Василий Мишин - Почему мы не слетали на Луну?

• Название: Почему мы не слетали на Луну?
• Автор: Василий Мишин
• Издательство: Издательство «Знание»
• Жанр: История
• Год: 1900

Почему мы не слетали на Луну? — вопрос, который задается все чаще и чаще. Эта тема была строго засекречена, и только в последнее время некоторые сведения о нашей лунной программе появились в открытой печати. Можно согласиться с автором брошюры «Аполлоны» летят на Луну», писавшим, что даже успехи США в осуществлении высадки американских астронавтов на поверхность Луны освещались нашими средствами массовой информации явно односторонне и недостаточно. Замалчивая реальные факты, положение дел мы представляли таким образом, будто в СССР работы по пилотируемому полету на Луну не проводились и наши усилия были сосредоточены только на ее исследованиях при помощи автоматических космических аппаратов. Более того, мы даже стали утверждать, что в исследовании Луны можно обойтись только автоматическими аппаратами, что человеку на Луне делать нечего.

Сейчас пришло время не только прямо заявить, что в нашей стране существовала программа пилотируемого полета на Луну, но и рассказать о ее подробностях. К сожалению, она не имела далеко идущей цели и была подчинена лишь престижным соображениям — осуществить облет Луны, а затем и высадку человека на ее поверхность раньше американцев.

Первым, кто начал заниматься работами по освоению Луны, был коллектив, руководимый С.П.Королевым. Главный конструктор наметил реальные пути облета Луны космонавтами, высадки их на ее поверхность с возвращением на Землю. Автоматические космические аппараты «Луна» были этапами отработки элементов, аппаратуры и наземных средств ракетно-космических систем для исследования Луны при помощи пилотируемых космических кораблей. Дальний космос, Луна, ближайшие планеты Солнечной системы — это была цель всей его жизни.

Так почему же эти разработки не были завершены после его внезапной и преждевременной кончины? Почему мы не слетали на Луну?

Вот на эти вопросы я и попытаюсь ответить в этой брошюре.

---

Я привожу содержание этого письма, чтобы показать, какие трудности оно породило впоследствии и в каких сложных условиях приходилось работать институту. Установку не создали, а ведь она успела бы дать ценные результаты еще задолго до начала ЛКИ. Зато сколько дополнительного времени пришлось затратить конструкторам на борьбу с дискретными колебаниями давлений в кормовой части носителя, на упрочнение донной защиты; сколько лишних вопросов пришлось решать специалистам института, определяя с использованием элементарных малых моделей амплитуды и частоты этих дискретных колебаний, их зависимость от относительного положения стартового сооружения и кормы носителя Н1, разрабатывая предложения по их ослаблению. А в результате — только резкие претензии к институту, строгий выговор моему заместителю по аэродинамике Ю. А. Демьянову и выговор мне за неэффективность наших стараний, “за слабое методическое руководство” смежниками (ЦАГИ, НИИТП, ЦКБЭМ), занимающимися газодинамическими исследованиями в обеспечение создания носителя Н1. Об этом случае я расскажу ниже.

Большую сложность представляло также изучение струйных течений в момент “горячего” разделения ступеней. В институте велись исследования газодинамики разделения ступеней всех разрабатываемых в отрасли ракет с применением холодных и горячих струй. При отработке газодинамики этого процесса был обнаружен и исследован ряд физических явлений, которые являлись источниками повышенных силовых, тепловых и нестационарных газодинамических нагрузок на элементы конструкции ракеты:

• образование низкоэнтропийных струек многосопловой двигательной установки, которые при натекании на отражатель создают локальные зоны давления, в несколько раз превышающего давление торможения газа за прямым скачком уплотнения (что может привести к прогару и разрушению отражателя);

• возникновение отрывов струи на внутренней поверхности сопла маршевой двигательной установки и рулевых двигателей, приводящее к появлению пульсаций давления и увеличению силовых и тепловых нагрузок на изделие, и другие явления.

Поэтому было изучено течение в межступенном отсеке при “горячем” разделении ступеней с одно-, четырех— и восьмисопловой двигательными установками, отрыв потока в соплах при взаимодействии струй с преградой (отражателем отбрасываемой ступени), влияние соединительных ферм ступеней на величину нагрузок на отражатель отбрасываемой ступени и распределение давления по донной и боковой поверхности активной ступени. Все это позволило выявить основные факторы, определяющие величины газодинамических нагрузок — возмущений, действующих на ступени ракет при разделении, определить оптимальные газодинамические параметры межступенных отсеков с одно— и многосопловой двигательными установками и широко использовать полученные результаты при разработке новых сложных изделий. Результаты летных испытаний подтвердили правильность принятых решений.

Относительно условий старта Н1 в ходе лабораторных экспериментальных исследований был выявлен нового вида автоколебательный процесс с кольцевой компоновкой струй, приводящий к мощным дискретным колебаниям в струе двигательной установки носителя Н1 (состоящей из 30 двигателей с тягой по 150 тс) при взаимодействии ее с тюбинговым кольцом стартового сооружения. Это стало серьезной проблемой для разработчика. Ему необходимо было точно знать амплитуду дискретных колебаний, их частоту и время действия. По данным НИИ-88, полученным с использованием малых моделей (масштаб 1:72 и 1:10), нагрузки от этих колебаний на днище первой ступени носителя, оказавшиеся более чем значительными, определялись недостаточно надежно. После многих экспериментов, сопоставления данных, их анализа и пересчета на натуру главному конструктору В.П. Мишину институтом ответственно были выданы такие серьезные цифры: амплитуда колебаний дискретной составляющей — 165 дБ (плюс — минус 2 дБ), частота -18 Гц, время их появления соответствует подъему носителя в диапазоне от 7,5 до 13.5 м над стартовым сооружением. При этом очень важно знать точно значение амплитуды колебаний. Если при 165 дБ переменные усилия, приходящиеся на донную защиту первой ступени от дискретных колебаний, достигали 72 тс, то лишние 3 дБ давали дополнительное увеличение переменной нагрузки на 33 тс.

