uav-pir-center
.pdf
90 Беспилотные летательные аппараты
ЦАГИ. О том, что он подрабатывает в ГИРДе, Е.С. Щетинков на основной работе помалкивал: в ЦАГИ гирдовцев презирали, на зывали «межпланетчиками», что звучало почти как ругательство.
Королев давно переманивал Щетинкова из ЦАГИ в ГИРД, но тот упирался и окончательно ушел из ЦАГИ уже только в РНИИ. В январе 1934 г. Щетинков был назначен руководителем 8 го сек тора РНИИ. В 8 м секторе он никакими административными хлопотами обременен не был. Ему, как специалисту высокого класса, была предоставлена свобода в осуществлении своих идей. Руководители РНИИ Стеняев, Лангемак и Клейменов не только не мешали Щетинкову, но даже помогали в реализации его идей.
Что касается Королева, то трудный и неуживчивый характер стал причиной понижения его в должности. В начале 1935 г. С.П. Королев из заместителя начальника РНИИ становится на чальником 8 го сектора. Уже в марте 1936 года сектор преобра зуется в самостоятельный 5 й отдел РНИИ, которым С.П. Коро лев руководит вплоть до ареста в июне 1938 г. Чисто админист ративные перемещения мало что меняли по сути, потому что с момента своего появления в 8 м секторе весной 1934 г. Королев становится фактическим лидером всех работ по крылатым раке там и ракетопланам в РНИИ.
Приходу в сектор Королева Щетинков обрадовался искренне, потому что дело свое любил, болел за него и понимал, что Коро лев активизирует всю их работу. Можно считать, что С.П. Коро леву также повезло: сошлись единомышленники, люди разных темпераментов, но общих устремлений, прекрасно друг друга дополняющие. В самые трудные дни Королев знал, что есть че ловек, который не подведет. Все сотрудники РНИИ были еди нодушны в своих воспоминаниях: ближе Евгения Сергеевича у Королева в РНИИ никого не было...92
Где и как создавались первые советские КР? Весь 8 й сектор по мещался в одной большой комнате главного корпуса РНИИ, на втором этаже. В одном углу комнаты сделали фанерную выгород ку для двух письменных столов – Е.С. Щетникова и С.П. Коро лева. Остальное пространство заполняли два ряда одинаковых столов, за которыми сидели сотрудники: Палло, Засько, Смир
92 Академик С.П. Королев. М.: Наука, 1986.
Крылатые ракеты С.П. Королева |
91 |
нов, Дедов, Косятов, Дрязгов, Кулешов, Матысик, позднее – Ра ушенбах, всего 14 человек вместе с девушками чертежницами.
С понижением в должности Королеву пришлось снять и ромбы с петличек. Тем не менее военную форму он любил и даже летом еще долгие годы ходил в шерстяной гимнастерке.
Е.С. Щетинков утверждал, что решение руководства ГИРДа о развертывании работ по КР было принято после развертывания работ по ракетоплану РП 193. Первой советской КР стала «гео метрически подобная модель» ракетоплана РП 1, получившая название 0694. Крылатая ракета 06 была реализована в двух мо дификациях: 06/1 и 06/2. Крылатые ракеты 06/3 и 06/4 остались на стадии проектов, так как представляли собой соответственно первоначальные варианты крылатых ракет 216 и 212.
В ГИРДе уже был создан спирто кислородный двигатель 02 для ракетоплана. Этот же двигатель был рекомендован и для ракеты 06. Однако в связи с тем, что разработчики двигателя еще экспе риментально не проверили целесообразность выбора именно этого типа двигателя для КР 06, первые испытания были прове дены с двигателем 09.
На станции Трикотажная на моделях (макетах) КР 06/1 прове рялась упрощенная механическая автоматика. Для этого испы тывались три деревянные модели. В полете эти модели пробова лись без двигателя в октябре 1933 г. С помощью амортизатора было проведено три пуска макетов КР 06/1. Поскольку автома тов для управления полетом в то время не существовало, то пер вые опытные пуски ракет 06/1 производились с закрепленными рулями и без автопилотов.
