И.Д. Скворцов, М.С.Шур

Роль ОКБ-1 и С.П.Королёва в создании первых
отечественных стратегических ракет на твёрдом топливе

© ИВАК, выпуск 68-69, 1996

Наш адрес: ruzhany@narod.ru

Стендовая отработка двигательной установки началась в марте 1961 г, и была завершена за очень короткий срок – 2 года – в марте 1963 г. За этот период было испытано более 100 двигателей (1-я ступень – 39 одиночных двигателей и 3 пакета, 2-я ступень – 42 одиночных и 3 пакета, 3-я ступень – 35 одиночных и 4 пакета). Испытания проводились на специально построенных стендах на научно-исследовательском полигоне (начальник А.С.Викторов). В ходе стендовой отработки двигателей были решены проблемы прогара корпусов из-за недостаточной толщины теплозащитных покрытий, нормального функционирования огневых связей между двигателями в пакете, надежной работы системы отсечки тяги, обеспечения требуемой термостойкости сопловых блоков.

Особо сложной проблемой явилось обеспечение нормального функционирования застойной зоны в зарядах. Здесь большое значение имели теоретические исследования, проведенные сотрудником НИИ-125 профессором Р.Е.Соркиным [6]. Его работы в области теории внутренней баллистики РДТТ, разбросов характеристик двигателей и ряд других стали классическими. В успехи, достигнутые при отработке двигателей, внесли заметный вклад сотрудники НИИ-125 А.А.Дьячков, В.В.Бритарев, С.В.Кузнецов, В.Ф.Николаев и др.

Следует отметить большое внимание, которое на всех этапах создания ракеты 8К95 уделял ей С.П.Королев. Уже на начальной стадии реализации этого проекта был создан Совет Главных конструкторов по данной ракете, который принимал наиболее важные технические решения, обеспечивая в то же время необходимое взаимодействие всех организаций-соисполнителей, относящихся к министерствам и ведомствам многих отраслей промышленности. Важное значение имели авторитет и непреклонная воля С.П.Королева в достижении поставленных целей и сроков их выполнения.

Успешная стендовая отработка двигателей позволила уже в начале 1962 г. приступить к этапу летно-конструкторских испытаний. 28 апреля 1962 г. на полигоне Капустин Яр был проведен первый пуск ракеты РТ-1. Летные испытания (9 пусков) завершились в июне 1963 г, в основном – подтверждением заданных характеристик ракеты.

По существу, ракета РТ-1 явилась своего рода «учебной» ракетой, благодаря которой в ОКБ-1 сложился первый в нашей стране коллектив разработчиков СТР. Уже при создании ракеты РТ-1 Королеву, Садовскому и ведущим сотрудникам ОКБ-1 стало очевидно, что эта ракета по летно-техническим характеристикам значительно уступает ракете США «Минитмен-1». Так, при стартовой массе 29.5 т «Минитмен-1» имел предельную дальность 9300 км [1, с.20], а у РТ-1 эти характеристики составляли, соответственно, 34 т и 2400 км [3, с.13].

Основной причиной отставания ракеты РТ-1 являлось использование в маршевых двигателях баллиститного пороха. Поэтому для решения наиболее актуальной в то время задачи – создания МБР на твердом топливе, по своим характеристикам приближающейся к «Минитмен-1», было необходимо использование смесевых твердых топлив, обеспечивающих более высокие энергетические и лучшие массовые характеристики двигателей и ракеты в целом. Однако в то время, как указывалось выше, в нашей стране отсутствовала сырьевая и промышленная базы по производству СТРТ.

Создание таких баз в кратчайшие сроки требовало большого объема финансирования и крупных организационно-технических мероприятий. Поэтому уже в апреле 1961 г, когда еще проходили наземные испытания двигателей РТ-1, вышло Постановление Правительства, по которому предусматривалась разработка серии ракет на твердом топливе – РТ-1, РТ-2, РТ-15, РТ- 25.

По идее С.П.Королева, использование принципа унификации маршевых двигателей (ступеней) трехступенчатой ракеты РТ-2 в различной комплектации позволило бы с минимальными затратами времени и средств создать серию ракет на различную дальность: РТ-2 – на 10000 и более км, РТ-15 из 2-й и 3-й ступеней РТ-2 – на 2000-2500 км, РТ-25 из 1-й и 3-й ступеней РТ-2 – на 4000-4500 км.

При этом ракета РТ-2 планировалась для шахтного базирования (прорабатывался также вариант железнодорожного базирования), РТ-15 – в вариантах подвижного грунтового и морского базирования, а РТ-25 -шахтного базирования. Замысел С.П.Королева заключался в охвате большинства задач, стоявших перед стратегическими ракетными силами страны с помощью одной серии ракет типа РТ.

