книги из ГПНТБ / Мошкин, Е. К. Развитие отечественного ракетного двигателестроения

вич находился в г. Кисловодске на лечении, огневые ис­ пытания проводили сотрудники его бригады.

Первое испытание ОР-2 состоялось 18 марта 1933 г. Давление подачи для начала поддерживалось неболь­ шим— в пределах от 3 до 4 ат. Топливо в камере воспламенилось, но горение протекало неустойчиво и со­ провождалось хлопками и через несколько секунд дви­ гатель пришлось выключить. Во время второго испыта­ ния 21 марта 1933 г. работал один испаритель кислоро­ да. На седьмой секунде произошло разрушение двига­ теля ів районе головки. Третье испытание состоялось 26 марта. Система подачи работала с двумя испарителями, но горение топлива в камере сопровождалось хлопками, под воздействием которых через несколько секунд про­ изошло разрушение камеры по сварному шву. При этом прогорела рубашка охлаждения. Во время четвертого испытания 28 апреля 1933 г. давление в камере скачко­ образно изменялось, но периодами ненадолго стабили­ зировалось и поддерживалось почти постоянным, рав­ ным 8 ат; система подачи работала с двумя испарителя­ ми. Опасаясь разрушений от возникших сильных дина­ мических нагрузок, па 35-й секунде двигатель выключили.

При первых испытаниях ОР-2 сотрудники бригады сохранили стиль работы Ф. А. Цандера и следовали его указаниям испытывать сразу всю двигательную уста­ новку в комплексе, т. е. камеры сгорания совместно с системой подачи топлива и вспомогательными агрегата­ ми. Такой метод испытания является более сложным, чем путь поэтапной отработки агрегатов, но он, как счи­ тал Фридрих Артурович, позволяет полнее учесть и яр­ че увидеть взаимосвязь всех процессов, протекающих в двигателе.

Трудно предположить, какой план дальнейших ис­ следований предложил бы Ф. А. Цандер после анализа результатов первых огневых испытаний. Известно, что он не отвергал возможности применения кислородно­ спиртового топлива, поэтому после обработки опытных данных в дальнейших экспериментах бензин был заме­ нен на этиловый спирт.

70

Схема второго варианта ракетного двигателя на 5 тс по Ф. А. Цандеру:

/ —жидкое горючее; 2—окислитель; 3—инжектор; А—иодогреватель или инжек­ тор; 5—камера сгорания; 6—испаритель окислителя; 7—компенсатор

высокого давления. Между аккумулятором и баками были установлены кран и редуктор, понижающий дав­ ление. В новом варианте двигатель получил обозначение 02. В дальнейшем отрабатывалась не вся двигательная установка со своими агрегатами, а лишь одна камера сгорания. Описание двигателя 02 приводится ниже.

Схемы ракетных двигателей

Кроме двигателя ОР-2 с вытеснительной системой подачи, Ф. А. Цандер разработал несколько схем с ин­ жекторной подачей компонентов топлива. Еще К- Э. Ци­ олковский считал, что в инжекторах можно использо­ вать часть энергии, отводимой из камеры сгорания, и подавать жидкие компоненты с помощью газового по­ тока. Эти схемы Ф. А. Цандером реализованы не были.

Ф. А. Цандер составил условную схему двигателя с турбонасосной системой подачи топлива, причем в каче­ стве привода .насосов предполагал использовать газо­ вую турбину, рабочим телом для которой должны бы­ ли служить продукты сгорания топлива, отводимые из основной камеры сгорания. В настоящее время с целью получения турбогаза относительно невысокой темпера­ туры для питания турбины используют не камеру сго­ рания, а газогенераторы.