Затем в январе мае 1934 г. на КР был установлен двигатель 09 от первой отечественной баллистической ракеты. К тому времени двигатель уже прошел огневые испытания. Крылатую ракету 06 запускали с горизонтальной деревянной фермы. По этой ферме ракета разгонялась и должна была взлетать под углом градусов в шестьдесят, постепенно набирая высоту. В первом полете «шес
93Щетинков Е.С. 40 лет со дня полета первой советской крылатой жидкостной ракеты 06 (1934). Сб. «Из истории авиации и космонавтики». М.: ИИЕТ АН
СССР, 1974. Вып. 22. С. 47–49.
94Новичков Н.Н. Развитие крылатых ракет самолетных схем. Диссертация кан дидата технических наук. М.: Институт истории естествознания и техники, 1982.
92 Беспилотные летательные аппараты
терка» (так между собой разработчики называли КР 06, которая имела две модификации – 06/1 и 06/2) соскочила с направляю щих. Затем она пролетела метров десять, упала в снег, начала раскручиваться и шипела, как змея. После осмотра ракеты вы яснилось, что у нее прогорела камера сгорания.
В результате эксперимента была также установлена недостаточ ность путевой устойчивости и устойчивости крена ракеты. Час тично причиной этого были производственные дефекты при из готовлении аэродинамических поверхностей. Именно из за этого, по мнению Н.Н. Новичкова, крылатая ракета 06/1 завали валась на крыло при воздействии дестабилизирующего момента.
Следующий пуск был более удачным, так как камеру облицева ли керамикой. Ракета пролетела метров сто, но сорвалась в пи ке. После установления факта неустойчивости КР по крену и рысканью в РНИИ была организована группа С.А. Пивоварова, члены которой разработали и установили на ракету гироскопи ческие автоматы для управления элеронами и рулями направле ния. Автоматы были простейшими, но должны были обеспечить устойчивость КР 06 в полете. Следующий полет КР показал, что автоматы не обеспечивают управляемость ракеты: КР 06 подня лась на высоту пятиэтажного дома, потом вдруг клюнула носом и врезалась в землю.
В 1934 г. на крылатой ракете 06, помимо установки гибридного двигателя 09 на пастообразном бензине и жидком кислороде, рассматривалась возможность установки спирто кислородного двигателя 10, разработанного еще в ГИРДе, а также двигателей типа 12/1, разработанных в ГДЛ и работавших на кислороде бензине и азотной кислоте керосине.
КР 06/2 напоминала собой модель бомбардировщика. Ее запус кали дважды, чтобы сверить расчетный и действительный путь. Однажды во время испытаний ракета 06/2 сделала «мертвую петлю» и с воем пронеслась над головой Тихонравова. Тот так оторопел, что испугался только на второй «мертвой петле» КР. После этого ракета 06/2 врезалась в землю. Проблема управле ния выходила на первый план.
Проблемой управления в 8 м секторе, как уже было сказано вы ше, начал заниматься С.А. Пивоваров. О нем Голованов писал: «Смекалистый рукодел, но эмпирик, доверявший своему изобре
Крылатые ракеты С.П. Королева |
93 |
тательскому чутью больше, чем высшей математике, которую он знал “в самых общих чертах”. Пивоваров очень старался, рабо тал, не жалея сил, и в конце концов родил ГПС – гироскопичес кий прибор стабилизации. Как его настраивать, никто толком не знал. Откуда брать нужные коэффициенты? По какой методике считать статическую устойчивость и эффективность рулей?»95
Но в испытаниях ракеты продолжали летать неустойчиво. И в этом была виновна автоматика. Пивоваров с механиками Авдо ниным и Букиным трудились в поте лица, доводя до ума каприз ный ГПС.
