Лев Андреев - Янгель: Уроки и наследие

• Название: Янгель: Уроки и наследие
• Автор: Лев Андреев
• Издательство: Арт-Пресс
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2001

ХХ век в истории земной цивилизации будет отмечен многими достижениями человеческого гения, и среди них заслуженное место займет ракетно-космическая техника.

Эта книга посвящается людям и их делу, которые придали этому времени его ракетный облик.

Эта книга о конструкторском бюро, в котором были созданы: рекордсмен ракетной техники — ракета Р-12 (30 лет на боевом дежурстве!), первая межконтинентальная ракета на высококипящих компонентах топлива, первые разделяющаяся и орбитальная головные части, военная ракета Р-36М2, более известная в НАТО как "Сатана", мобильный железнодорожный ракетный комплекс, ракеты-носители "Космос" и "Интеркосмос", а также "Зенит", ставший на грани веков сердцевиной международного проекта "Морской старт".

Эта книга об основателе и Главном конструкторе конструкторского бюро, которое сегодня носит его имя: ГКБ "Южное" им. М.К. Янгеля — одной из ярких в истории развития ракетной техники 50–60 гг. личности, ставшей ее признанным харизматическим лидером.

---

Несмотря на то, что М.К. Янгелю не разрешили заниматься малогабаритной жидкостной ракетой, отдав предпочтение В.Н. Челомею, он не расстается с мыслью продолжать работы над ракетами этого класса. Оставив идею использования стационарных стартов, проектанты пытаются подобраться к таким малогабаритным системам с другой, более перспективной стороны — использовать мобильный подвижный наземный старт, например, на самоходном гусеничном ходу.

Для этих целей в ленинградское конструкторское бюро, возглавлявшееся автором прославленных танков Великой Отечественной войны — КВ и ИС Главным конструктором Ж.Я. Котиным, была направлена группа инженеров. Цель поездки — ознакомиться с особенностями и характеристиками разрабатываемых тягачей.

В числе прочих проектов командированным была показана пусковая установка ракеты среднего класса. Идея ее была нехитрая: раскрывалась скорлупа, а в ней — ракета. Для отвода газов при старте предусматривались специальные отражатели.

Во время состоявшейся затем беседы Ж.Я. Котин посетовал:

— Для меня эта работа пустяковая. Вот если бы у вас была ракета на несколько десятков тонн, то я бы сделал хороший старт. А когда узнал, что проработки в этом направлении уже ведутся, то очень загорелся.

Передайте Михаилу Кузьмичу, — говорил он на прощание, — я сделаю хороший старт. Только железо сделайте сами, у меня оно получается тяжелым.

О результатах разговора по возвращении доложили М.К. Янгелю, и работа закрутилась. Но первые же проработки показали, что в этом случае приходилось начинать практически с нуля. Когда прикинули определяющие характеристики на основе высококипящих компонентов топлива, а в этой области янгелевцы уже были законодателями, то оказалось, что уложиться в требуемые параметры не представляется возможным. Такую массу никакая самоходная установка не потянет.

И если бы даже эту проблему удалось решить, то мгновенно вырастала новая, не менее сложная, связанная с транспортировкой больших емкостей, заполненных жидкостью. Возникающие при движении свободные колебания последней могли привести в неустойчивое состояние транспортное средство и опрокинуть его на марше. А разлить такие жидкости, как диметилгидразин и азотный тетраксид — это преднамеренно организовать пожар, так как жидкости при смешивании самовозгораются. Пожар системы, несущей ядерную боевую часть? Как говорят в таких случаях, комментарии излишни. Поэтому стали изучать возможность создания ракеты на твердом топливе, используя энергию порохового заряда. Однако и этот путь не привел к желаемой цели — ракета не получалась по "энергетике", т. е. не удавалось уложиться в приемлемую для самоходной установки массу: при заданной дальности в 10000 километров ракета должна была иметь весьма миниатюрные габариты: длину 15 метров, а массу 25–30 тонн.

Истина оказалась, как всегда, где-то посередине. В результате возник паллиатив, приведший к комбинированному варианту: первая ступень — твердотопливная, а вторая, поскольку она была значительно меньше по размерам, — жидкостная. Так удалось в конце концов "погрузить" ракету на танк, получив необходимую "энергетику". Настало время воплощения идеи в металл реальных отсеков, узлов и агрегатов корпуса ракеты, время проявить свое искусство конструкторам.

В процессе разработки ракета, получившая индекс РТ-20П, впитала в себя все, что было на тот период передового в боевой ракетной технике и положила начало ряду принципиально новых, оригинальных конструкторских решений, впоследствии заимствованных при проектировании ракет многими конструкторскими бюро. Прежде всего, предстояло справиться с колебаниями жидкости в топливных баках второй ступени. Вспомнили старый, как мир, способ, с помощью которого "успокаивают" воду, когда носят ее в ведрах. Для этого, как известно, кладут на зеркало жидкости две связанные крестом палочки или листья лопуха. В баках же поставили специальные перегородки, тем самым "заневолили" воздушную подушку и она перестала "бегать" в процессе транспортировки по емкости. В результате бак мог свободно "дышать", а ракета по динамическим характеристикам, определяющимся амплитудами и частотами колебаний корпуса, получилась эквивалентной твердому телу. Транспортировка жидкостной ступени в заправленном состоянии заставила по-новому взглянуть на роль компонентов топлива при определении условий нагружения баков. С одной стороны, при резком торможении транспортного средства могло возникнуть явление гидравлического удара, когда вся масса жидкости будет давить на днище. В свою очередь, быстрое перемещение жидкости являлось причиной возникновения вакуума в задней части бака, и его цилиндрическая оболочка могла быть смята (потеря устойчивости под действием внешнего атмосферного давления). Все это ставило на повестку дня проведение новых специальных исследований, а в случае необходимости — и принятия соответствующих конструктивных мер.

Так как ракета была задумана как малогабаритная, то все системы должны были быть такими же. Это требование в качестве непременного условия поставили перед смежниками. В результате за счет использования новых гироскопов удалось создать малогабаритную систему управления. Для управления же полетом первой ступени были применены впервые для такой мощности твердотопливные двигатели с поворотными соплами.

Рождение контейнера

В открытом виде ракета транспортироваться не может, ее надо надежно укрыть в специальном контейнере, из которого она и должна стартовать. В проектируемом подвижно-грунтовом комплексе все было новым, в том числе и необходимость защиты от атмосферных воздействий, и вопросы эксплуатации. Но если при создании собственно ракеты еще как-то можно было использовать опыт предыдущих решений, то относительно транспортно-пускового контейнера, из которого выстреливалась ракета, следовало выразиться более конкретно: такого понятия на момент начала проектирования вообще не существовало. Конструкторское бюро не разрабатывало не только ТПК, но и контейнеры как таковые.

Вначале казалось, что создание транспортно-пускового контейнера не вызовет особых сложностей: цилиндрическая оболочка с поперечным силовым набором — шпангоутами. Такие конструкции давно отработаны в практике самолето- и ракетостроения, и практически стали стандартными. Но по мере проработки контейнера требования к конструкции непредвиденно стали усложняться. Условие соблюдения температурно-влажностного режима поставило на повестку дня необходимость создания наружного теплоизоляционного слоя. Его же, в свою очередь, надо защитить от механических воздействий. В результате появляется, кроме несущей внутренней металлической и теплоизоляционной оболочек, дополнительная наружная, также металлическая. Несущие — наружная и внутренняя оболочки соединяются между собой силовыми элементами, а это, по сути, уже трехслойная конструкция — сэндвич.

Связь ракеты и контейнера вначале предполагали осуществить с помощью бугелей, движущихся по направляющим. Такое решение, успешно использованное в шахтных установках, применительно к подвижному старту имело существенный недостаток: непомерно большие зазоры между корпусом ракеты и контейнером приводили к крайне нежелательному увеличению габаритов последнего. Ведь если в шахтном варианте с этим можно было как-то мириться, то транспортировка оболочки неоправданно больших размеров могла поставить под сомнение весь проект.

В противовес этому явно неудачному варианту было предложено ввести специальные кольцевые опоры, которые позволяли реализовать компоновку системы ракета-контейнер так, что между ними зазоры сокращались до минимальных размеров. Уменьшение же зазоров давало возможность успешно решать основную задачу — выталкивание ракеты из контейнера, как поршень из цилиндра с помощью газов пороховых аккумуляторов давления.

Одна из сложных проблем была связана с неизбежным технологическим искривлением оси корпуса контейнера и оси ракеты, которые могли привести к заклиниванию последней при движении в контейнере. Максимально "выпрямить" ось контейнера удалось с помощью технологических ухищрений: транспортно-пусковой контейнер собирался из отдельных частей, которые предварительно растачивались на специально созданном прецизионном станке, а затем с помощью сварки собирались также в специально разработанном сборочном приспособлении — стапеле. Для достижения высокой точности при сборке они выставлялись с помощью оптических визиров оригинальной конструкции. В итоге контейнер представлял собой, по сути, артиллерийский ствол принципиально новой конструкции и нового назначения. Обеспечить необходимые зазоры между корпусом ракеты и контейнером удалось за счет опор, на которых она покоилась. С этой целью была предусмотрена возможность их регулировки в радиальном направлении. При создании контейнера произошел один показательный случай, который лишний раз подтвердил, насколько неожиданным образом может проявиться скрытая, непредусмотренная, но возможная ситуация.