В.П. Мишин

От создания баллистических ракет
к ракетно-космическому машиностроению
(фрагмент)

Печатается по: В.П. Мишин «Записки ракетчика» г.Королёв, 2013

Наш адрес: ruzhany@narod.ru

Организация работ в СССР по БРДД после второй мировой войны

После возвращения правительственной комиссии под руководством маршала артиллерии Н.Д. Яковлева в мае 1946 г. вышло постановление ЦК ВКП(б) и СНК СССР по организации работ по ракетной технике в нашей стране. Этим постановлением были определены головной наркомат по ракетной технике – Наркомат вооружения (Нарком Д.Ф. Устинов) и наркоматы, участвовавшие по кооперации в этих работах. Постановлением были определены также и головные организации этих наркоматов в качестве соисполнителей работ по ракетной технике в кооперации с головной организацией {131} Наркомата вооружения. В Наркомате вооружения такой головной организацией стал НИИ-88, создававшийся на базе завода № 88 этого Наркомата. На НИИ-88 была возложена ответственность за все работы по ракетному вооружению в СССР. Поэтому структура этого института вначале была сложной, рассчитанной на многоплановую тематику по ракетной технике. Этим же постановлением было принято решение о создании в Капустином Яру государственного центрального полигона (ГЦП), начальником которого был назначен генерал-полковник В.И.Вознюк. Туда же была передислоцирована из Германии дивизия генерала П.И. Тверецкого с командой для производства запуска первых ракет Фау-2, возглавляемой майором Я.И. Трегубом (позднее – он генерал-майор).

Позднее, в августе 1946 г. С.П. Королев был назначен главным конструктором по БРДД типа Фау-2 в НИИ-88 Наркомата вооружения, назначены и главные конструктора головных организаций наркоматов, работающих по кооперации с головным наркоматом. Так в НИИ-88 Наркомата средств связи был назначен по системе управления БРДД главным конструктором Н.А. Пилюгин, в Наркомате судостроения по гироприборам для БРДД – В.И. Кузнецов, в ОКБ Наркомата авиационной промышленности по двигателям для БРДД – В.П. Глушко, в ГСКБ Наркомата тяжелого машиностроения по наземному оборудованию – В.П. Бармин.

В начале 1947 г. в НИИ-88 прибыли немецкие специалисты, ранее работавшие в институте «Нордхаузен». Они оказали помощь в пусках первых ракет Фау-2 и в разработке комплексов БРДД с более совершенными характеристиками. С немецкими специалистами работали главный инженер НИИ-88 Н.А. Победоносцев и его заместитель Б.Е. Черток. В работах по советским комплексам БРДД немецкие специалисты не участвовали, но о их работах в этой области мы знали.

Источник

С.П. Королев приступил к работе в НИИ-88, вернувшись из Германии, в должности главного конструктора, {132} начальника отдела №3 ЦКБ НИИ-88 в феврале 1947 г. Сергей Павлович и его соратники сразу же столкнулись с большими организационными трудностями. Пришлось долго и терпеливо доказывать, что принятая организационная структура НИИ-88, в состав которого входил и коллектив отдела № 3 ЦКБ, апробированная в Наркомате вооружения во время войны при создании артиллерийских систем, неприемлема при работе над принципиально новыми и существенно более сложными техническими комплексами. Эта многоступенчатая и сложная структура не предусматривала наличия у главных конструкторов специализированных подразделений (по баллистике, динамике, аэрогазодинамике, прочности и т.д.). Следует отметить, что организация работ в авиастроительной промышленности, из которой пришли С.П. Королев и его соратники, была более совершенной, чем в промышленности Наркомата вооружения. Жизнь подтвердила правильность позиции, занятой С.П. Королевым с соратниками в вопросах организации работ в данной области техники. Скоро структура НИИ-88 была пересмотрена. ОКБ-1 С.П. Королева с опытным заводом № 88 было выделено из НИИ-88 с подчинением непосредственно 7-му Главному управлению Министерства вооружения (Наркоматы вооружения были переименованы в то время в министерство ).