С.П. Королев понимал необходимость активизации работы по автоматическому управлению, считал, что надо создавать спе циальные мастерские по изготовлению автоматов и измеритель ных приборов. Чтобы привлечь к своим работам ученых фунда ментальных наук, С.П. Королев прочел закрытую лекцию о про блеме управления крылатыми ракетами в Институте механики МГУ. Перед ним стояла задача – расшевелить ученых и увлечь своими идеями.
Отношение к лекции Королева у «фундаментальной науки» бы ло слегка ироничное – молодой парень в гимнастерке «учил жить» университетскую профессуру. В первом ряду уселись ко рифеи: директор института, ученик Н.Е. Жуковского профессор Л.С. Лейбензон, аэромеханик В.В. Голубев, тоже ученик Н.Е. Жуковского, Н.Н. Бухгольц и другие известные ученые.
Я.К. Голованов писал: «Королев закончил доклад призывом по мочь решить проблему управления полетом ракет. Корифеи дружно закивали: помочь нужно. Королев уточнил: это не обще ственная работа, РНИИ готов платить деньги. В рядах аспиран тов сразу наметилось некоторое шевеление: не так часто удава лось им подзаработать. Дело кончилось тем, что с сотрудниками института Х.А. Рахматулиным (он станет академиком в Узбеки стане), Д.С. Вилькером, Л.П. Смирновым, Г.И. Двушерстновым Королев заключил хозрасчетные договора. Но сказать, что мо лодые механики, вдохновленные речью С.П. Королева, увлек лись ракетной техникой, значило бы погрешить против истины. Пожалуй, никто из них, кроме Георгия Александровича Тюли
95 Голованов Я.К. Королев. Факты и мифы. М.: Наука, 1991.
94 Беспилотные летательные аппараты
на, в этой области работать не стали. Многие из них рассматри вали РНИИ как сытную оборонную кормушку, где можно под кормиться. Договорные работы нередко преследовали цель по просту «запудрить мозги» ракетчикам. Они были безупречны по форме, наукообразны по языку, но нередко очень бедны по со держанию. В уравнения и формулы подставлялись вновь изоб ретенные «ракетные» члены и коэффициенты, которые прида вали им вид непривычный для глаза и на первых порах создава ли иллюзию неких новых разработок. Однако если разобраться, многие «открытия» были перепевами давно известного. Один отчет, как потом выяснилось, оказался почти целиком перепи санной статьей бельгийца Госа «Устойчивость и управляемость самолета». Королев, узнав об этом, сначала пришел в ярость, а потом засмеялся»96.
Королев решил заиметь собственного теоретика в этой области. Такой теоретик пришел к Королеву в 1937 г. – молодой ленин градский инженер Борис Раушенбах.
Приняв курс на скорейшее получение практических результатов в условиях почти полного отсутствия достаточно обоснованных теоретических работ и практического опыта в области систем автоматического управления, группа Пивоварова стала разраба тывать простейшие устройства стабилизации. Эти устройства работали по принципу регуляторов прямого действия. Дальней шие испытания ракеты 06 показали, что флюгерные автоматы и «перекладчики» высоты не обеспечивали путевой устойчивости КР. Правда, в отдельных полетах «были получены участки пра вильного полета до 600–800 м».
По этой причине общий руководитель работ по КР С.П. Королев в 1935 г. указал своим сотрудникам на слабое использование опы та, «имеющегося у других организаций, в частности из области авиационной техники по устойчивости полета крылатых ракет». После этого указания в РНИИ в 1935–1939 е гг. для обеспечения стабилизации полета КР последовательно были разработаны ги роскопические стабилизаторы ГПС 1, ГПС 2 и ГПС 3 – соответ ственно на одну, две и три степени стабилизации.
12 Голованов Я.К. Королев. Факты и мифы. М.: Наука, 1991.