71

7

Схема третьего варианта ракетного двигателя на 5 тс по Ф. А. Цандеру: ~

/—испаритель N2 ; 2—О? или N2OA, или озон; 3—спирт или другое горючее;

•/—насосы; 5—камера сгорания; 6—газовая турбина; 7—испаритель; 8—двойной конус; 9—водяной компенсационный бачок; /0—водяной насос

Схема двигателя 10 для первоначального варианта жидкостной ракеты по Ф. А. Цандеру;

/ —порошкообразное металлическое горючее; 2—насос; 3—твердое горючее; 4—жидкое горючее

72

Смело же идите вперед, великие и малые труженики земного рода, н знайте, что ни одна черта из ваших трудов не исчезнет бесследно, но при­ несет вам в бесконечности великий плод

К. Э. Циолковский

Глава II

ПЕРВЫЕ РАКЕТНЫЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ И ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКИЕ ОРГАНИЗАЦИИ В СССР

Труды ученых наших соотечественников, их учеников и последователей явились базой для развертывания и развития в начале двадцатых годов XX в. научно-иссле­ довательских и опытно-конструкторских работ по созда­ нию ракетных двигателей и ракет.

Причиной этого развития явились не только успеш­ ные результаты исследований наших ученых, но и в зна­ чительной степени потребности ряда отраслей науки и техники, в частности, авиации, артиллерии.

Итак, в 20-х годах настала пора переходить к экспе­ рименту, создавать творческие коллективы, расширять фронт научно-исследовательских работ. Ракетную техни­ ку нужно было перенести из области теории в область инженерной практики, придать ей масштабы государст­ венного значения. «Но опыты должны руководить нами. Ничего абсолютно верного мы не должны считать в на­ ших теоретических указаниях»і, — говорил К. Э. Циол­ ковский.

Становление народного хозяйства, быстрый рост нау­ ки и техники в СССР, успешное выполнение планов пер­ вой пятилетки позволило создать в стране научно-иссле­

74

В эти же годы в Советском Союзе возникли многие общественные организации, имевшие немаловажное значение в пропаганде и развитии ракетно-космической техники. Большой вклад в развитие и популяризацию науки о ракетах и двигателях внесли отдельные ученые.

Ведущими организациями в СССР были Газодина­ мическая лаборатория (ГДЛ) военного ведомства, на­ чавшая свою деятельность весной 1921 г., Группа изуче­ ния реактивного движения (ГИРД), созданная на обще­ ственных началах осенью 1931 г., и организованный на базе ГДЛ и ГИРДа в конце 1933 г. Реактивный научноисследовательский институт (РНИИ). Ракетные органи­ зации расширялись, изменяли свое название, возникали все новые крупные государственные предприятия, решаю­ щие сложнейшие проблемы освоения космического прост­ ранства.

Сейчас, пожалуй, просто невозможно перечислить все вопросы и маленькие, и грандиозные, весь комплекс про­ блем, которыми занимаются покорители космоса. Нет та­ кой науки и техники, которая в той или иной степени не использовалась при изучении космического пространства; трудно также назвать науку, на развитие которой не оказывали бы влияние результаты исследования космо­ са. Чтобы осуществлять современную грандиозную про­ грамму сложнейших исследований, приводящих к накоп­ лению человечеством нового богатства знаний, необходи­ мо гармоническое развитие всех областей науки и техники, приводящее к лавинообразному потоку изобре­ тений и открытий.

Но иначе обстояло дело в первые годы развития ра­ кетной техники. Тогда нельзя было сразу браться за ре­ шение задач космического плана. Даже Сергей Павлович Королев считал, что мечты о полетах на Луну, о рекор­ дах скорости несуществующих в то время ракетных са­ молетов будут беспочвенными до тех пор, пока ученые практикой не докажут возможность создания хотя бы небольших жидкостных ракет. А для этого перед каждым исследователем, перед каждым работником в области ракетной техники в центре внимания должен быть реак­ тивный двигатель. Если будет создан надежный двига­ тель, считал Сергей Павлович, то все остальные вопро­ сы, возникающие в процессе работы с летательными ап­ паратами, будут своевременно и успешно решены. «Для успеха дела, — писал С. П. Королев, — нужен в первую

75

очередь надежный и высококачественный по своим дан­ ным мотор» *.

