, в Млечном пути, в туманных звездах, в особенности же при наблюдении четырех планет, обращающихся вокруг Юпитера в разные промежутки времени с удивительной скоростью, планет, которые до последнего времени никому известны не были и которые автор совсем недавно открыл первый и решил назвать Медицейскими светилами». - (Прим. авт.)
См. Eberhardt О, Freier Fall, Wurf und SchuB, Berlin, 1928.
Lehmano E, A. Zeppelin, Longmans Green. New York, 1937, p. 103-104.
В отечественной промышленности и литературе это вещество известно под названием «централит». (Прим. ред.)
Позднее было установлено, что от этого фактора можно легко освободиться. Филиал по ракетным топливам фирмы «Филиппс петролеум» разработал твердое топливо для ускорителей, состоящее из сажи, синтетической резины и некоторых присадок с нитратом аммония в качестве окислителя. Это топливо весьма устойчиво к большим колебаниям температуры, но выделяет при горении небольшое количество дыма. (Прим. авт.)
Это топливо состояло из 70-78% КСlO 4 и 22-30% асфальта с небольшим добавлением асфальтового маcла. (Прим. авт).
Загрузка...