Крылатые ракеты С.П. Королева |
95 |
В 1934 г. советские инженеры обратили внимание на ракеты Р. Тилинга. Подробный анализ полученных немецким инжене ром результатов при разработке и испытании КР со сложенным крылом сделали М.К. Тихонравов и С.П. Королев на 1 й Всесо юзной конференции по изучению стратосферы. Более подробно ракеты, разработанные Тилингом, С.П. Королев изучил в 1935 г.97. Он подчеркивал, что «пороховые ракеты Тилинга и мно гих других изобретателей, если отбросить их скромное «почтовое» или «пассажирское» назначение, легко могут быть и, конечно, бу дут использованы в виде боевых средств, т.е. в качестве ракетных снарядов и торпед»98.
Кстати, именно тогда Королев дал определение: «Крылатая ра кета – летательный аппарат, приводимый в движение двигате лем прямой реакции и имеющий поверхности, развивающие при полете в воздухе подъемную силу. Полет может преследо вать достижение наибольшей высоты подъема с последующим планированием и посадкой или дальности, т.е. покрытие наи большего расстояния по прямой или по заданному маршруту».
Общее руководство работами по теме крылатых ракет, как уже было сказано выше, осуществлял С.П. Королев. За жидкостные КР 06, 216, 212 класса «земля–земля» и 301 класса «воздух–зем ля» и «воздух–воздух» отвечал Е.С. Щетинков. За пороховые КР 217/1 и 217/2 класса «земля–воздух» отвечал М.П. Дрязгов, за создание средств автоматики отвечал С.А. Пивоваров, за обеспечение устойчивости КР – Б.В. Раушенбах99.
Михаил Дрязгов был еще одним ближайшим сподвижником Королева по крылатым ракетам. В РНИИ он попал еще будучи студентом пятого курса МГУ. Здесь, за фанерной стенкой, Ко ролев прочел ему вдохновенную лекцию о великом будущем крылатых ракет: «Вы только представьте себе, – говорил Коро лев, – если пустить обычную ракету под углом в 45 градусов к го ризонту, то она пролетит четыре с половиной километра, а с
97Королев С.П. Крылатые ракеты и применение их для полета человека.
Техника Воздушного Флота. 1935, № 7. С. 35–56.
98Королев С.П. Ракетный полет в стратосфере. Сб. «Пионеры ракетной техники. Ветчинкин, Глушко, Тихонравов». М.: Наука, 1972. С. 381–451.
99Архив Российской академии наук. Королев С.П. Крылатые ракеты (краткий обзор работ, проводившихся в РНИИ в 1932–1938 гг.), р. 4, оп. 14, д. 87.
96 Беспилотные летательные аппараты
крыльями – почти восемнадцать километров, в четыре раза дальше!»100.
Дрязгов начал работать с невиданным энтузиазмом. Он сделал не сколько маленьких – по пять десять килограммов – крылатых снарядиков, громко именовавшихся «объектом 48», и запускал их на Софринском полигоне. Летали эти «объекты» из рук вон плохо, срезали своими фанерными крыльями верхушки окрестных елок, зарывались в землю. Дорабатывал свои ракеты М. Дрязгов с помо щью продувок в аэродинамической трубе механико математичес кого факультета МГУ. Затем молодой конструктор научился про водить регулировку своих ракет. Крылатые «красные бабочки», так называли на полигоне ракеты Дрязгова, полетели. Во всем РНИИ не было более гордого своим успехом конструктора.
Испытания ракет Дрязгова продолжались. Однажды одна из его крылатых ракет, вылетев из стартового станка и набрав высоту, легла вдруг на спину и помчалась в направлении штаба полиго на. Она попала в фундамент здания, которое строилось рядом со штабом. Начальник полигона сказал Королеву, что если «бабоч ки» и дальше так будут летать, Мишу Дрязгова с полигона он вы гонит. Так закалялись кадры советских ракетчиков. Но скоро их «бабочки» начали летать нормально не только при нормально работающем ракетном двигателе.
