А. Жарков, А. Яскин

Пионеры отечественного ракетостроения

Опубликовано:
«Бийский Вестник», №4 (40) 2013

© Издательский дом «Бия», 2013

Наш адрес: ruzhany@narod.ru

ОБ АВТОРАХ

Жарков Александр Сергеевич

Родился 6 августа 1947 г. в с. Соусканиха Алтайского края. Окончил Томский институт радиоэлектроники и электронной техники (1970 г.), Академию народного хозяйства (г. Москва, 1991 г.).

С 1973 г. работает в ФНПЦ «Алтай» (ранее Алтайский НИИ химической технологии, НПО «Алтай») — инженером, начальником лаборатории, начальником конструкторского отдела, директором опытного завода, входящего в состав объединения, главным инженером. С 1997 г. — генеральный директор ФНПЦ «Алтай».

Член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор. Крупный ученый в области специальной химии, технологии и автоматизации управления процессами получения высокоэнергетических веществ и материалов, проектирования и изготовления на их основе специальных изделий оборонного назначения.

Под его руководством создано более 300 видов новой продукции, конкурентоспособной на внутреннем и внешнем рынках, и более 30 базовых технологий для производства этой продукции. Под руководством А.С. Жаркова предприятию удалось развить внешнеэкономическую деятельность по экспорту современных научно-технических разработок в такие страны, как Индия, Нидерланды, США, Япония, Корея, Вьетнам и др.

Жарков А.С. является научным руководителем и организатором большой серии работ конверсионного направления в области наноматериалов, газогенераторов, катализаторов, синтеза субстанций лекарственных препаратов, новых конструкционных и теплоизоляционных материалов и др.

Является председателем правления объединения работодателей «Союз промышленников Алтайского края», председателем Совета директоров предприятий г. Бийска, председателем попечительского совета Демидовского фонда г. Бийска. Выступил инициатором и организатором работ по присвоению-продлению г. Бийску статуса наукограда.

Лауреат премии Совета Министров СССР (1990 г.) и Государственной премии РФ (1999 г.). Награжден орденом Дружбы (1999 г.), орденом «За заслуги» перед Алтайским краем» (2007 г.), орденом Почета (2008 г.), медалями СССР и РФ, памятными медалями Федерации космонавтики России. С 2009 г. является почетным гражданином г. Бийска.

Яскин Алексей Васильевич

Родился 4 марта 1945 г. в г. Прокопьевске Кемеровской области, окончил отличием в 1967 г. физико-технический факультет Томского госуниверситета (кафедра математической физики) по специальности «Баллистика». Кандидат технических наук (1981 г.), старший научный сотрудник по специальности «Тепловые двигатели летательных аппаратов» (1985 г.).

До 1971 г. работал в ракетно-космической организации «НПО прикладной механики» (г. Красноярск-26) в отделе тепловых процессов (в настоящее время ОАО «Информационные спутниковые системы» им. академика М.Ф. Решетнёва).

С 1971 г. работает в ФНПЦ «Алтай», с 1978 г. — начальник головной лаборатории, а с 1986 по 2003 гг. — начальник головного отдела опытно-конструкторских работ. В настоящее время — главный специалист-советник главного конструктора. С 1999 г. — доцент кафедры РД ВУАС БТИ АлтГТУ им. И.И. Ползунова по совместительству, а с 2011 г. — профессор этой кафедры. Ряд образцов ракетной техники разработан при его личном участии, а по некоторым из них он был научным руководителем проектирования и стендовой отработки зарядов маршевых РДТТ.

Награждён орденом Почёта, медалями РФ, знаком ЦК ВЛКСМ «Трудовую доблесть», тремя памятными медалями Федерации космонавтики РФ, лаурет премии И.И. Ползунова, премии Ленинского Комсомола Алтая, заслуженный конструктор РФ.

