Вамерику позвездам: стратегические крылатые ракеты

Так смотрелся заокеанский вызов — МКР «Навахо» (слева) и отечественный ответ — межконтинетальные крылатые ракеты (справа)
Кадры кинохроники — первый независимый полет-«кувырок» «Бури» и взрыв рядом со стартом
В отличие от «Бури» и «Бурана» американскую «Навахо» возможно и сейчас заметить в музее под открытоым небом
Так должен был смотреться первый коммунистический «Буран»

Сравнительные характеристики МКР «Навахо», «Буря» и «Буран»
Старт ракетной гонки

Вторая Мировая война конкретным образом на продолжительные десятилетия поменяла военно-стратегическую обстановку на отечественной планете — сейчас новых основных потенциальных соперников (США и СССР) разделяли Северный полюс и океаны. Появление атомного оружия лишь «подливало масло в пламя». Соперникам были нужны межконтинентальные средства доставки ядерных боезарядов для нападения на чужую территорию.

Бомбардировщики как носители атомного оружия становились очень сильно уязвимыми для показавшихся зенитных комплексов, и конструкторам было нужно искать новые ответа. Успешный обстрел Лондона германскими баллистическими ракетами «Фау-2» в последние месяцы Второй мировой посоветовал первое направление развития средств доставки — совершенствования ракет дальнего действия.

Удачи в области разработки прямоточных воздушно-реактивных двигателей со сверхзвуковым горением (СПВРД) обусловили развертывание работ по второму направлению — созданию межконтинентальных крылатых ракет (МКР).

В первые послевоенные годы ракетами в СССР занимался НИИ-88, включавший в себя ОКБ-1 во главе с Сергеем Королевым. Конечно, что работы по крылатым ракетам дальнего действия кроме этого были поручены НИИ-88. Королев, под управлением которого в предвоенном Ракетном научно-исследовательском университете (РНИИ) разрабатывались первые советские пороховые и жидкостные крылатые ракеты, очертя голову занялся работой на МКР.

Важной проблемой при создании крылатой ракеты дальнего действия стала разработка независимой совокупности управления. В случае если стартующую баллистическую ракету наводила на цель совокупность управления с применением радиокоманд на начальном участке полета, пока трудятся двигатели, а дальше ракета летела по инерции, то крылатой ракетой необходимо было руководить в течении всего полета до самой цели. Управление по радиоканалу не доходило из-за его уязвимости для невозможности и средств противодействия обеспечить надежное управление при полете над чужой территорией.

Выход был отыскан начотделом «У» НИИ-88 Борисом Чертоком, предложившим создать совокупность ориентации по звездам. Пара лет ушло на создание совокупности астронавигации: нужно было «научить» устройства «обнаружить», «опознавать» и надежно удерживать посредством особых гироскопов лишь «необходимые» звезды, а для определения их угловой высоты над горизонтом было нужно в первый раз создать неестественную вертикаль.

Для выработки команд автопилоту потребовалось кроме этого в первый раз создать вычислительно-решающий прибор на базе кулачкового механизма, снабжающего точность до одной угловой 60 секунд! В течение 1952−1955 гг. совокупность была испытана сперва в 10 полетах на самолете Ил-12 по маршруту Москва — Даугавпилс протяженностью 700 километров, а после этого было выполнено четыре высотных полета на реактивном Ту-16 дальностью 4000 км при скорости 800 км/ч. Опробования продемонстрировали, что за 5−6 часов полета совокупность накапливала неточности в пределах 3,3−6,6 километров, что по тем временам с учетом разрушительной мощности ядерного заряда обеспечивало хорошую точность.

Работы подстегивались сообщениями из-за океана о начале разработки американской компанией «Норт Американ» в 1950 г. МКР «Навахо» («Navaho»). Эти разведки подтверждали, что «Навахо» — это сверхзвуковая стратегическая крылатая ракета с дальностью полета до 6500 километров. Приходилось спешить с ответом.

Проводимые в НИИ-88 изучения разрешили подтвердить к началу 1952 г. возможность создания двухступенчатой крылатой ракеты с дальностью полета до 8000 километров при стартовом весе 90−120 т при успешного создания замечательного СПВРД с диаметром камеры сгорания 2−2,5 метра и удельной тягой не меньше 1700 кгс/кг, снабжавшего бесперебойную работу при трехкратной скорости звука. В качестве первого этапа для проверки ключевых принципов и технических решений по МКР правительство поручило ОКБ-1 разработку, проведение и изготовление летной отработки Экспериментальной крылатой ракеты (ЭКР).