Может возникнуть вопрос: почему советские КР того периода получили такие странные названия – 212, 216, 217/1? Ответ простой: 2 й отдел РНИИ, 12 я, 16 я или 17 я тема, 1 я моди фикация.
Разрабатывая в 1935–1936 е гг. ракету 216, Е.С. Щетинков мак симально использовал опыт создания ракеты 06. Ракета была оборудована усовершенствованным спирто кислородным жид костным реактивным двигателем 02 с и автоматом ГПС 2. К моменту создания КР 216 двигатель уже прошел испытания. В конструкцию этой ракеты впервые ввели элероны.
Сама ракета имела обычную самолетную схему со свободноне сущим высокорасположенным крылом толстого профиля. Руль представлял собой плоскость, качающуюся относительно шар
100 Голованов Я.К. Королев. Факты и мифы. М.: Наука, 1991.
Крылатые ракеты С.П. Королева |
97 |
нира, на концах плоскости были закреплены два неподвижных киля. Окислитель заливался в трубчатые баки, игравшие роль лонжеронов крыла. Горючее заливалось в цилиндрический бак, расположенный в нижней части фюзеляжа. Подача топлива в ЖРД и питание пневмосистемы автомата стабилизации осуще ствлялись сжатым воздухом от баллонов. Двигатель располагал ся в хвостовой части фюзеляжа. В носовой части КР устанавли валась автоматика и боевая часть. Взлет КР 216 осуществлялся с пороховой ракетной тележки. Камера тележки снаряжалась шашками тротилопироксилинового пороха.
С этой ракетой в РНИИ связывались многие надежды. «Немало сил и нервов стоила Королеву эта ракета, – писал Я.К. Голова нов. – Уговорить Клейменова и Лангемака выделить деньги на эту работу было очень нелегко: новое предприятие Королева стоило довольно дорого. На полигоне в Софрино надо было вы строить 60 метровый рельсовый путь. По рельсам должна была катиться тележка с разгонными пороховыми ракетами, а уже с этой тележки стартовала 216. Глядя на чертежи этого громоздко го и дорогого сооружения, Лангемак морщился. Когда Королев ушел, Клейменов спросил:
–И на кой черт нам этот Турксиб? Разве это оружие?
–Разумеется, это не оружие, – сказал устало Лангемак. – Надо рассматривать всю эту установку как своеобразный испытатель ный стенд для отработки двигателей и систем управления.
–Но ведь спросят то с нас ракету! Ракету то он сделает?
–Думаю, что не сделает. Впрочем, Королев непредсказу ем...»101.
Вскоре была построена специальная стартовая дорожка, пред ставлявшая собой узкоколейный рельсовый путь, уложенный горизонтально на протяжении около 150 м. На участке пример но через 70 м под некоторым углом этот путь опускался. В кон це пути была устроена песчаная насыпь.
Ракета устанавливалась на тележке и зацеплялась буксирным крюком за сварную раму. На тележке укреплялся пороховой стартовый двигатель. Сначала запускался жидкостной двига тель, установленный на КР. Тележка при этом удерживалась не подвижно в исходной точке рельсового пути. Затем включался
101 Там же.
98 Беспилотные летательные аппараты
пороховой двигатель тележки и одновременно освобождалась тележка. Тележка начинала разгоняться. Через 30–60 м пути КР отрывалась от тележки и начинала набирать высоту. Тележка, дойдя до конца пути, ударялась о насыпь и останавливалась.
С целью снятия экспериментальных данных в 1937–1938 гг. на установке были размещены различные приборы самописцы для определения скорости полета, ускорения и других данных. Од нако практически воспользоваться приборами не удалось.