Сборочный цех ФАУ-2 в подземном заводе "Дора"

С.П. Королев прибыл из Германии в специальном железнодорожном поезде, построенном на заводе в г. Гота (Германия) и приспособленном по его идее для проведения пусков БРДД в пустынных районах нашей страны. Всего было построено два таких поезда: один – для НИИ-88, второй – для ГАУ НКО СССР. В состав этих поездов входили вагоны, специально оборудованные для испытательных служб (наблюдений, измерений, кинофотолабораторий и др.), а также вагоны медобслуживания, столовой, жилые, для проведения заседаний и показа кинофильмов.

С приездом С.П. Королева отдел № 3 ЦКБ НИИ-88 был усилен и разделен на две части: расчетно-теоретическую, возглавляемую мной, и конструкторскую, возглавляемую {133} B.С. Будником. Была разработана техническая документация на русском языке, необходимая для сборки ракет Фау-2 из узлов и деталей, привезенных из Германии. Заново была разработана документация по аэродинамике, баллистике, динамике управляемого движения и прочности. Уже тогда были выявлены слабые места конструкции этих ракет, что подтвердилось при летных испытаниях во второй половине 1947 г.

В 1947-1948 гг. в наше ОКБ пришли: К.Д. Бушуев, И.Н. Моишеев, С.О. Охапкин, К.И. Трунов, А.Я. Щербаков и др. C.П. Королев придавал особое значение подготовке молодых кадров ракетчиков. Опытные кадры специалистов отрасли промышленности в то время по ряду причин выделить не могли. С.П. Королев добился, чтобы в ведущих вузах страны, близких по специализации (МАИ, МВТУ, ЛПИ, МЭИ и др.) были организованы кафедры, готовившие специалистов ракетного профиля. Кроме того, при МВТУ им.Н.Э. Баумана по его инициативе были организованы высшие инженерные курсы переподготовки инженеров; там С.П. Королев прочитал цикл лекций по проектированию БРДД. Эта деятельность быстро дала ощутимые результаты. В ОКБ-1 уже в 1948 г. влилась большая группа молодых специалистов. Впоследствии многие из них стали высококвалифицированными специалистами в области ракетно-космической техники, руководителями проектных, конструкторских и производственных подразделений. Это: из МАИ – В.П. Макеев, М.Ф. Решетнев, В.Ф. Рощин, В.В. Чернов, В.Д. Вачнадзе, Б.А. Дорофеев, А.С. Будник, В.В. Симакин, В.К. Безвербый; из МВТУ – Н.П. Голунский, Н.Н. Жуков, Р.Ф. Аппазов, А.П. Абрамов, И.Н. Садовский и С.С. Крюков, М.С. Хомяков, И.С. Прудников и др. из других институтов.

С 1946 по 1951 г. отделом № 3 ЦКБ НИИ-88 МВ под руководством С.П. Королева были созданы БРК с БРДД Р-1 и Р-2.

Боевая эффективность БРДД Р-1 и Р-2 с обычным тротиловым зарядом была невысокой, и поэтому отношение основной массы высокопоставленных военных руководителей {134} было отрицательным. Они не видели перспектив улучшения боевой эффективности этих ракет. Существенное улучшение боевой эффективности этих ракет сулило их оснащение атомными и термоядерными зарядами. Маршал артиллерии М.И. Неделин убедил И.В. Сталина в необходимости принятия на вооружение боевых ракетных комплексов (БРК) с этими ракетами. Началось быстрое совершенствование летно-технических характеристик БРДД. К 1953 г. была создана БРДД Р-5 с максимальной дальностью 1200 км при массе полезной нагрузки порядка 1000 кг и точностью стрельбы лучшей, чем у ракеты Фау-2, несмотря на то, что максимальная дальность возросла в четыре раза. Но БРДД с атомными и ядерными зарядами появились в нашей стране после смерти И.В. Сталина, по инициативе В.А. Малышева, ставшего Первым заместителем Председателя Совета Министров СССР и Министром среднего машиностроения. Так по его инициативе состоялась встреча «атомщиков» и «ракетчиков». На этой встрече было принято решение об оснащении БРДД Р-5 и Р-11, проходивших летные испытания, атомными зарядами, а находящуюся в разработке МБР Р-7 оснастить термоядерным зарядом. Для этого необходимо было изменить технические требования предъявляемые к этой ракете с целью увеличения массы полезной нагрузки с 3000 кг до 5000 кг и более, в соответствии с массой термоядерного заряда того времени.

