Техника и вооружение 2001 05-06
Шрифт:
Валентин Глушко уже имел опыт разработки "большого" кислородно-керосинового двигателя РД-110. Для двигателей Р-7 вновь были выбраны эти же компоненты, а не применявшийся на первых БРДД спирт. В январе 1954 года на Совете главных конструкторов принято решение об использовании унифицированного ЖРД для всех блоков ракеты Р-7.
"Выбор топлива определился, во- первых, тем, что из известных и обеспеченных производственной базой окислителей, по которым был накоплен достаточный опыт эксплуатации, наибольший удельный импульс мог обеспечить только жидкий кислород. Во-вторых, горючее должно было быть более калорийным, чем спирт, при этом также хорошо освоенным. Таким был керосин. По термодинамическим характеристикам он позволял обеспечить достаточный уровень экономичности, но его использование в качестве горючего для ЖРД вызывало необходимость преодолеть серьезные трудности: температура продуктов его сгорания в кислороде почти на 1000 К выше, чем у водных растворов спирта, в то время как охлаждающие
В. Кузнецов
М. Рязанский
Н. Пилюгин
Расчеты показали, что даже при использовании эффективного кислородно- керосинового топлива и при высоком коэффициенте удельного импульса тяги ракета должна быть по крайней мере двухступенчатой. Возникла проблема запуска двигателей второй ступени.
"Гпушко не мог запускать жидкостный двигатель второй ступени после сброса первой, а Королев боялся включать его до ее сброса. Компоновщики и конструкторы не знали, как можно защитить баки первой ступени от действия горячей струи двигателя второй ступени". (Гладкий В.Ф. "Как мы компоновали "семерку". Авиация и космонавтика. № 8, 1998. С. 33).
Так появился проект пакетной связки блоков первой и второй ступеней.
"При отсутствии в то время опыта запуска двигателей в пустоте на несамовоспламеняющихся компонентах топлива и наличии требования обеспечения исключительно высокой надежности необходима была такая конструктивная схема ракеты, при которой обеспечивался бы контролируемый запуск всех двигателей как первой, так и второй ступеней. Отсюда и родилась идея пятиблочной ракеты с продольным отделением боковых блоков – первой ступени – от второго блока – второй ступени…" (Однажды и навсегда… Документы и люди о создателе ракетных двигателей и космических систем академике Валентине Петровиче Гпушко. – М.: Машиностроение, 1998. С. 460- 461).
Первое стендовое испытание двигателей в составе пакета ракеты Р-7 состоялась в Загорске 20 февраля 1957 года. После проведения огневых испытаний на стендах загорского НИИ-229 приказом председателя ГКОТ в январе 1958 года производство ЖРД РД-107 и РД-108 для МБР Р-7 было передано с Опытного завода ОКБ-456 в Химках на Куйбышевский моторостроительный завод №24. Для конструкторского сопровождения серийного выпуска при заводе № 24 в 1958 году организован Приволжский филиал ОКБ-456. Первым руководителем филиала был Ю.Д.Соловьев.
"Создание жидкостных ракетных двигателей для ракеты Р-7 было выдающимся для того времени достижением в области ракетного двигателестроения и в значительной степени предопределило успех в разработке комплекса с первой отечественной МБР. Маршевые двигатели ракеты Р-7 имели высокие энергетические и массовые характеристики и, что особенно важно, – высокую надежность". (Межконтинентальные баллистические ракеты СССР (РФ) и США. История создания, развития и сокращения/Под. ред. Е.Б.Волкова. – М.: РВСН, 1996. С. 82). Для управления полетом ракеты решено было впервые использовать рулевые двигатели с поворотными камерами. На старте рулевые двигатели включались одновременно с маршевыми.
"При топливе кислород с керосином из-за высокой температуры газов нереально обеспечивать управление полетом ракеты такими органами, как газовые рули, которые использовались на килородно-спиртовых двигателях. Кроме того, газовым рулям присущ серьезный недостаток: они создают потери тяги двигательной установки за счет торможения газового потока на рулях. Поэтому было решено для управления вектором тяги и соответственно полетом ракеты использовать рулевые камеры относительно малой тяги. При рассмотрении вопроса о том, какое КБ возьмет на себя разработку этих камер, была учтена просьба Гпушко, чтобы его КБ не отвлекалось на создание камер малой тяги параллельно с работами по основным двигателям, а также то обстоятельство, что в ОКБ Королева имелось подразделение во главе с М.В.Мельниковым, которое уже создало работающий прототип требуемой рулевой камеры и соответствующий стенд". (Однажды и навсегда… Документы и люди о создателе ракетных двигателей и космических систем академике Валентине Петровиче Глушко. – М.: Машиностроение, 1998.