Несовершенство средств, используемых в ходе экспериментов даже на одних и тех же установках НИИХМ и НИИТП, обуславливало большой разброс получаемых результатов. Поэтому весьма естественно, что выдача НИИ-88 исходных данных о дискретных колебаниях для расчета прочности днища носителя Н1 и его динамической прочности в целом служила предметом самой широкой научной дискуссии между нашим институтом — с одной стороны, и ЦКБЭМ и НИИТП — с другой.

За достоверность исходных данных отвечал только НИИ-88, поэтому мы были предельно ответственны. ЦКБЭМ хотелось бы иметь эти нагрузки меньшими, так как для выбранной конструкции они оказывались критическими. НИИТП, не отвечавший за нагрузки, выступал в защиту интересов разработчика, опираясь на свои результаты измерений, соответствующие меньшим значениям амплитуд. Конечно, наличие трех различных мнений способствовало выяснению истины и принятию правильного решения, но не могло не оставить след на характере взаимоотношений между партнерами.

С целью уменьшения и стабилизации дискретных колебаний струи двигателей носителя Н1 при взаимодействии со стартовым сооружением ЦНИИмаш предложил специальное устройство (решетку), устанавливаемое на его тюбинговое кольцо. Такая решетка перекрывала только пространство под шестью центральными двигателями. Испытания этой решетки, проведенные институтом на моделях, показали, что она немного уменьшает амплитуду дискретных колебаний в струе, но самое главное, снимает неопределенность максимального значения амплитуды дискретных колебаний и времени их появления в зависимости от степени загромождения тюбингового кольца стартового сооружения различной обвязкой, трубопроводами и другими элементами. ЦКБЭМ согласилось с установкой такой решетки.

Решетка была изготовлена КБОМ В.П. Бармина к третьему пуску носителя Н1. Первые два проходили без гасящей решетки. При первом пуске дискретные колебания проявлялись слабо, так как был разрыв в периметре сплошного кольца двигателей из-за выключения системой “Корд” двух двигателей, размещенных по диаметру кольца. В процессе второго из-за отключения уже двух пар двигателей, расположенных по диаметру, дискретные колебания струи не возникали совсем. Снижение их амплитуды при отключении пары двигателей было подтверждено результатами испытаний на моделях.

Успокоенное такими результатами, получив от НИИТП новые данные о максимальной величине амплитуды дискретных колебаний — не более 164 дБ, ЦКБЭМ вышло с предложением не ставить на третий пуск комплекса Н1-Л3 указанной решетки, чтобы не искушать судьбу. Я тогда был в больнице, а аэродинамики были вынуждены согласиться с предложением заказчика — ЦКБЭМ, не отдавая себе отчета в том, что это несколько ухудшает условия старта и ставит нас, как инициаторов установки решетки, в двусмысленное положение. Когда я через месяц возвратился из больницы и узнал о таком решении, то немедленно высказал своим аэродинамикам претензии и предсказал, какое продолжение истории последует из-за их соглашательской и беспринципной позиции.

Действительно, через некоторое время на коллегию был специально вынесен вопрос “о низком методическом руководстве ЦНИИмаша в исследовании аэродинамики носителя Н1”. В проекте решения коллегии освобождался от должности руководитель отделения аэродинамики Ю.А. Демьянов, а директору объявлялся выговор. Я был обижен и возмущен такой жесткой и несправедливой оценкой действий аэродинамиков института. ЦНИИмаш, не получив поддержки в создании необходимой экспериментальной установки для обстоятельного исследования пульсаций в кормовой части носителя и проявив творческую изворотливость, решил, тем не менее, проблему ослабления дискретных колебаний и, по моему мнению, квалифицированно и неплохо. Я понимал, что причина такого приговора — мое участие в “споре века”. Руководству надо было показать, что институт должен заниматься своими прямыми делами, а не растрачивать себя в оппозиционной борьбе с министерством.

Я решил не соглашаться с таким решением коллегии и выступить резко против него. Кроме этого, мое признание справедливости критики в той или иной степени отдавало бы Демьянова в качестве искупительной жертвы министерству. Подготовился, написал текст своего выступления, чтобы быть кратким и предельно четким. На коллегии заслушали выступление Юрия Андреевича. Он доложил о технической сущности и объеме работ, выполненных ЦНИИмашем при отработке аэродинамики носителя Н1. Были заданы вопросы, и Демьянова отпустили на место. Я начал свое выступление излишне резко. Сразу заявил о необъективности и неправильности проекта заключения коллегии. Кратко отметил, что все вопросы решаются правильно и на хорошем техническом уровне. Оптимальным образом распределены исследования аэродинамики РН Н1 между ЦНИИмашем, ЦАГИ и НИИТП. Обстоятельная методика таких исследований заблаговременно создана и утверждена руководителями ЦНИИмаша, ЦАГИ, ЦКБЭМ и НИИТП. В завершение предъявил министру документ (в виде отчета) по методике отработки аэродинамики носителя Н1, согласованный со всеми указанными организациями. При этом я эмоционально заявил: