книги из ГПНТБ / Мошкин, Е. К. Развитие отечественного ракетного двигателестроения
.pdfБез сомнения, организация такого института стала возможной только при настоящих условиях, созданных благодаря борьбе многомиллионного советского рабочего класса под ру ководством Коммунистической Пар тии.
И. Т. Клейменов
Г л а в а III
РЕАКТИВНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (РНИИ)
3.1.СОЗДАНИЕ ИНСТИТУТА
В1931 г. руководители ГДЛ, а с 1932 г. руководители МосГИРДа и ЛенГИРДа неоднократно выступали с предложением создать первый в мире Научно-исследо вательский государственный институт ракетно-космичес кой техники. Ведущим специалистам в области ракетной техники было ясно, что успехи государственного масшта ба могут быть достигнуты только при концентрации сил ученых в крупной научно-исследовательской и опытно конструкторской организации.
На совещании у Замнаркома по военным и морским делам М. Н. Тухачевского это предложение было под держано и Приказом Реввоенсовета Союза ССР от 21 сен тября 1933 г. в системе Наркомата по военным и морским делам был организован Реактивный научно-исследова тельский институт (РНИИ) на базе ГДЛ и МосГИРДа.
Постановлением Совета Труда и Обороны СССР № 4 от 31 октября 1933 г. РНИИ был передан в ведение Нар комата тяжелой промышленности, перейдя с 4 апреля 1934 г. в непосредственное подчинение научно-исследова тельского сектора НКТП. Начальником РНИИ был наз начен Иван Терентьевич Клейменов, его заместителем до января 1934 г. был С. П. Королев, затем стал Георгий Эрихович Лангемак.
Иван Терентьевич Клейменов (1898—1938) один из организато ров II руководителей работ по ракетной технике в СССР. В 1932—
1933 гг. он был начальником Газодинамическом лаборатории, и
170
Начальник РНИЙ Иван Терентьевич Клейменов
1933— 1937 гг. — начальником Р11II11. Его именем назван кратер па обратной стороне Луны.
Георгин Эрихович Лангемак (1898— 1938) — советский инженерартиллерист, конструктор ракетных снарядов на бездымном длитель но горящем порохе. Он был одним из основных руководителей раз работки ракетных снарядов в ГДЛ и РНИИ, использованных впо следствии в ракетных гвардейских минометах «Катюша». В 1934— 1937 гг. был заместителем директора, главным инженером РНИИ.
Именем Ламгемака назван кратер на обратной стороне Луны.
За время существования института его структура и название подразделений неоднократно изменялись. В на чальный период институт состоял из четырех отделов, в состав отделов входили сектора, сектора делились на бригады. Впоследствии институт подразделялся на груп пы. Кроме этого, институт располагал опытным произ водством, лабораториями и обслуживающими подразде лениями.
Первый отдел института занимался пороховыми раке тами и установками к ним, т. е. боевыми комплексами. Второй отдел разрабатывал ЖРД: азотнокислотная бри гада разрабатывала ракетные двигатели на высококипящем окислителе и керосине; кислородная бригада от рабатывала ракетные двигатели на жидком кислороде и этиловом спирте.
171
Третий и четвертый отделы разрабатывали крылатые ракеты, воздушно-реактивные двигатели и другие объ екты.
При организации института в штат его были включе ны почти все работники ГИРДа и многие сотрудники ГДЛ, переехавшие из Ленинграда. В первые же месяцы инсти
тут был пополнен новыми специалистами. |
|
||
С начала |
своей |
деятельности РНИИ установили |
|
тесную связь |
с |
основоположником |
космонавтики |
К- Э. Циолковским. Работники института |
неоднократно |
||
посещали Константина Эдуардовича, поддерживали пе реписку с ним, пользовались его консультациями, посы лали на отзыв свои работы.
23 февраля 1934 г. на общем собрании работников РНИИ, по священном XVI годовщине Красной Армии, К- Э. Циолковский был избран почетным членом Технического совета института.