ОКБ-1 было поручено руководство всей программой работ и создание МБР РТ-2 (8К98). Разработка ракеты РТ-25 (8К97) была возложена на коллектив Главного конструктора М.Ю.Цирульникова. Однако в ходе разработки Министерство обороны отказалось от создания ракеты РТ-25. Поэтому перед Цирульниковым была поставлена задача разработки маршевых двигателей 1-й и 3-й ступеней ракеты РТ-2.

Ракету РТ-15 морского варианта (4К22) должен был разрабатывать коллектив Главного конструктора В.П.Макеева. После выполнения работ по эскизному проектированию и проведения ряда испытаний Макеев практически прекратил дальнейшую разработку твердотопливной ракеты, сосредоточив свое внимание на жидкостной ракете.

Таким образом, дальнейший период до середины 70-х годов был, фактически, потерян в нашей стране для создания ракет на твердом топливе для подводных лодок.

Ракета РТ-15 грунтового базирования (8К96) создавалась коллективом Главного конструктора П.А.Тюрина. Эта ракета была разработана, прошла летные испытания и в 1968 г. была предъявлена для принятия на вооружение. Однако Министерство обороны, мотивируя необходимостью слишком большого количества самоходных шасси для обеспечения функционирования подвижного ракетного комплекса, отказалось от принятия этой ракеты на вооружение. Следует отметить, что уже через несколько лет Министерство обороны выдало задание на разработку ракеты подвижного грунтового базирования средней дальности. Эта работа была поручена КБ, руководимому, А.Д.Надирадзе, и в 1977 г. появилась хорошо известная ракета «Пионер» (PCД-10/SS-20). При этом не следует забывать, что ракета такого класса (РТ-15) была создана еще в 1968 г. коллективами КБ С.П.Королева и П.А.Тюрина.

РТ-15.

После выхода постановления правительства, которое определило начало работ по ракете РТ-2, в ОКБ-1 было проведено установочное совещание и подготовлена программа «Нейлон-С» по разработке СТРТ с удельным импульсом (расчетным) 235 кгс-с/кг при стандартных условиях ( P_k/P_a = ⁴⁰/₁ и P_a = P_h = 1 гс/см² ) Плотность топлива 1.75-1.76 г/куб.см. Эти топлива должны были обеспечить возможность изготовления зарядов массой до 40 т методом непосредственного литья в корпус двигателя. Одновременно была намечена программа по разработке корпусов и теплозащитных материалов, создана программа отработки двигателей.

Следует отметить, что идейным и техническим руководителем работ, связанных с созданием двигателей и ракет на твердом топливе, был заместитель С.П.Королева – Игорь Николаевич Садовский, которого отличала энергия, умение правильно сформулировать основные задачи и объединить коллектив для решения этих задач. Садовский был человеком высокой технической эрудиции и, невзирая на многочисленные трудности, стоявшие на его пути, последовательно отстаивал перспективность твердотопливной ракетной техники.

В разработке двигательных установок с зарядами из смесевых твердых топлив участвовали:

1-я ступень (блок А) – ОКБ-1 (С.П.Королев) и КБ Главного конструктора М.Ю.Цирульникова совместно с разработчиками топлив и зарядов – НИИ-130 (директор А.М.Секалин), НИИ-6 (директор И.И.Вернидуб) и позднее, с 1962 г. – НИИ-9 (директор – Я.Ф.Савченко).

2-я ступень (блок Б) – КБ Главного конструктора П.А.Тюрина совместно с институтом, возглавляемым В.С.Шпаком, позднее и с НИИ-9.

3-я ступень (блок В) – КБ Главного конструктора П.А.Тюрина совместно с институтом В.С.Шпака и НИИ-125 (директор Б.П.Жуков), а также КБ Главного конструктора М.Ю.Цирульникова с НИИ-130.

Слева-направо, 1-й ряд: Секалин А.М., Викторов А.С., Тюрин П.А.; 2-й ряд: Вернидуб И.И., Цирульников М.Ю., Тюрин П.А.; 3-й ряд: Соркин Р.Е., Шпак В.С., Савченко Я.Ф.

Таким образом, разработка ракетных ступеней проводилась, в известной мере, на конкурсных началах. В разработке первой и третьей ступеней принимали участие по две конструкторских организации, а в разработке топлив и зарядов для ракеты 8К98 – пять топливных организаций. Это обеспечило высокий темп и максимальное использование научного и творческого потенциала всех задействованных организаций. Привлечение такого количества топливных и конструкторских организаций было вызвано тем, что основными проблемами при создании ракеты РТ-2 являлись разработка рецептуры и литьевой технологии изготовления литьем в корпус крупногабаритных зарядов, прочно-скрепленных с корпусом.