С. 461). На каждом из боковых блоков первой ступени было установлено по два однокамерных рулевых двигателя, на центральном блоке (второй ступени) – 4 нулевых двигателя. Следует отметить, что рулевые двигатели для МБР Р-7 и Э– 7А разработали в ОКБ-1 под руководством Михаила Мельникова. Позже, в космических ракетах-носителях, созданных на основе Р-7, использовались рулевые двигатели, спроектированные в ЭКБ-456 под руководством Валентина Глушко. Позже в ОКБ-1 под руководством Михаила Мельникова был также создан двигатель принципиально новой схемы – с дожиганием рабочего тела -турбины в камере сгорания. Это был первый в мире ЖРД, выполненный по замкнутой схеме.Первоначально Королев и Бармин остановили свой выбор на варианте сборки ракеты прямо на стартовой позиции, так как перевозить и ставить на стартовый стол все блоки поодиночке было гораздо проще, чем транспортировать и устанавливать собранную ракету. По воспоминаниям свидетелей событий, этот вариант Р-7 проектировался под ядерный заряд массой три тонны. Однако в конце 1955 года (по другим данным, в конце 1954 года) заместитель Председателя Совета Министров СССР Вячеслав Малышев, предложил Королеву оснастить "семерку" термоядерным боезарядом, испытания которого были успешно проведены на Семипалатинском полигоне. Королев согласился, но атомщики заявили о том, что расчетная масса нового боезаряда будет пять тонн. Королеву пришлось переделывать ракету, значительно увеличив ее стартовую массу. Требования к прочности корпуса тяжелой ракеты возросли, и стало ясно, что собирать ее на стартовой позиции в вертикальном положении будет невозможно – слишком велики нагрузки и слишком мал запас прочности. Единственный выход – горизонтальная сборка в монтажном корпусе неподалеку от стартовой позиции с последующей транспортировкой собранной ракеты по рельсам на пусковой стол.
"В октябре 1954 г. способ установки ракет на стартовую систему был принципиально изменен в связи с изменением схемы компоновки ракеты и выполнен так, что центральный блок подвешивался на боковые блоки, а не на стартовое сооружение. Поэтому установить центральный блок на стартовое сооружение было невозможно. Ракета должна была доставляться на стартовую позицию полностью собранной и устанавливаться на стартовое сооружение". (Леонтенков А.А., Васильев Г.Ю., Кондаков В.И. и др. ЦКБТМ 50 лет. Наземное оборудование/ Под. ред. докт. техн. наук профессора В.Н.Кобелева. М., 1997. С. 41).
Впервые ракета не устанавливалась на стартовое сооружение, а подвешивалась за силовые пояса.
"Опыта работы у коллектива ГСКБ Спецмаш по созданию стартового комплекса для такой ракеты не было. Все привыкли, что ракета до ее пуска своим торцом опирается на опоры пускового устройства… Проведенные в ОКБ С.П.Королева проверочные прочностные расчеты такой ракеты, установленной на стартовую систему при воздействии на нее ветра до 15 м/с, показали, что из-за большой "парусности" собранного пакета ракеты (ширина пакета в хвостовой части составляла 10 м) в опорных элементах и ее хвостовой части возникали нагрузки, угрожающие свалить ракету с пускового стола. Для выхода из сложившейся ситуации при обсуждении ее на Совете главных конструкторов С.П.Королев предложил В.П.Бармину спроектировать вокруг стартовой системы стену для защиты ракеты от ветра… В результате проведенных сотрудниками ОКБ С.П.Королева дополнительных проработок было предложено создать на ракете силовой пояс в зоне стыка первой и второй ступени, через который обеспечивать наземными средствами удержание ракеты, находящейся на стартовой системе, и которым воспринимать приходящие на ракету ветровые нагрузки". (Корнеев Н.М., Неустроев В.Н. Генеральный конструктор, академик Владимир Павлович Бармин. Основные этапы жизни и деятельности. М., 1999. С. 82-83).
Из книги "Генеральный конструктор, академик Владимир Павлович Бармин":
"Принятое принципиально новое схемное решение ракеты Р-7, предусматривающее подвешивание ее на стартовой системе, привело к необходимости создания уникальной стартовой системы, которая в исходном положении перед пуском ракеты удерживало ее в вертикальном положении посредством двух силовых поясов – верхнего и нижнего". (Корнеев Н.М., Неустроев В.Н. Генеральный конструктор, академик Владимир Павлович Бармин. Основные этапы жизни и деятельности. М., 1999. С. 84).
Для снижения воздействия ветровых нагрузок было решено задний срез ракеты опустить ниже нулевого уровня стартового сооружения.
"Поиск оптимального решения совместной работы принятых схем стартовой системы и ракеты привел к необходимости проведения установки ракеты в стартовую систему с опусканием ее нижней части корпуса в центральный проем стартового сооружения на глубину примерно 6,3 метра… На стартовом сооружении, помимо стартовой системы, были размещены перрон для агрегата, обеспечивающего подпитку ракеты жидким кислородом, элементы молниезащиты, железнодорожные пути для размещения на них агрегатов заправки ракеты компонентами топлива, перекисью водорода и установочного агрегата. В этом сооружении, выполненном в многоэтажном исполнении с газоотводящим лотком глубиной 41 м, размещалось оборудование технологических агрегатов и систем.