В ознаменование заслуг К. Э. Циолковского Технический совет
РНИИ присвоил наименования |
«Формула |
Циолковского» — основно |
му уравнению скорости полета |
ракеты и |
«Число Циолковского» — |
отношению массы рабочего запаса топлива к конечной массе ракеты, предложив обозначать это отношение буквой «Я».
3.2.ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ИНСТИТУТА
Винституте были широко развернуты научно-исследо вательские и опытно-конструкторские работы по РДТТ,
172
ЖРД и летательным аппаратам, значительная часть ко торых была начата еще в ГДЛ и ГИРДе.
Пороховые реактивные снаряды
В РНИИ разработкой пороховых ракет различного назначения и пусковых установок занимались под руко водством Г. Э. Лангемака подразделения, возглавляв шиеся Л. Э. Шварцем, К. К. Глухаревым, И. И. Гваем. В. II. Александровым и другими. В начальный период существования РНИИ в решении многих теоретических вопросов сотрудникам института оказывали помощь уче ные Артиллерийской академии Д. А. Вентцель, М. Е. Се ребряков, И. П. Граве и другие, ранее участвовавшие в работе ГДЛ.
Изыскания более эффективных и экономически выгод ных видов твердого топлива (порохов) для различных об разцов реактивного вооружения производились в порохо вой мастерской, которая сначала функционировала в Ле нинграде, а в первом квартале 1936 г. была переведена в Москву.
Вопросами теории внутренней и внешней баллистики пороховых ракет в конце 30-х гг. занимались также Ю. А. Победоносцев, М. К- Тпхонравов, М. С. Кисепко,
В.Г. Бессонов и другие.
К1934 г. широко развернулись работы по созданию ракет на твердом топливе различных калибров как для полевой артиллерии, так и для стрельбы с борта само лета.
Твердотопливные ракеты отличаются от ракет с ЖРД простотой конструкции, высокой надежностью, безопас ностью в обращении, удобством в эксплуатации. Кроме того, достигнутый в 30-е гг. уровень технологии мог впол не обеспечить быстрое освоение производства и массо вый выпуск твердотопливных ракет.
Виюле 1937 г. были проведены стрельбы реактивными снарядами РС-82 типа воздух — воздух и воздух — земля. Войсковые испытания РС-82 закончились в ноябре-де кабре 1937 г. групповыми стрельбами с самолетов И -15 по наземным целям на учебном полигоне.
Вконце 1937 г. РС-82 были приняты на вооружение истребителей И-15. Авиационные пусковые установки разрабатывали А. П. Павленко, Н. Г. .Белов. Более со вершенные установки создали впоследствии И. И. Гвай,
173
А. С. Попов и др. В июле 1938 г. были проведены войско вые испытания снарядов PC-132, установленных на бом бардировщиках. Испытания прошли успешно, и РС-132 также были приняты на вооружение.
Впервые авиационные пороховые реактивные снаряды типа воз дух—воздух в боевой обстановке были применены 20 августа 1939 г. советскими войсками против японских милитаристов в районе реки Халхын-Гол, когда пятерка истребителей 11-153 ((«Чайка»), каждый из которых был вооружен восемью реактивными снарядами, атако вали численно превышающий отряд японских истребителей.
Пятерку первых советских ракетоносцев возглавлял летчпк-ис пытатель капитан II. II. Звонарев. Эта группа за 5 боевых вылетов сбила 10 истребителей, 2 тяжелых и 1 легкий бомбардировщик, не потеряв мп одного самолета.
С 1938 г. в РНИИ начали разработку наземной мно гозарядной установки для снаряда РС-132. Первые об разцы, с 24 направляющими, монтировались поперек шас си грузовика. Летом 1939 г. с учетом накопленного опыта изготовили 16-зарядную установку с направляющими, расположенными вдоль шасси трехосных грузовиков. К концу 1940 г. в РНИИ было построено шесть таких установок. Стрельба велась, после поддомкрачивания ма шины, вперед, а заряжание производилось с задней сто роны машины. Эти установки, разработанные инженера ми И. И. Гваем, В. И. Галковским, А. П. Павленко, А. С. Поповым и др., явились прототипом боевых машин «БМ-13-16» — «Катюш».