В связи с этим был проведен широкий поиск в разных направлениях по исследованию и выбору рецептур смесевых топлив. В.С.Шпаком, Р.А.Малаховым, Е.Г.Романовой, Б.П.Жуковым были разработаны ряд рецептур СТРТ. Но вскоре оказалось, что практически все эти рецептуры не обеспечивали выполнения требований по деформативности топлив для обеспечения нормального функционирования зарядов, прочно-скрепленных с корпусом двигателя.

РТ-2П.

Для двигателей 1-й и 3-й ступеней из топлива НИИ-130 приходилось использовать сложную технологию производства заряда. Последний отливался в отдельную форму, после выпрессовки из которой он устанавливался в корпус двигателя, а образовавшийся зазор заполнялся бронирующим составом, скрепляющим заряд с корпусом. Даже краткий перечень операций дает представление о сложности изготовления зарядов для двигателей блоков А и В, учитывая большую массу и поверхность склейки, измеряемую десятками квадратных метров. Особенно это относилось к двигателю блока А.

Хотя в 1963 г. был выполнен большой объем отработки зарядов и двигателей, сложилась критическая ситуация по двигателям блоков А и Б, поскольку ни одно из используемых к тому времени топлив не удовлетворяло поставленным требованиям по относительной деформации 40%, вместо имевшейся не более 10-12%.

Выходом из создавшегося положения явилась разработка НИИ-9 принципиально новых рецептур, использование которых обеспечило относительную деформацию топлива до 60%. Весной 1963 г. на заседании Совета Главных конструкторов под председательством С.П.Королева директор НИИ-9 Я.Ф.Савченко представил предложения по созданию зарядов из топлива НИИ-9, заливаемого непосредственно в корпус двигателя.

Инициатива Я.Ф.Савченко была одобрена, и после проведения модельных испытаний началась разработка зарядов блоков А (совместно с КБ М.Ю.Цирульникова) и Б (совместно с КБ П.А.Тюрина). НИИ-9 провел большую работу по созданию топлив и разработке всего технологического цикла изготовления зарядов, обеспечению их работоспособности и стабильных характеристик.

Ведущая роль в создании этих топлив и зарядов для ракеты РТ-2 безусловно принадлежит Якову Федоровичу Савченко. Этот человек с крепкими нервами и исключительным упорством в достижении цели несмотря на критику со всех сторон организовал производство зарядов, сплотил коллектив единомышленников и превратил НИИ-9 в один из ведущих институтов отрасли. Разработанная технология топлив НИИ-9 явилась основой для создания зарядов последующих поколений ракет.

К числу основных конструктивных особенностей маршевых двигателей ракеты РТ-2 можно отнести:

– применение зарядов канально-щелевой формы с расположением щелей в предсопловой части;

– стальные корпуса с отъемными днищами;

– четырехсопловые блоки с разрезными соплами для возможности управления вектором тяги по всем каналам;

– наличие двухступенчатой отсечки тяги на двигателе блока В.

Ракета РТ-2 запускалась из контейнера, находившегося в шахте, с помощью маршевого двигателя блока А, причем контейнер частично заполнялся водой, которая образовывала с продуктами сгорания топлива парогазовую смесь. При работе двигателя блока А стабилизация в полете обеспечивалась не только системой управления вектора тяги, но и четырьмя раскрывающимися решетчатыми аэродинамическими стабилизаторами. У ракеты РТ-2 было предусмотрено горячее разделение ступеней.

Большой объем наземных испытаний обеспечил успех уже первого летного испытания ракеты РТ-2, которое было проведено 4 ноября 1966 г. Летно-конструкторские испытания РТ-2 были завершены в декабре 1968 г., после чего она была принята на вооружение [3, с.10].

Разработка ракеты РТ-2 явилась толчком для развития существующих и создания новых научно-технических направлений, таких, как теория горения и воспламенения СТРТ, термодинамика и газодинамика двухфазных течений продуктов сгорания, теория прочности зарядов СТРТ, прочно-скрепленных с корпусом РДТТ, экспериментально-теоретические методы определения удельного импульса двигателя, теория разбросов характеристик РДТТ, синтез новых и исследование существующих компонентов СТРТ, разработка новых высокоэффективных рецептур топлив, совершенствование технологических методов изготовления зарядов непосредственной заливкой в корпус двигателя, теория стабильности и прогнозирования гарантийных сроков хранения зарядов, разработка новых эффективных конструкционных, теплозащитных и эрозионно-стойких материалов, исследования в области конструирования корпусов РДТТ, а также сопловых блоков и органов управления вектором тяги, разработка методов испытаний РДТТ и их эксплуатации и других.