ПИОНЕРЫ ОТЕЧЕСТВЕННОГО РАКЕТОСТРОЕНИЯ

{30}

Более трёхсот лет назад Указом Петра I был основан город Бийск Алтайского края, в настоящее время это самый восточный наукоград России. Его ядром является ОАО «Федеральный научно-производственный центр «Алтай» (ФНПЦ «Алтай»), созданный в 1958 г. как НИИ-9 для разработки ракетных топлив и их компонентов, зарядов ракетных двигателей на твёрдом топливе (РДТТ) и боевых частей неядерного снаряжения. Первым директором НИИ-9 был Т.Г. Корняков. С 1959 по 1984 гг. предприятие возглавлял выдающийся организатор оборонной промышленности и конструктор, профессор Яков Фёдорович Савченко, столетие со дня рождения которого отмечается в октябре 2013 г. Прошедшие 55 лет для ФНПЦ «Алтай» знаменательны не только работами на оборону страны. Среди конверсионных разработок — высокопредохранительные взрывчатые вещества, средства пожаротушения на низкотемпературных газогенерирующих источниках газа, наноразмер-ные алмазы, синтезируемые взрывом, и технологии их использования, газогенераторы для интенсификации нефтяных и газовых скважин, синтез редких лекарственных субстанций и др. Много ярких страниц в истории ФНПЦ «Алтай», некоторые из них, связанные с созданием твёрдотопливной ракетной техники, обеспечившей стратегический паритет по ядерным вооружениям между СССР и США в конце XX в., раскрываются перед читателем. Основополагающую роль в становлении этих работ на предприятии сыграл Я.Ф. Савченко. Важным моментом является факт, что за этот период сложилось тесное научно-производственное сотрудничество ФНПЦ «Алтай» с великими Главными конструкторами ракетной техники, академиками С.П. Королёвым, М.К. Янгелем, В.Ф. Уткиным, В.П. Макеевым, А.Д. Надирадзе. Различные наименования нашего научного центра: НИИ-9, Алтайский научно-исследовательский институт химической технологии (АНИИХТ), Научно-производственное объединение «Алтай» (НПО «Алтай»), ФГУП «ФНПЦ «Алтай», ОАО «ФНПЦ «Алтай» — свидетельствуют о том, как эволюционировало предприятие за годы его славной истории.

В книге «Стратегические ракетные комплексы наземного базирования» (2007 г.), посвящённой 60-летию отечественного ракетостроения, в разделе «Рождение кооперации создателей ракетных комплексов» среди плеяды великих конструкторов ракетно-космической техники, начавшейся с академика С.П. Королёва, 17-й помещена статья о Я.Ф. Савченко. Впереди Я.Ф. Савченко 13 конструкторов баллистических ракет, затем трое известнейших разработчиков жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) для первых боевых и космических ракет «Восток», «Протон», «Энергия» и др. — знаменитые отечественные учёные и конструкторы В.П. Глушко (1908-1989 гг.), А.М. Исаев (1908-1971 гг.), С.А. Косберг (19031965 гг.). А среди создателей РДТТ для стратегических ракет первой по праву {31} его первопроходства находится большая статья про Я.Ф. Савченко.

Заглянем немного в историю. Во второй половине XX в. научные познания человечества и технологический базис промышленного производства обеспечили стремительное развитие ракетной техники и космонавтики.

Находясь в плену сил гравитации, люди с древнейших времён мечтали о полётах и в атмосфере, подобно птицам, и к другим космическим объектам. Но как преодолеть всемогущее тяготение, которое формирует звёзды и галактики, удерживает на орбитах все наблюдаемые в пространстве космические тела, человечество на поверхности планеты Земля?

Парадоксально, но, например, пешеход двигается за счёт реактивной силы, отбрасывая Землю в качестве рабочего тела. Винт самолёта отбрасывает внешнюю, не принадлежащую самолёту массу вещества — воздуха. Наконец, только ракета в полёте не «отталкивается» от окружающей среды, но, выбрасывая рабочее тело, непрерывно теряет свою исходную массу, получая при этом перемещение в пространстве. И вот на этом ракетном принципе мечта человечества о дальних космических полётах в XX в. обрела технологическое воплощение в ракетоносителях, способных вырваться из объятий гравитационного поля Земли.

Любопытно, что в 1740 г. по приказу короля Франции из гигантской пушки, специально отлитой для этой цели, было послано огромное ядро в... небо. Выстрел был произведён по просьбе нескольких ученых, которые были убеждены, что ядро станет искусственным спутником Земли. В последующем математиками было доказано, что это сделать такими средствами невозможно. Данная неудачная попытка интересного в своей постановке эксперимента имела и положительную сторону — именно она натолкнула французского писателя Жюля Верна на мысль написать роман «Из пушки на Луну».