Поэтому совершенно ясно, что главнейшей задачей ГДЛ, ГИРДа и РЕШИ являлось создание ЖРД, во всех отношениях отвечающего предъявляемым к нему требо­ ваниям.

2.1. НАЧАЛЬНЫЙ ПЕРИОД РАЗВИТИЯ ГДЛ —

ЛАБОРАТОРИЯ Н. И. ТИХОМИРОВА

Большой вклад в дело создания боевых ракет с поро­ ховыми ракетными двигателями внесли Николай Ивано­ вич Тихомиров и его ближайшие сотрудники: Владимир Андреевич Артемьев, Георгией Эрихович Лангемак, Бо­ рис Сергеевич Петропавловский и многие другие.

Их работы по созданию ракет на бездымном шашеч­ ном порохе, завершились передачей на вооружение Со­ ветской армии многих образцов ракет различных калиб­ ров и назначений, в том числе в 1941 г. нового боевого оружия, широко и успешно использованного во второй мировой войне, — гвардейских минометов.

Инженер-химик Н. И. Тихомиров (1860—1930) еще в 1894 г. проводил опытные работы по определению силы реакции пороховых газов ъ целях использования реак­ тивной силы для передвижения боевых аппаратов. В 1912 г. Тихомиров представил в Морское Министерство схематическое описание снаряда. В 1912—1917 гг. этот проект был доработан и успешно прошел многочислен­ ные экспертизы, однако только при Советской власти были созданы условия для его реализации. В мае 1919 г. Тихомиров обратился к управляющему делами Совета Народных Комиссаров В. Д. Бонч-Бруевичу с просьбой обратить внимание товарища Ленина на необходимость реализации изобретения в целях укрепления и процвета­ ния молодой рабоче-крестьянской республики. К письму Н. И. Тихомиров приложил описание изобретения, ох­ ранное свидетельство на изобретение, полученное им в 1915 г., и положительное заключение председателя отде­ ла изобретений Московского военно-промышленного комитета (ВПК) заслуженного профессора Н. Е. Жуков­ ского, выданное еще в 1916 г. После обстоятельного изу-1

1 Королев С. П. Ракетный полет в стратосфере. Изд. ОНТИ. М., 1934.

76

Николай

Иванович

Тихомиров

чения проекта в Комитете изобретений и в Артиллерий­ ском комитете, Главнокомандующий всеми вооруженны­ ми силами республики С. С. Каменев и организации Рев­ военсовета республики в ряде документов дали указание о срочном развертывании работ по изобретению Н. И. Ти­ хомирова. В этих документах указывается на ценность изобретения Н. И. Тихомирова и на то, что оно признано имеющим государственное значение. В марте 1921 г. Н. И. Тихомирову было предоставлено помещение в Моск­ ве на Тихвинской улице (двухэтажный дом № 3) для создания лаборатории и оборудования мастерской, а так­ же выделены необходимые денежные средства. По доку­ ментам о финансировании и материальном обеспечении начало организации лаборатории исчисляется с 1 марта

В. А. Артемьева — «знатока ракетного дела», как его на­ зывали в Арткоме.

Владимир Андреевич Артемьев (і1885—1962) начал работать над созданием боевых ракет с 1913 г. В то время он проходил1

1 Подробнее об организации ГДЛ см. «Вестник Академии наук

СССР», 1972, № 2, с. 100— 108.

77

службу в Брест-Лнтовской крепости и, будучи заведующим одной из лабораторий, занимался усовершенствованием находящихся на во­ оружении трехдюймовых осветительных ракет Николаевского завода.

В1921 г. были созданы мастерские, пиротехническая

ихимическая лаборатории. Этот комплекс подразделе­ нии именовался «Лабораторией Ы. И. Тихомирова» и под­ чинялся военному ведомству.

Однако работы по созданию мин-ракет продвигались очень медленно; возникли затруднения прежде всего изза отсутствия высокоэнергетических медленно горящих порохов. Стало видно, что выполнение проекта самодви­ жущейся мины потребует значительных средств и време­ ни. Вследствие этого в апреле 1923 г. изобретателям бы­ ло задано проверить опытным путем применимость реак­ тивного действия к существующим минам с целью увеличения их дальнобойности.