Наиболее плодотворной деятельность руководимого С.П. Королевым ОКБ-1 стала после выделения его с заводом №88 из НИИ-88. В это время в ОКБ-1 велись разработки БРДД Р-3 с максимальной дальностью полета 3000 км при массе полезной нагрузки 1000 кг и БРДД Р-5 с максимальной дальностью полета 1200 км при той же массе полезной нагрузки. Одновременно совместно с другими организациями проводились научно-исследовательские работы по выявлению возможностей создания ракетных средств транспортировки тяжелых масс полезной нагрузки на межконтинентальные расстояния. Эти НИР под руководством {135} С.П. Королева велись в двух направлениях: – исследование возможности создания двухступенчатых БРДД с ЖРД, управляемых только на активном участке траектории; – исследование возможности создания комбинированных двухступенчатых летательных аппаратов с крылатой второй ступенью, снабженной прямоточным воздушно-реактивным двигателем (ПВРД), управляемых на всей траектории.

Несмотря на то, что С.П. Королев был поклонником крылатых ракет, так как он еще в довоенные годы в РНИИ разрабатывал подобные ракеты, он отдал все же предпочтение двухступенчатой МБР с ЖРД. Сергей Павлович был реалистом и понимал, что достижение межконтинентальной дальности с требуемой точностью попадания в то время можно было осуществить при помощи двухступенчатой МБР с ЖРД более коротким путем. Разработку комбинированных летательных аппаратов с крылатой второй ступенью, снабженной ПВРД и управляемой на всей траектории, по предложению С.П. Королева передали в министерство авиационной промышленности вместе с заделом и группой специалистов ОКБ-1. В процессе проведения исследований выяснилось, что при создании БРДД Р-3 нужно было решать такие же проблемы, что и при создании МБР, а задачи, для решения которых была предназначена ракета Р-3, можно было решить с помощью более простой по конструкции и технологии БРДД Р-5, при создании которой широко использовался опыт создания БРДД Р-1 и Р-2.

Совет главных конструкторов: В. П. Глушко, М. С. Рязанский, В. П. Бармин, С. П. Королев, В. И. Кузнецов (Капустин Яр, 18 октября 1947 года)

После долгих дискуссий и колебаний было принято решение о прекращении работ по БРДД Р-3 и о форсировании работы по созданию БРДД Р-5 и МБР Р-7. Сначала это предложение не было поддержено главными конструкторами С.П. Королевым и В.П. Глушко, так как разработкой ракеты Р-3 занимались уже около двух лет. Нужно отдать должное И.Г. Зубовичу, бывшему первому заместителю Д.Ф. Устинова, убедившему в необходимости форсирования разработки жизненно необходимой для нашей страны межконтинентальной ракеты.

{136}

С.П. Королев относился к той категории руководителей, которые прислушиваются к мнению других людей. Общеизвестно, сколько сил, энергии и организаторского таланта вложил С.П. Королев в создание боевого ракетного комплекса с МБР Р-7, послужившего основой для создания ракетно-космических комплексов (РКК) «Спутник», «Восток», «Молния» и «Союз», обеспечивших нашей стране приоритет в исследовании космического пространства. В то же время была создана первая в нашей стране мобильная ракета Р-11 с подвижным стартом и ЖРД конструкции А.М. Исаева на высококипящих компонентах топлива (азотной кислоте и керосине) с вытеснительной подачей компонентов из баков при помощи жидкостного аккумулятора давления (ЖАД) на высококипящих компонентах топлива (азотной кислоте и керосине). Этот комплекс заменил комплексы с ракетами Р-1. Модификация мобильной ракеты Р-11 ФМ была принята на вооружение подводных лодок нашего ВМФ. В дальнейшем это направление развил воспитанник ОКБ-1, выпускник МАИ, главный конструктор академик В.П. Макеев. Первой отечественной баллистической ракетой средней дальности (БРСД), снабженной атомным зарядом, была ракета Р-5М с дальностью полета 1200 км, принятая на вооружение в 1955 г. В этом же году в вооруженных силах СССР были образованы ракетные войска стратегического назначения (РВСН) под командованием маршала артиллерии М.И. Неделина.

За создание БРК с БРСД Р5-М группе конструкторов (Н.А. Пилюгину, В.П. Глушко, М.С. Рязанскому, В.И. Кузнецову, В.П. Бармину) во главе с С.П. Королевым и мне, его первому заместителю, в 1956 г. были присвоены звания Героев Социалистического Труда.