В 1921 г. газета «Нью-Йорк Таймс» с сомнением писала: «Абсурдным было бы утверждать, что профессор Годдард^[1] может не знать об отношении действия к противодействию или что он не подозревает, что для противодействия необходимо что-то получше, чем вакуум». Это свидетельствует о том, что всего век назад некоторые образованные люди просто не понимали принципа движения ракеты, когда не надо ни от чего отталкиваться!

Из курса физики известно, что реактивная тяга не является результатом взаимодействия с окружающей средой, её источником нельзя считать отталкивание от среды или какое-либо другое воздействие последней, подобное, например, тому, которое имеет место для воздушного винта. Ракетный двигатель может работать в совершенно пустом пространстве и создавать тягу.

В реактивном снаряде (ракете) газообразные продукты горения топлива в камере со сверхзвуковой скоростью выбрасываются из отверстия в хвостовой части ракеты (из сопла ракетного двигателя). Действующие при этом силы внутрикамерного давления будут силами внутренними для ракетного двигателя, и они не могут изменить суммарное количество движения системы «ракета — продукты горения топлива». Но так как вырывающиеся газы имеют известное количество движения, направленное назад, то ракета получает при этом соответствующую скорость движения вперёд.

Окно для полётов в космос начало реально открываться чуть {32} более 50 лет назад через становление и развитие стратегического ракетного вооружения. После второй мировой войны в Советском Союзе из-за нарастания угрозы нападения со стороны США, обладавших ядерным оружием, наряду с форсированными исследованиями по атомной бомбе, велись и интенсивные работы по ракетным средствам доставки такого оружия. Начало разработкам было положено совершенно секретным Постановлением Совета Министров СССР № 1017-419 сс от 13 мая 1946 г. «Вопросы реактивного вооружения». Этим Постановлением, подписанным И.В. Сталиным как Председателем Совета Министров нашей страны, был создан Специальный комитет по реактивной технике при Совете Министров СССР. Согласно этому документу, работы по развитию ракетной техники считались важнейшей государственной задачей, а все министерства и организации были обязаны выполнять задания по реактивной технике как первоочередные. Одной из задач комитета по реактивной технике стало «определение и утверждение ежеквартальной потребности в денежных ассигнованиях и материально-технических ресурсах для работ по реактивному вооружению». Подобные работы проводились и в США под техническим руководством интернированного американцами немецкого специалиста Вернера фон Брауна (1912-1977 гг.), создавшего в период второй мировой войны баллистические ракеты ФАУ-2 для нацистской Германии, которыми осуществлялся обстрел Великобритании, а в США реализовавшего техническое руководство созданием ракеты «Сатурн-5». В Советском Союзе практические работы начались с создания ракеты Р-1, во многом похожей на немецкую ФАУ-2, отдельные экземпляры которой были захвачены в оккупированной Германии.

Безусловно, эти работы начинались не на пустом месте, теоретические и экспериментальные исследования по ракетам велись в СССР и ранее. Например, первая советская ракета на жидком топливе «ГИРД-Х» была запущена в августе 1933 г. Она была разработана группой изучения реактивного движения (ГИРД). Вначале ГИРД, образованную в июле 1931 г., возглавил Ф.А. Цандер, а в июле 1932 г. её начальником назначается С.П. Королёв. Всем известно эффективное применение нашей страной твёрдотопливных ракетных систем залпового огня «Катюша» во время Великой Отечественной войны. Их создание стало прямым следствием начатых ещё в 1921 г. практических работ по реактивным снарядам на бездымном порохе изобретателя Н.И. Тихомирова в лаборатории самодвижущихся в воде и воздухе мин, получившей в 1928 г. наименование газодинамической лаборатории (ГДЛ). С 1929 г. в ГДЛ началась разработка В.П. Глушко электротермических и жидкостных двигателей для ракет, а затем и реактивных летательных аппаратов.

Первый успешный пуск ракеты Р-1 состоялся 10 октября 1948 г. Потом были разработаны новые оригинальные конструкции ряда баллистических ракет, но особое место среди них занимает ракета Р-7 и особенно её модернизация Р-7А.

Как известно, первым Главным конструктором отечественных баллистических ракет стал Сергей Павлович Королёв (1907-1966 гг.), который своими практическими работами в последующем обогнал Вернера фон Брауна. Под руководством С.П. Королёва были созданы первые искусственные спутники Земли, осуществлены первые полёты беспилотных космических аппаратов на Луну и к планетам Солнечной системы, первые орбитальные полёты человека вокруг Земли.