Изготовлено было всего четыре КР 216. Перед началом летных испытаний КР 216 в 1936 г. проводились предварительные ис пытания ее основных компонентов. В первую очередь были про ведены стендовые испытания ЖРД, лабораторные испытания автомата ГПС 2, отработана ракетная тележка, испытаны не управляемые макеты ракеты для определения оптимальных уг лов атаки на взлете.
Автомат ГПС 2, который был создан в том же 1936 г. для обеспе чения продольной и поперечной стабилизации ракеты, управ лял элеронами и рулем высоты. Руль направления закреплялся неподвижно. Это было связано с тем, что разработчики рассчи тывали на обеспечение статической устойчивости ракеты в по лете с помощью аэродинамических поверхностей.
На стартовом участке необходимо было обеспечить крутой подъем КР под углом 50–60о. Опасались, что при увеличении скорости полета на этом участке ракета могла перейти в петлю, поэтому руль высоты на предмет уменьшения угла атаки управ лялся автоматом стабилизации и специальным перекладчиком с часовым механизмом. После окончания работы ЖРД и перехо да КР на планирование автомат увеличивал угол атаки. Стаби лизация по крену обеспечивалась с помощью элеронов.
«Щетинков очень нервничал, – продолжает описывать те дале кие события Я. Голованов в своей книге. – Королев нервничал еще больше, но успокаивал Щетинкова:
– Евгений Сергеевич, поверьте, что не в ракете сейчас дело. Ра кета полетит, куда ей деться? Надо проверять не ракету, а всякие мелочи, которые могут подвести...
И он проверял. Готова ли кинокамера для фотосъемки? Работа ют ли самописцы движения рулей? Не отсырела ли шашка дымо вого трассера, который поможет точно определить траекторию?
Крылатые ракеты С.П. Королева |
99 |
Механики по его указке мазали мыльной пеной штуцера воздуш ных баллонов, следили, не надуется ли где перламутровый мыль ный пузырь – сигнал того, что магистраль «травит». Ракета лежа ла на тележке в легком облачке кислородных паров. Было тепло, и жидкий кислород надо было доливать в крылья ракеты, где раз мещались баки окислителя – на 216 стоял уже более мощный двигатель 02, потомок того, который делал еще Цандер.
Наконец все было готово. Подрывная машинка запалила поро ховые ракеты тележки, которая понеслась вперед с оглушитель ным визгливым треском, оранжевое пламя ударило из хвоста ра кеты, и вот она уже сорвалась с тележки и полетела – летит! – все круче забирая вверх. Сначала Щетинков беззвучно завыл от вос торга, но тут же вой этот сменился таким же беззвучным воплем досады: уж чересчур круто пошла она вверх. Ракета сделала эф фектную «мертвую петлю» и с громким взрывом врезалась в зем лю. Стало очень тихо.
–Вот вам и ГПС, – грустно сказал Королев. И тут же добавил бодро: Но летает! Значит, надо учить ее летать!
–Пока мы ее выучим, она нам голову оторвет, – хмуро насупил ся Щетинков. – Откуда это непонятное влечение к «мертвым петлям»?
–Откуда? – переспросил Королев. – Все оттуда же: нет надеж ной системы управления»102.
В четырех испытаниях, проведенных в 1936 г., КР 216 только дважды нормально взлетела с тележки и всего один раз достаточ но устойчиво поднялась до высоты 500 м. Автомат ГПС 2 не смог выдержать заданный угол подъема и перевести ракету в планирование. Элементы поперечной стабилизации автомата ГПС 2 работали нормально, но элементы продольной стабили зации автомата ГПС 2 допустили превышение угла подъема ра кеты на стартовом участке с переходом ракеты на петлю, поте рей управления и падением.
Периода создания в Советском Союзе первых отечественных зе нитных управляемых ракет коснемся очень кратко, поскольку данный тип ракет не является темой нашего исследования. Но разработчики первых советских крылатых ракет работали в од
102 Голованов Я.К. Королев. Факты и мифы. М.: Наука, 1991.