Для обеспечения доставки полезной нагрузки массой Зт на максимальную дальность 8000 км МБР Р-7 разрабатывалась в пятиблочном варианте с однокамерным одиночным ЖРД с тягой у земли 80 т и с газоструйными и воздушными рулями в качестве исполнительных органов системы управления. Однако из-за возникших в ОКБ В.П. Глушко трудностей {137} при отработке однокамерных ЖРД (по схеме ЖРД Фау-2) по предложению С.П. Королева был принят четырехкамерный вариант одиночных ЖРД, поскольку у главного конструктора А.М. Исаева к этому времени уже был большой опыт разработки легких камер сгорания со связанными оболочками тягой около 40 т. В окончательном варианте Р-7 состояла из пяти транспортабельнх блоков (центрального и четырех боковых) гидравлически и пневматически не связанных между собой, управляемой при помощи качающихся рулевых камер сгорания и собираемой в пакет на технической позиции в установщике в горизонтальном положении. Необходимо отметить, что первоначально предложенная В.П. Барминым организация работ на технической и стартовой позициях БРК с МБР Р-7, предусматривающая сборку пакета боковых и центрального блоков в вертикальном положении на стартовом столе, была отвергнута ОКБ-1. Взамен была предложена горизонтальная сборка пакета, транспортировка на стартовую площадку полностью собранной и испытанной в горизонтальном положении ракеты. Такая организация работ была апробирована при стендовых огневых испытаниях. Появилась оригинальная схема стартового устройства, мастерски реализованная В.П. Барминым в конструкции окончательного варианта стартового усройства для МБР Р-7 и ракет-носителей на ее базе.

В окончательном варианте двигательная установка (ДУ) центрального блока имела одиночный ЖРД с четырьмя основными камерами сгорания и четырьмя рулевыми, а двигательные установки боковых блоков имели одиночный ЖРД с четырьмя основными и двумя рулевыми камерами сгорания. Рулевые камеры как ДУ центрального блока, так и ДУ боковых блоков питались компонентами топлива от турбонасосных агрегатов (ТНА). Основными компонентами топлива ЖРД являлись жидкий кислород и керосин, а рабочим телом ТНА – продукты разложения перекиси водорода. Рулевые камеры отклонялись в одной плоскости и использовались для управления ракетой на активном участке траектории, {138} а на центральном блоке – для обеспечения конечной ступени тяги с минимальным разбросом импульса последствия, создавая тем самым условия стрельбы с высокой точностью.

В.П. Глушко не верил в эффективность управления БРДД при помощи подвижных камер, как и в возможность регулирования работы ЖРД в полете. Так что первые рулевые камеры сгорания с узлами качания и подвода топлива через эти узлы разрабатывались и изготовлялись в ОКБ-1. Создание управляющих камер сгорания вместо газоструйных рулей дало возможность существенного улучшения энергетических и массовых характеристик двигательных установок центрального и боковых блоков. Введение систем регулирования ДУ, как основных, так и боковых блоков позволило существенно уменьшить так называемые гарантийные запасы топлива и тем самым увеличить его рабочие запасы. Отработка этих систем для МБР Р-7 была осуществлена летным испытанием серии из десяти экспериментальных ракет М5РД. А для отработки радиосистем измерения и контроля траектории для МБР Р-7 (аппаратуры систем радиоуправления, систем измерений «Трал», «Факел» и др.) была изготовлена и испытана в летных условиях серия из десяти ракет Р5Р.

Для испытания межконтинентальной баллистической ракеты в короткие сроки был создан новый полигон в казахстанской степи. Необходимость создания нового полигона была продиктована разработчиками систем радиоуправления. В случае использования полигона в Капустином Яру для пусков МБР Р-7 один из наземных пунктов радиоуправления должен был бы располагаться в Каспийском море. Поэтому в 1954 г. было выбрано расположение нового полигона вблизи станции Тюра-Там. К моменту начала испытаний разработчикам радиосистем удалось создать свои пункты в границах полигона. Решение о создании нового полигона было правильным, так как жизнь выдвинула требование о превращении этого полигона в космодром, с которого до последнего времени запускались все основные автоматические {139} космические аппараты, пилотируемые космические корабли и орбитальные станции.