При С.П. Королёве был создан {33} независимый орган коллективного мышления для координации сложнейших работ при разработке ракетно-космической техники - Совет Главных Конструкторов (СГК). Решения СГК не имели обязательной юридической силы, не утверждались приказами министров, но обязательно воплощались в конкретные дела, способствующие скорейшей реализации новых технических решений и созданию новых ракет.

В 1960 г. на вооружение был принят боевой межконтинентальный ракетный комплекс с двухступенчатой ракетой Р-7А, разработанный ОКБ-1^[2], которое возглавлял С.П. Королёв как Главный конструктор. В дальнейшем эта ракета стала базовой для создания космических ракетоносителей, в том числе «Востока». 12 апреля 1961 г. она вывела космический корабль с первым в истории человечества космонавтом — Ю.А. Гагариным — на околоземную орбиту. Суммарная мощность жидкостных ракетных двигателей ракетоносителя «Восток» составила 20 миллионов лошадиных сил! Тяготение колыбели человечества, Земли, удалось преодолеть! Так при разработке стратегических ракетных вооружений появилась возможность решить и сопутствующую задачу — начать космические полёты. На основе ракет Р-7 и Р-7А создана самая массовая в мире серия космических ракетоносителей «Восток», «Восход», «Молния», «Союз» и их модификаций.

Возглавлял разработку теоретических предпосылок вывода искусственных тел на околоземные орбиты, а в дальнейшем полётов к Луне и планетам Солнечной системы как Главный Теоретик академик Мстислав Всеволодович Келдыш (1911-1978 гг.).

Боевой вариант межконтинентальной баллистической ракеты Р-7А заправляли компонентами топлива (жидкий кислород + керосин) перед пуском. При норме 170 т требовалось подвести к ракете 400 т жидкого кислорода, так как охлаждённый до низких температур, он, соприкасаясь со стенками баков, выкипал и испарялся. Общее время подготовки к пуску составляло 7-8 ч, а боеготовность ракетного комплекса сохранялась не более 8 ч, после чего компоненты топлива необходимо было сливать, что для военной техники оказалось не слишком приемлемым.

Королёв С.П. неоднократно подчёркивал, что двигатели космических ракет надо делать на жидком кислороде, а боевых ракет — на твёрдом топливе. Прежде чем дальше обсуждать историю создания твёрдотопливных межконтинентальных баллистических ракет и появления среди разработчиков ракетной техники вновь образованного НИИ-9 (АНИИХТ), коротко рассмотрим становление и развитие применения Горохов и твёрдых топлив в артиллерии и ракетостроении.

На протяжении почти 700 лет метательный заряд для артиллерийских снарядов и ружейных пуль выполнялся из черного пороха. В конце XIX в. были созданы бездымные пороха, основным компонентом которых являлась нитроцеллюлоза. Пластифицированная нитроглицерином, она легла в основу запатентованного А. Нобелем пороха «баллистит».

Особенно стремительно промышленность боеприпасов развивается в XX в. Баллиститное топливо эффективно применялось в ракетных системах залпового огня («Катюша») во время Великой Отечественной войны, на нем были разработаны в НИИ-125 (в настоящее время ФЦДТ «Союз») вкладные заряды РДТТ опытной твердотопливной ракеты РТ-1, имевшей стартовую массу 34 т и дальность {34} полета всего 2400 км (начало разработки 1959 г.). Ракета РТ-1 значительно уступала по техническим характеристикам уже отработанной твердотопливной ракете США «Минитмен-1». Последняя при стартовой массе 29,5 т имела дальность полета 9300 км. Было очевидным, что требуется революционный прорыв в создании эффективных новых твердых топлив и технологий снаряжения РДТТ. Причем топливо, наряду с выделением энергии по необходимому для баллистики ракетной камеры закону, должно обладать рядом специфических вязкоупругих свойств конструкционного материала, испытывающего значительные нагрузки, сохраняя стабильность характеристик в течение длительного времени нахождения ракеты на боевом дежурстве.

К этому моменту основные задачи стратегического ракетостроения в Советском Союзе решались с использованием ЖРД, уже имелась значительная статистика успешных пусков ракет с ЖРД, в том числе космических. Вместе с тем в США военные баллистические ракеты сначала морского, затем и наземного базирования стали разрабатываться только на твердом топливе.