Решение Государственного Комитета Обороны о се рийном изготовлении ракетных установок состоялось в июне 1941 г.
Впервые в боевой обстановке «БМ-13-16» действовали 14 июля 1941 г. в составе батареи капитана И. А. Флерова — воспитанника Артиллерийской академии им. Ф. Э Дзержинского. Совершенно не ожиданно для немецко-фашистских войск в 15 ч 30 мин по желез нодорожной станции Орша, захваченной врагом, был нанесен огне вой удар необычной силы. Вся станция была охвачена пламенем, одним за другим прогремели сильные взрывы.
В годы Великой Отечественной войны боевые PC ус пешно применялись ® массовом количестве с наземных автомобильных и гусеничных установок и с боевых са молетов.
Реактивная артиллерия полностью подтвердила свои высокие боевые качества — подвижность и маневренность, способность к внезапному сосредоточению огня высокой плотности по большим площадям при высоком темпе стрельбы.
174
Жидкостные ракетные двигатели
Исследованием и разработкой Ж РД занимались, как уже отмечалось, во втором отделе института.
Азотнокислотная бригада, руководимая В. П. Глушко, продолжала исследования и разработку ЖРД, начатые в ГДЛ, используя в качестве окислителей высококипящие азотосодержащие соединения главным образом азотную кислоту с окислами азота, а также тетранитрометан.
В период с 1934 по 1938 гг. в этой бригаде были раз работаны образцы двигателя от ОРМ-53 по ОРМ-71 и ОРМ-101—ОРМ-102.
Основной задачей этой бригады явилось создание ра кетных двигателей и вспомогательных агрегатов к ним. Большое внимание уделялось также вопросам, связанным с использованием перспективных материалов — нержа веющих, жаропрочных, алюминиевых и др. Внедрялись новые методы сварки и пайки, опробовалось повышение срока службы путем хромирования изнашиваемых по верхностей. В связи с тем, что двигатели предназначались для пилотируемых и беспилотных летательных аппара тов, одной из важнейших задач, решаемых бригадой, бы ло сокращение периода выхода на режим и автоматиза ция запуска.
В 1934 г. проектировались и в 1935 г. отрабатывались двигатели от ОРМ-53 по ОРМ-63, а затем ОРМ-64 и ОРМ-65.
Двигатель ОРМ-65 успешно прошел в 1936 г. доводоч ные и официальные испытания, затем в 1937—1938 гг.— наземные испытания на ракетоплане РП-318 и жрылатой ракете 212.
В 1939 г. двигатель ОРМ-65 весьма успешно прошел летные испытания на крылатой ракете 212 и получил вы сокую оценку.
После обработки многочисленных опытных данных и проведения серии научно-исследовательских работ в 1936—1938 гг. разрабатывались двигатели ОРМ-66, ОРМ-67, ОРМ-68, ОРМ-69 и ОРМ-70 на более высокие
показатели.
Кроме того, в бригаде создавались различные системы для ЖРД: турбонасосные агрегаты, газогенераторы, эле менты автоматики и т. д. В 1935—1936 гг., например, под руководством В. П. Глушко был разработан первый оте чественный газогенератор ГГ-1, предназначенный для производства рабочего тела турбины ТНД. Этот газоге-
'175
ператор успешно прошел в 1937 г. официальные межве домственные испытания.
С 1939 г. В. П. Глушко стал руководителем, выде лившегося из РНИИ самостоятельного подразделения при авиамоторном заводе. В связи с этим работы В. П. Глушко в РНИИ в 1938 г. были прекращены.
К 1939 г., после проведения вспомогательных ис следований, на базе двигателя ОРМ-65 под руководст вом Л. С. Душкина был спроектирован жидкостный ракетный двигатель РДА-1-1501 для ракетоплана РП-318-1.
Однако двигатель РДА-1-150 из-за малой тяги ока зался непригодным для осуществления самостоятельного взлета самолета. Поэтому в первой половине 1939 г. был спроектирован и изготовлен более мощный азотнокислот ный двигатель РДА-300. В том же 1939 г. был создан двигатель РДК-1-150, работавший на спирто-кислород ном топливе.
Вкислородной бригаде, возглавлявшейся М. К. Тихонравовым, разрабатывали двигатели, работающие на жидком кислороде и водном растворе этилового спирта. Отыскивались пути, обеспечивающие наиболее полное сгорание топлива и повышение термического к. п. д. Ре зультаты теоретических и опытных работ указывали, что для этого необходимо повысить давление в камере сгора ния. Поэтому, несмотря на то, что повышение давления осложняло проблему охлаждения, новые двигатели рас считывались на давление в камере сгорания около 15 ат, вместо прежних 5—8 ат.
Сначала были испытаны несколько вариантов двига теля 12к; в 1936 г. кислородная бригада приступила к разработке, двигателей 205, 206, 207, 208, предназначен ных, так же как и 12к, для установки на ракету- В техни ческом задании на проектирование двигателей указыва лось на необходимость устранения недостатков, присущих ранее разработанным спирто-кислородным двигателям. Требовалось также повысить надежность, воспроизводи мость результатов при испытаниях и удельный импульс-
Вначале 1934 г. группа Л. К. Корнеева, которая вела доработ
ку гирдовских двигателей с целью повышения их надежности и вос производимости результатов испытании, выбыла из состава РНИИ. Часть ее сотрудников впоследствии приняла участие в работе конст рукторского бюро № 7 (КБ-7), организованного при Главном артил лерийском управлении РККА и руководимом Л. К. Корнеевым.
1 РДА-1-150 означал «Ракетный двигатель, азотиокрслотнып, первый помер, с тягой 150 кгс»,
Установка ПВРД конструкции И. А. Меркулова на самолете
Воздушно-реактивные двигатели
В 1934—1935 гг. в РНИИ проводились эксперимен тальные работы с- прямоточными воздушно-реактивными двигателями (ПВРД). Предварительные расчеты и ис пытания модели ПВРД были проведены в ГИРДе еще в 1932—1933 гг. Эксперименты, выполненные в РНИИ, подтвердили, что ПВРД, созданные на основе теории Б. С. Стечкина, хорошо оправдывают себя в полете при • сверхзвуковых скоростях. Эти работы проводились под руководством Ю. А. Победоносцева при участии М. С. Кисенко, А. В. Саликова, И. А. Меркулова, У. С. Оганесо ва, А. Б. Рязанкина.
В 1936—1939 гг. в институте изучали ВРД, работаю щие на пульсирующем режиме. Однако эти двигатели дальнейшего развития не получили.
В 1937—1940 гг. под руководством В. |
С. Зуева и |
Е. С. Щетинкова велись экспериментальные |
исследова |
ния схемы ПВРД на модели. Предварительная работа по совершенствованию и овладению методикой эксперимен та проводилась с водородным горючим, после этого вы полнялась большая программа по испытанию ПВРД на бензине. На основе накопившегося опыта В. С. Зуев сконструировал прямоточный ВРД, предназначенный для установки на самолет.
177
В 1942 г. на самолете ЛАГ-3 проводились летные ис пытания ПВРД конструкции М. М. Бондарюка, конст рукторское бюро которого в этот период еще не входило в состав института. Позже, в 1946—1947 гг., в РНИИ под руководством М. М. Бондарюка был разработан прямо точный воздушно-реактивный двигатель для дозвуковых скоростей. Он предназначался для использования в ка честве ускорителя на самолетах ЛА-7, ЛА-9. В 1948—- 1950 гг. был разработан самолетный ПВРД двухконтур ной схемы.