В соответствии с эскизному проекту Королева ЭКР представляла собой двухступенчатую ракету стартовой массой 7874 кг и высотой 17,42 м, талантливую доставить головную часть весом 690 кг на расстояние 270 км с точностью ±1,5 км. Для стоимости разработки и сокращения сроков в качестве первой ступени предлагалось применять доработанную ракету Р-11. Вторая крылатая ступень проектировалась заново и оснащалась прямоточным двигателем РД-040 разработки ОКБ-670 Михаила Бондарюка.

Началась интенсивная работа над проектом, были уже изготовлены макеты главных агрегатов ракеты, закончены опробования прямоточного двигателя, но в мае 1954 года все работы по крылатым ракетам по предложению Мстислава Келдыша передаются в Минавиапром для разгрузки ОКБ-1. Королев осознавал, что «не потянет» два направления в ракетостроении, и по окончании продолжительных раздумий дал согласие сосредоточиться лишь на разработке межконтинентальных баллистических ракет.

С распределением работ между различными министерствами появилась негласная борьба между разработчиками межконтинентальных крылатых и баллистических ракет — кто первый достигнет требуемой дальности в 8000 км.

Сроки поджимали. На одном из заседаний в Минавиапроме Семен Лавочкин внес предложение сходу начать разработку боевых МКР, минуя промежуточный этап ЭКР.

Первый «Буран»

20 мая 1954 г. вышло распоряжение Совета министров СССР о разработке МКР — носителей ядерного заряда. Оно предусматривало параллельную работу над двумя ракетами: более легкой — «Буря», которая поручалась ОКБ Лавочкина, и тяжелой — ракетно-самолетной совокупностью «Буран» (РСС-40), которая поручалась ОКБ-23 Владимира Мясищева. Научным руководителем обоих этих проектов был назначен Келдыш.

Разработка прямоточных двигателей возлагалась на ОКБ Михаила Бондарюка.

В соответствии с плану Главного конструктора Г. Н. Назарова отечественный первый «Буран» воображал собой вертикально взлетающий двухступенчатый комплекс со стартовым весом 175 480 кг, складывающийся из крылатой маршевой ступени и четырех ракетных ускорителей.

Маршевая ступень имела массу 60 т и строилась по классической схеме с треугольным крылом стреловидностью 70° по передней кромке и площадью 98 м? с узким сверхзвуковым профилем. Корпус был выполнен из титановых сплавов. Оперение — крестообразное, с аэродинамическими рулями.

СПВРД с большой тягой до 13,5 т имел лобовой воздухозаборник — на его входе пребывало центральное многоскачковое тело, а в размещалась ядерная боевая часть весом 3500 кг, оснащенная взрывными устройствами контактного и дистанционного типа. Горючее находилось в кольцевых фюзеляжных топливных баках.

Для разгона и старта маршевой ступени до скорости запуска прямоточного двигателя употреблялись четыре ускорителя с жидкостными реактивными двигателями тягой по 70 т разработки ОКБ Валентина Глушко, будущего Главного конструктора многоразовой космической совокупности «Энергия-Буран». По окончании запуска маршевого двигателя (на высоте 18−20 км при скорости М=3) ускорители отстреливались, и крылатая ступень должна была лететь к цели, расположенной на удалении 7500−8000 км, в автоматическом режиме со скоростью 3290 км/ч на высотах 24−25 км. Поддержание заданного курса осуществлялось посредством гироинерциальной навигационной совокупности с астрокоррекцией от звездных датчиков, размещавшихся в отсеке на верхней части фюзеляжа.

Рассматривалось пара вариантов маршевой ступени МКР «Буран». Были варианты с разной по массе нужной нагрузкой. Для увеличения точности попадания в цель предусматривалось отделение центрального тела с установкой на нем четырех маленьких стабилизаторов, как и у «Бури».

Был и самый интересный вариант с размещением на маршевой ступени «Бурана» кабины пилота для участия летчика на этапе опробований. Мы и тут могли быть первыми!