Большой вклад в развитие теории прочности зарядов внес д.т.н. В.В.Мошев (НИИ-130), а в области внутренней баллистики и газодинамики РДТТ д.т.н. Б.А.Райзберг (ОКБ-1).

Мошев В.В., Райзберг Б.А.

В связи с успешной разработкой, совершенствованием и применением топлив НИИ-9, представилась возможность проведения модернизации ракеты РТ-2, которая была завершена в 1972 г. Эта новая ракета РТ-2П (8К98П) имела на всех трех ступенях двигатели с топливами НИИ- 9, а на двигателе 3-й ступени был впервые применен двигатель с облегченным металло-стеклопластиковым корпусом. По своим летно-техническим характеристикам РТ-2П приближалась к ракете США «Минитмен-3».

Хотя ракеты РТ-2 и РТ-2П были приняты на вооружение, объем их развертывания по сравнению с жидкостными ракетами был относительно невелик (60 шт.). Причинами этого являлись:

– значительная оппозиция ряда руководителей ВПК (Министра обороны СССР Г.А.Гречко, Министра общего машиностроения СССР С.А.Афанасьева, академика В.Н.Челомея);

– безвременная кончина С.П.Королева в 1966 г.;

– отсутствие поддержки твердотопливного направления в ОКБ-1 его новым Главным конструктором В.П. Мишиным.

Довод основного оппонента РТ-2 – В.Н. Челомея заключался в том, что твердое топливо в процессе хранения стареет и не может обеспечить требуемые гарантийные сроки хранения. Однако, как было подтверждено в дальнейшем, этот довод был несостоятельным. Опыт эксплуатации ракет РТ-2 и РТ-2П в войсках показал возможность их нахождения на боевом дежурстве в течении сначала 7 лет, а затем 10 и даже 20. Аналогичные результаты были получены в США на основании опыта эксплуатации ракет «Минитмен».

Хотя ряд сотрудников ОКБ-1 – И.Н.Садовский, Э.А.Вербин и А.А.Смердов получили Государственную премию СССР за разработку ракеты РТ-2 и РТ-2П, отношение ВПК к коллективу ОКБ-1, занимавшемуся работами по твердотопливной тематике становилось все более отрицательным, т.к. считалось, что это направление не должно развиваться в ОКБ-1. Тем не менее коллектив под руководством И.Н.Садовского продолжал работать над новыми проектами твердотопливных ракет. В частности, были разработаны технические предложения по ракете РТ-2М, которая по своим техническим характеристикам более чем на 10 лет опередила известную ракету США «MX». Тем не менее, практического развития эти работы не получили, и к середине 70-х годов коллектив И.Н.Садовского как разработчик твердотопливных ракет прекратил свое существование.

Садовский И.Н., Смёрдов А.А.

К сожалению, это привело к тому, что творческие возможности истинно талантливого человека и руководителя – И.К. Садовского не были до конца раскрыты.

Ликвидация высокопрофессионального, обладавшего уникальным в то время опытом разработки твердотопливных ракет коллектива явилось серьезной ошибкой, привело к потере темпа развития твердотопливной промышленности в нашей стране. Лишь через 10 лет в других КБ (А.Д.Надирадзе, В.Ф.Уткин) были развернуты работы по созданию твердотопливных ракет, прототипы которых были разработаны в ОКБ-1 значительно раньше.

В заключении необходимо подчеркнуть, что наряду с разработкой ракет РТ-1, РТ-2, РТ-2П, главным результатом этих работ явилось создание в нашей стране промышленного производства крупногабаритных зарядов и двигателей на смесевом твердом топливе, сырьевой и испытательной баз, формирование коллективов высококвалифицированных специалистов и новых научных направлений, обеспечивающих развитие твердотопливного ракетостроения, не уступающего лучшему мировому уровню.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Волков Е.Б., Дворкин В.З., Прокудин А.И., Шишкин Ю.Н. Технические основы эффективности ракетных топлив. – М., 1990.

2. Бирюков Ю.В., Комаров В.М. О казанском периоде жизни и деятельности С.П.Королева // Из истории авиации и космонавтики, вып.61. – М., 1990.

3. Карпенко А.В. Российское ракетное оружие 1943-1993 гг. – СПб., 1993.

4. Вернидуб И.И. Очерки из истории ракетной артиллерии и промышленности. – М., 1992.

5. Клименко Г.К. Страницы из истории пороховой промышленности. – М., 1990.

6. Сорокин Р.Е. Газодинамика ракетных двигателей на твердом топливе. – М., 1967.

* * *