Летно-конструкторские испытания МБР Р-7 были начаты 15 мая 1957 г. При первом пуске этой ракеты, полет которой продолжался до 96 с, в хвостовом отсеке центрального блока начался пожар. При пуске в июне этого же года старт не состоялся из-за сброса схемы запуска двигателя вследствие неправильной установки клапана. При третьем запуске в июле ракета упала недалеко от старта из-за потери устойчивости относительно продольной оси. Только при четвертом пуске 21 августа 1957 г. МБР Р-7 достигла цели. Все системы ракеты работали нормально.

При создании МБР Р-7 было решено много научно-технических проблем и разработаны конструкции, нашедшие применение в дальнейшем, в том числе – при освоении космоса. К числу решений, ставших фундаментальной основой в ракетной технике относятся :

– решение проблемы прохождения плотных слоев атмосферы с большими гиперзвуковыми скоростями и разработке конструкции головных частей МБР для скоростей входа близких к первой космической;

– решение проблемы и разработка конструкторских мероприятий, связанных с управлением и стабилизацией упругой ракеты с жидким наполнением;

– решение проблемы доставки частей МБР с заводов-изготовителей на боевые стартовые позиции, что требовало членения ракеты на транспортабельные точно и быстро стыкуемые части;

– решение проблемы запуска всех двигателей (боковых и центрального) двигательных установок ракетных блоков и отделения боковых блоков от центрального, разработка и отладка конструкции пускового устройства;

– разработка методологии отработки сложных ракетных комплексов при наземных и летных испытаниях, обеспечивающей требуемые летно-технические характеристики.

{140}

Решение перечисленных проблем, создание экспериментальной базы, испытательных стендов и полигона с необходимыми службами и оборудованием, а также большой опыт полученный при создании первых БРК с МБР Р-7, заложили прочную основу для разработки более совершенных МБР с улучшенными боевыми и эксплуатационными характеристиками.

Королёв С.П.

После создания комплекса с МБР Р-7М в ОКБ-1 начались работы по созданию комплекса с МБР Р-9 второго поколения. Об этом комплексе до сих пор опубликовано очень мало. Именно этот комплекс открыл дорогу комплексам с МБР следующих поколений, имеющим лучшую боеготовность, автоматизацию и защищенность от ракетно-ядерного нападения потенциального противника. Комплексы с МБР Р-7 обладали целым рядом эксплуатационных недостатков (большие потери жидкого кислорода при транспортировке с завода-изготовителя, в хранилищах и при заправке, большое время подготовки к старту, уязвимость открытых стартовых позиций и т.д.). Заказчики выдвинули ряд новых требований, улучшающих эксплуатационные и боевые характеристики комплексов с МБР. БРК с МБР Р-9 в основном отвечали требованиям заказчиков и в свое время были приняты на вооружение Советской Армии, имели высокую боеготовность (8 минут у открытых БРК «Долина» и 12 минут у шахтных БРК «Десна», вместо 2 часов у БРК с Р-7).

Это было достигнуто за счет применения: автоматизированной системы подготовки старта (АСПС), переходной одноразовой «хвостовой» рамы и кабель-мачты, упрощающих стыковку бортовых систем с наземным оборудованием и быстрой автоматизированной заправки переохлажденным жидким кислородом.

При создании этих БРК в ОКБ-1 была практически решена проблема транспортировки, хранения и заправки в баки ракеты переохлажденного жидкого кислорода с малыми затратами электроэнергии для холодильных машин.

{141}

Ракета Р-9 – двухступенчатая, с поперечным «горячим» разделением ступеней (двигатель второй ступени запускался в полете до разделения ступеней при выключении двигателей первой ступени). На ракетном блоке первой ступени Р-9 был установлен кислородно-керосиновый ЖРД ОКБ главного конструктора В.П. Глушко с четырьмя качающимися основными камерами сгорания с единым турбонасосным агрегатом (ТНА), работающим по открытой схеме. На ракетном блоке второй ступени ракеты Р-9 был установлен кислородно-керосиновый ЖРД ОКБ главного конструктора С.А. Косберга с четырьмя неподвижными основными камерами сгорания с единым турбонасосным агрегатом и четырьмя качающимися управляющими соплами, через которые истекал парогаз из ТНА. Управление первой ступенью осуществлялось отклонением основных камер сгорания, а управление второй ступенью – при помощи качающихся управляющих сопел. В ракете Р-9 была применена радиоинерциальная система управления, обеспечивающая более высокую точность попадания, недостижимую в то время автономными инерциальными системами управления.