В ходе создания «Бурана» удалось узнать ответы на множество принципиально новых теоретических вопросов и решить последовательность конструктивно-технологических задач. Совместно с университетами авиационных авиационной технологии и материалов создавались новые конструкционные материалы, автоматические станки, разработка роликовой и точечной сварки тонкостенных конструкций ракеты.

Специально для «Бурана» создали рулевые приводы и смазку, снабжающие функционирование органов управления до температуры +400°С. В ходе умело-конструкторских работ для оценки разных черт ракеты создавались новые методики. В частности, для определения напряженно-деформированного состояния треугольных крыльев в первый раз в СССР создали метод прочностного расчета, ставшего базой способа конечных элементов.

Но к этому времени уже начала летать «Буря», и более тяжелый и сложный «Буран» проиграл — страна не имела возможности себе позволить два проекта МКР с родными чертями. Программа МКР «Буран» была закрыта в ноябре 1957 г. «Буре» повезло больше — но не на много

В небе- «Буря»!

Главным конструктором «Бури» (изделия «350», «В-350», «Ла-350») Лавочкин назначил собственного помощника Наума Чернякова (потом он стал главным конструктором сверхзвукового ударного самолета «Т-4» в ОКБ Сухого).

«Буря», как и «Буран», представляла собой вертикально стартующую двухступенчатую МКР со стартовым весом 98 280 кг, талантливую доставить боевую часть массой 2350 кг на расстояние 8000 км.

1-я ступень «Бури» складывалась из двух ускорителей, любой из которых имел цилиндрическую форму с заостренной передней частью и складывался из топливных баков и четырехкамерного ЖРД разработки ОКБ-2 Исаева. В топливные баки каждого ускорителя заправлялось 20 840 кг горючего и 6300 кг окислителя. В струе газов ЖРД размешались газовые рули, снабжающие управление ракетой на начальном участке полета.

По окончании комплекта скорости газовые рули сбрасывались и управление полетом осуществлялось стабилизаторами и воздушными рулями, установленными на ускорителях. Ускорители неспециализированным весом 64 760 кг симметрично размешались под крыльями маршевой ступени и крепились к ее фюзеляжу на четырех узлах любой.

Вторая (маршевая) ступень представляла собой крылатую ракету со среднерасположенным узким треугольным крылом малого удлинения. Корпус ракеты имел цилиндрическую форму, мало деланную выводы спереди и позади; в него на всей протяженности проходил канал воздухозаборника маршевого прямоточного двигателя с тягой до 9 т. Полость между наружной обшивкой и стенками канала фюзеляжа являлась ёмкостью для горючего (за исключением центральной части, где размешался приборный отсек).

Передняя часть корпуса представляла собой сверхзвуковой диффузор с трехступенчатым конусом. Центральное тело диффузора в один момент являлось отделяемым контейнером для боевой части.

Стартовала «Буря» вертикально с лафета, установленного на ЖД платформе, и по окончании разгона стартовыми ускорителями до скорости М=3 на высоте 18−20 км СПВРД выходил на режим большой тяги и ускорители сбрасывались. Потом полет до района цели происходил с постоянной скоростью М=3,15−3,2 и плавным комплектом высоты (по мере выработки горючего) до 25,5 км. На маршевом участке полет корректировался посредством совокупности автоматической астронавигации «Почва».

При приближении к цели маршевая ступень должна была переводиться автопилотом в крутое пикирование на цель с отделением боевого ядерного заряда на высоте около 18 км.

Летные опробования начались в августе 1957 года на полигоне Владимировка в Астраханской области и проходили непросто. «Первый блин», как водится, был комом — 1 августа из-за взрыва клапана в одном из ускорителей ракета осталась на старте. Лишь по чистой случайности все не закончилось взрывом самой ракеты.

Ровно через месяц, 1 сентября, ракета оторвалась от пускового устройства, но из-за преждевременного сброса газовых рулей сделала «кувырок» и взорвалась неподалеку от старта. В третьем пуске ускорители отработали нормально лишь 30 секунд, в четвертом — 60 сек, в пятом — уже 80 сек. Первая ступень «повела себя нормально» лишь в шестом полете 22 мая 1958 г., отработав положенные 90,5 сек до отделения.

На высоте 17,3 км при скорости М=2,95−2,97 в этом полете в первый раз был запущен СПВРД, успевший проработать до окончания горючего 29,5 сек.