В конце 1944 г. в РНИИ под руководством А. М. Люлька был создан опытный турбореактивный двигатель С-18. В дальнейшем опыт работы над этим двигателем был положен в основу проекта советского турбореактивного двигателя (ТРД), прошедшего государ ственные испытания в марте 1947 г. Эти работы послу жили основой развития в СССР воздушно-реактивных двигателей, нашеднінх широкое применение в послево енные годы па различных летательных аппаратах.
Летательные аппараты
В РНИИ .под руководством С. П. Королева велись работы над крылатыми ракетами — воздушными торпе дами как с пороховыми, так и с жидкостными двигателя ми, начатые по его инициативе еще в ГИРДе. Предвари тельные расчеты устойчивости полета крылатых ракет выполнялись Е. С. Щетинковым и А. Маркиным под ру ководством А. В. Чесалова. Первые ракеты с ЖРД, но сившие индекс 06, были испытаны в полете в начале 1934 г.
В процессе работы над беспилотными крылатыми ракетами было создано несколько летных вариантов кры латой ракеты 216 со спирто-кислородным ЖРД 02,:, а затем (1936 г.) более совершенная ракета 212 с двигате лем ОРМ-65. При этом выполнялась обширная програм ма стендовой отработки агрегатов двигателя и ракет 212 и 301, после завершения которой приступили к летным испытаниям.
Ракета 212, цельнометаллическая, состоит из следующих отсе ков: головного, несущего полезный груз и парашют; приборного — для аппаратуры системы стабилизации и управления; топливного, несущего баки; азотного, несущего аккумулятор давления, и двига тельного.
Баки окислителя и горючего в виде труб размещались внутри крыла. Подача компонентов топлива производилась сжатым азотом.
Редукторы давления азота, поступающего в баки из аккумулятора давления, и топливные клапаны были размещены в центроплане ра кеты.
Двигатель ОРМ-65 устанавливался в хвостовой части ракеты на раме и закрывался обтекателем — капотом с металлическим козырь ком, расположенным сверху у выхода из сопла, для защиты рулей от огня.
Старт осуществлялся с помощью пороховой ракетной тележкикатапульты, камеры которой снаряжались шашками тротилопироксилинового пороха (15 шт. размером 75ХЮХ92 мм). Рельсовый путь катапульты имел длину 150 м. Длина разбега крылатой ракеты при летных испытаниях составляла 26 м.
Дальность полета крылатой ракеты при стартовом весе в 210 кг и запасе топлива в 30 кг должна была составлять по проекту 50 км.
Конструкция ракетоплана РП-318: деревянный, сво бодно несущий моноплан, фюзеляж овального сечения с миделем 0,75 м2; длина — 7,44 м, размах крыльев — 17 м, несущая площадь крыла — 7,85 м2. Начальный по летный вес — 700 кг. Старт с земли — обычный для пла неров.
Расположенные за металлической спинкой сиденья летчика стальные топливные баки вмещали 75 кг топли ва, что обеспечивало 100 с непрерывной работы двигате ля при тяге 150 кг. Емкость бака горючего, расположен ного непосредственно за спинкой летчика, составляла 20 л, а двух баков окислителя, расположенных непосред ственно у центра тяжести самолета, — 40 л. На случай негерметичности кислотные баки были помещены в дюр алюминиевые ванны со сливом за борт. Подача окисли теля и горючего в двигатель производилась сжатым воз духом, хранившимся в четырех баллонах емкостью по 5 л, расположенных в крыльях по 2 шт. Воздух поступал в топливные баки через редуктор давления. Пуск двига теля производился поворотом сектора управления, меха нически открывавшего топливные клапаны, установлен ные в хвостовой части фюзеляжа непосредственно перед двигателем. Открытие топливных клапанов производи лось по вспышке сигнальной лампочки, установленной на приборной доске летчика.
Ракетоплан РП-318, конструкции С. П. Королева, ис пытывался с Ж РД около 40 раз.
Двигатель устанавливался на раме в хвосте фюзеля жа и закрывался сверху металлическим козырьком для защиты хвостового оперения от пламени. С этой же целью часть руля направления, примыкающая к двигате лю, была обшита листовой нержавеющей сталью толщи ной 0,3 мм.