Одновременно с ракетой Р-9 была создана в ОКБ, руководимом М.К. Янгелем, ракета Р-16 – двухступенчатая ракета с поперечным делением ступеней по так называемой «холодной» схеме разделения (когда двигатель РБ второй ступени включается после разделения ступеней). На ракетных блоках первой и второй ступеней были установлены ЖРД, работающие на высококипящих компонентах топлива: азотном тетраксиде (АТ) в качестве окислителя и несимметричном диметилгидразине в качестве горючего (НДМГ). В отличие от ракеты Р-9, на ракете Р-16 была применена автономная система управления и поэтому она обладала худшей точностью попадания. Но несмотря на то, что ракета Р-9 обладала лучшей точностью попадания, а БРК с этой ракетой – наименьшим временем боеготовности, оба БРК были приняты на вооружение Советской Армии. Это было, очевидно, правильное решение, так как такие ракеты с ЖРД, работающими {142} на высококипящих компонентах в принципе легче создать с еще лучшей боеготовностью. Жаль, что достижения в области криогенной техники, полученные при создании БРК с МБР Р-9, не нашли надлежащего применения в ракетно-космической технике и народном хозяйстве.

После этого ОКБ-1 была выдвинута идея и разработана так называемая глобальная ракета ГР-1 с неограниченной дальностью полета, движущаяся по орбите ИСЗ, допускающая ее запуск в противоположных направлениях с одной стартовой позиции и затрудняющая работу средств ПРО. Организация противоракетной обороны против глобальных ракет усложняется по сравнению с организацией ПРО от обычных БРДД в связи с существенно меньшим временем, располагаемым для организации такой обороны.

В то время в США не существовало системы обнаружения запуска глобальных ракет, запускаемых из СССР в восточном направлении.

Ракета ГР-1 – трехступенчатая ракета с поперечным «горячим» разделением ступеней. На ракетном блоке первой ступени были установлены четыре качающихся кислородно-керосиновых ЖРД НК-9 конструкции ОКБ главного конструктора Н.Д. Кузнецова, на ракетном блоке второй ступени один качающийся в двух плоскостях ЖРД НК-9, а на ракетном блоке третьей ступени – ЖРД С1-5400, качающийся в двух плоскостях, разработанный в ОКБ-1.

Ракета ГР-1 на Красной площади. Источник.

Задачи системы управления глобальной ракеты значительно усложняются по сравнению с обычными БР, так как в этом случае она должна обеспечивать не только требуемые кинематические параметры движения при выведении на ОИСЗ, но и точность тормозного импульса двигателя третьей ступени при сходе с ОИСЗ (момент, величину и направление тормозного импульса). Точность попадания тем лучше, чем больше тормозной импульс. А чем больше тормозной импульс, тем больше требуемое количество топлива. Поэтому начальная масса глобальной ракеты при равной массе {143} полезной нагрузки больше начальной массы баллистической ракеты при равной дальности и точности попадания.

Такие ракеты ГР-1 (точнее, их макеты) были изготовлены и демонстрировались на ноябрьском параде в 1965 г. на Красной Площади, это в известной мере оказало влияние на то, что договор о невыведении ядерного оружия в космос был заключен. В дальнейшем подобные ракеты разрабатывались ОКБ главного конструктора М.К. Янгеля, в связи с поручением ОКБ главного конструктора С.П. Королева разработать БРК с МБР на твердом топливе. Работы по созданию таких МБР с РДТТ РТ-2 и РТ-2П были закончены уже после кончины С.П. Королева его соратниками, из которых необходимо отметить И.Н. Садовского, С.О. Охапкина, Я.И. Трегуба и многих других талантливых энтузиастов отечественного ракетостроения.

В заключение необходимо подчеркнуть исключительно важное значение развития ракетостроения в ускорении научно-технического прогресса, венцом которого стало начало эры освоения космоса. Велики заслуги первопроходцев, среди которых имя Сергея Павловича Королева занимает одно из самых почетных мест.