Учитывая определенные эксплуатационные преимущества твердотопливных ракетных двигателей, перед отечественными учеными и конструкторами была поставлена важнейшая государственная задача — создать межконтинентальные баллистические ракеты с приемлемыми характеристиками на твердом топливе. Постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР, вышедшим в 1959 г., предполагалось создание высокоимпульсных твердых ракетных топлив широкого назначения. По результатам выполнения этого задания и по инициативе С.П. Королёва, буквально накануне знаменательного первого полёта человека в космос, выходит новое Постановление Правительства от 4 апреля 1961 г. по разработке серии твёрдотопливных ракет, в том числе межконтинентальной баллистической ракеты на твёрдом топливе РТ-2 и двухступенчатой ракеты РТ-15 с подвижным стартом.

В разработку топлив и зарядов РДТТ для ракет серии РТ активно включился НИИ-9. Компонентной базой для смесевых твёрдых ракетных топлив (СРТТ) в то время являлись перхлорат аммония — алюминий — связующее. К этим работам были привлечены пять топливных НИИ. Рецептуры топлив, предложенных различными организациями, не обладали необходимым комплексом механических характеристик и в условиях прочного скрепления топлива с корпусом ракетного двигателя для снижения массы тепловой защиты не обеспечивали работоспособности заряда и РДТТ в целом.

Революционным достижением НИИ-9 в разработке СРТТ стало решение использовать в качестве горюче-го-связующего пластифицированный высокомолекулярный бутилкаучук (БК). Творческое соревнование молодого НИИ-9 со сложившимися организациями страны, которые уже имели опыт создания твёрдых ракетных топлив, было выиграно. Критическая ситуация, имевшая место в 1963 г. с отработкой двигателей первой и второй ступеней ракеты РТ-2, разрешилась после принятия на заседании СГК под председательством С.П. Королева предложений НИИ-9 (директор Я.Ф. Савченко и первый заместитель директора по науке Г.В. Сакович) о создании зарядов из топлива на основе БК, заливаемого непосредственно в корпус двигателя. Одновременно с разработкой топлив типа БК были решены проблемы, связанные с проектированием и изготовлением крупногабаритных (до 30 т) зарядов, прочно скрепленных с корпусом ракетного двигателя, созданы научно-методические основы формирования СРТТ. {35}

Топлива типа БК имели достаточно высокие энергетические характеристики, не уступающие зарубежным аналогам того времени и, в отличие от жесткого баллистита, являлись высокоэластичными. Поэтому возникающие напряжения в конструкции заряда, скрепленного с корпусом РДТТ, даже при высокой плотности заряжания и различии коэффициентов температурного расширения топлива и корпуса не приводили к разрушению заряда в условиях эксплуатационных нагрузок. Идея использования пластифицированных олигомеров успешно применялась в последующем и другими разработчиками твёрдых топлив.

По мнению И.Н. Садовского (одного из соратников С.П. Королева, впоследствии руководителя проектной разработки многоразовой космической системы «Энергия-Буран»), возглавлявшего разработку ракет серии РТ, «...создание топлива на основе бутилкаучука было одним из величайших достижений отечественной топливной науки. Оно предопределило выход нашей страны из положения отстающих в создании ракет на твердом топливе».

Как отметил Л.В. Забелин (заместитель министра машиностроения с 1975 г., заместитель министра оборонной промышленности с 1989 г.): «...НИИ-9 своими разработками рецептуры СРТТ, комплексного технологического процесса, систем контроля и испытаний совершил подвиг, позволив ОКБ-1 успешно завершить разработку ракетного комплекса».

С использованием топлив разработки НИИ-9 на основе БК были отработаны заряды для всех трех ступеней ракеты РТ-2П (1972 г.). Кстати, завершающие лётные испытания ракеты РТ-2 и её модернизации РТ-2П проводились с ракетного полигона Плесецк, названного позднее космодромом.

Дальнейшее развитие ракетной техники, разработка новых образцов, необходимость серийного производства ракет привели к включению в ракетную кооперацию С.П. Королёва других НИИ, КБ, заводов. Но первые создатели ракетной техники всегда останутся первыми!

Среди пионеров отечественного ракетостроения важное место занимает ФНПЦ «Алтай» как создатель первых твёрдых топлив и крупногаба-ритных зарядов из них, совершенных по энергетическим возможностям и конструкциям, для межконтинентальной баллистической ракеты РТ-2 основателя отечественного ракетостроения и практической космонавтики Главного конструктора, академика Сергея Павловича Королёва.