Седьмая попытка — и опять отказ ускорителей без разрушения ракеты на старте. Следующая попытка сделана 3 июля — отказ автопилота на 56-й секунде полета. Девятый пуск 13 июля — нештатное отделение ускорителей, почему маршевая ступень утратила устойчивость на 96-й секунде полета.

В десятом пуске 10 сентября эта обстановка повторилась, но на скорости М=2,95−3,0 все же удалось запустить СПВРД, что неустойчиво проработал еще 65 сек. В 11-ом пуске 28 декабря полет длился 309 сек до взрыва топливного бака. Конструкторы не сдавались, и уже в 12-м пуске 29 марта 1959 года была достигнута длительность полета 25 мин. 20 секунд и дальность 1315 км.

13-й пуск, как и положено «чертовой дюжине», не состоялся — ракета не ушла со старта, и лишь 14-й запуск 2 октября 1959 года можно считать всецело успешным — программа полета была выполнена до полного израсходования горючего маршевой ступени. Полет длился 33,5 мин. по замкнутой автостраде при крейсерской скорости М=3,15. При начальной высоте 17 км была достигнута дальность 1766 км.

Полеты по маленькой автостраде завершились.

Звездный старт

Сейчас пришло время испытывать астронавигационную совокупность управления и осуществлять полеты на большую дальность в направлении Камчатки. Первая попытка включения навигации по звездам была произведена в 15-м полете длительностью чуть более 10 мин., и уже в 16-м полете была достигнута дальность 5500 км. Это была полная победа! «Буря» обучилась летать!

Необходимо было закрепить успех. В восемнадцатом пуске 23 марта 1960 года за 2 часа 4 60 секунд при полете на высоте 18−24,5 км при скорости М=3,2−3,15 ракета преодолела 6500 км! Уверенный захват навигационной звезды случился на 114-й секунде полета. Полет завершился по окончании полной выработки горючего (заправка во всех испытательных полетах была неполной).

Дальность последнего полета «Бури» 16 декабря составила 6425 км, а установленный на ракете набор астронавигации разрешал осуществлять полет кроме того в дневное время суток!

Всего было выстроено 19 экземпляров «Бури», и все они были испытаны. Началась подготовка серийного производства, ноКоролев уже запустил первый неестественный спутник Почвы на собственной известной ракете Р-7, уже подготавливался к собственному легендарному полету Юрий Гагарин, и первые боевые Р-7, от которых не существовало защиты, поднялись на боевое дежурство. Вышла на летные опробования новая баллистическая ракета Р-16 Михаила Янгеля, и «Буря», лишь начавшая летать, уже опоздала.

Было издано постановление о развитии лишь баллистических ракет, и 5 февраля 1960 г. Правительственное распоряжение предрешило закрытие «Бури» за «Бураном».

Для КБ Лавочкина «Буря» стала последней авиационной разработкой — в связи с повальным «хрущевским» сокращением авиапрома в 60-х годах КБ безвозвратно перешло в космонавтику и стало автором советских «Луноходов», «Марсов», «Венер» и других космических аппаратов.

А американская МКР «Навахо» ни в одном из собственных полетов не смогла улететь дальше 3200 км!

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№21, июль 2004).

Случайные записи:

• 10 Самых странных брачных ритуалов уживотных
• Управление животными спомощью фотоники: сенсоры вмозгу

Крылатые ракеты (рассказывает Александр Гольц)

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Ракетные мастодонты: ракеты ценой вгород

  Два гиганта-соперника Сборка второй ступени Н-1 Панорама начальных позиций Н-1 Один из немногих картинок УР-700 Первая ступень «Сатурна-5» «Сатурн-5» на…

• Рекорды малых ракет

  Урожайным на рекорды выдался для советских ракетомоделистов 1987 год. На соревнованиях сильнейших отечественным спортсменам удалось внести…

• Ракета «07»

  Ракета «07» — первая ракета, над которой трудилась 2-я бригада ГИРДа (Несколько изучения реактивного перемещения), руководимая М. К. Тихонравовым. До…

• Некоторые детали ракеты vulcan будут печататься на 3d-принтере

  В собственной ракете нового поколения United Launch Alliance собирается использовать 3D-печать для упрощения издержек процесса и сокращения производства…