В период с 22 марта по 3 апреля 1924 г. на Главном артиллерийском полигоне в Ленинграде под руководст­ вом В. А. Артемьева проведены 21 пуск этих ракет, по­ казавшие 10-кратное увеличение дальности. Опытные стрельбы подтвердили перспективность нового вида сна­ рядов и необходимость проведения дальнейших работ в этом направлении.

Накопленный опыт предыдущих исследований указал на непригодность для использования в ракетах имеющих­ ся порохов, поскольку они не обеспечивали равномерно­ го горения, либо не обладали достаточной эффективно­ стью. Бездымные пироксилиновые пороха, широко при­ менявшиеся для снаряжения ствольной артиллерии, не дали положительных результатов.

Для ракет бездымный порох (шашечный пироксили­ новый) впервые предложен в 1915 г. И. П. Граве, но для снаряжения разрабатываемых ракет требовались мед­ ленно горящие пороховые шашки с большой толщиной свода. Изготовление таких шашек из известных рецептур пироксилиновых порохов на летучем растворителе натал­ кивалось на непреодолимые трудности. Шашки в процес­ се сушки коробились, трескались, что привело к разбросу времени и скорости горения. Не удавалось добиться еди­ нообразия и в процентном содержании остававшегося в шашках после сушки растворителя; в процессе хранения шашек растворитель испарялся, что также приводило к разбросу параметров горения пороховых шашек зарядов.

Чтобы избежать указанных недостатков, Н. И. Тихо­

78

миров остановился на бездымном порохе на нелетучем растворителе. Разработка этого бездымного пороха про­ водилась с 1922 г. под руководством Н. И. Тихомирова >в Ленинграде О. Г. Филлиповым и С. А. Сериковым. Эти глубокие по содержанию работы имели большое науч­ ное и практическое значение для развития ракетно-кос­ мической техники. Первые образцы толстосводных ша­ шек из порохов новой рецептуры — тротилопироксилино­ вых— (на нелетучем растворителе—-тротиле) были по­ лучены в 1924 г. Затем этот порох, получивший наиме­ нование ПТП, стали изготовлять ів пороховых мастер­ ских Ленинградского Гребного порта. Эти мастерские были переданы Н. И. Тихомирову, и они вошли ів состав лабораторииИспытания порохов проводились на тер­ ритории Научно-испытательного артиллерийского поли­ гона под Ленинградом. Исследования пороха были про­ должены в Военно-технической академии им. Ф. Э. Дзер­ жинского в Ленинграде.

Вкачестве основного образца при исследованиях и опытной отработке зарядов вначале использовались шашки с внешним диаметром 24 мм, внутренним кана­ лом диаметром 6 мм. Впоследствии диаметр шашек пре­ вышал 100 мм.

Создание стабильного шашечного высокоэнергетиче­ ского бездымного пороха с большой толщиной свода яви­ лось крупным достижением, обеспечившим качественный скачок в развитии порохового ракетостроения.

Все основные работы лаборатории, связанные с раз­ работкой и изготовлением бездымного шашечного поро­ ха, стендовыми испытаниями и опытными стрельбами на полигоне, проводились в Ленинграде. В результате, в 1925 г. лаборатория полностью перебазировалась в Ле­ нинград.

После тщательной отработки и испытаний шашек и пусковых устройств 3 марта 1928 г. на Главном артилле­ рийском полигоне впервые были произведены пуски ра­ кеты с зарядом из бездымного шашечного тротилопиро­ ксилинового пороха.

Всвоих воспоминаниях В. А. Артемьев писал, что нет данных, которые удостоверили бы изготовление в иност­ ранных армиях ракетных снарядов на бездымном поро­ хе ранее, чем в нашей стране.

Созданием пороховой ракеты на бездымном порохе был заложен фундамент для конструкторского оформле­

ния ракетных снарядов к «Катюше»,

79