Текст книги "Битва за звезды-2. Космическое противостояние (часть I)"
Автор книги: Антон Первушин
Жанры:
История
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 6 (всего у книги 32 страниц)
Самолеты-снаряды «Navaho», «Snark», «Regulus II»
Долгое время в Советском Союзе решения о разработке тех или иных перспективных военных проектов принимались согласно «логике» гонки вооружений: если у противника появляется какая-то новая «игрушка», то мы должны сделать такую же или еще лучше. И к теме межконтинентальных крылатых ракет советское руководство постоянно возвращалось потому, что в Америке шли активные работы в этой области.
Разведка докладывала: американцы создают дальний автоматический беспилотный аппарат по программе «Навахо» («Navaho»). Скупые сведения об этой программе подтверждали, что «Навахо» – это крылатая ракета с дальностью полета порядка 4000–5000 километров. Стало быть, если таких «Навахо» будет несколько сотен, то, не рискуя жизнями своих летчиков, американцы окажутся способны накрыть СССР атомными бомбами почти по всей его территории, а наши новейшие «миги» и опытнейшие пилоты-истребители ничего не смогут им противопоставить.
По тем временам программа «Навахо», которую вела авиационная компания «Норт Америкен», действительно производила впечатление. Было разработано несколько модификаций межконтинентальной крылатой ракеты (называемой также крылатым самолетом-снарядом). Основной вариант проходил под обозначением «Navaho G-26» (или «SM-64»).
Крылатый снаряд «Навахо» был скомпонован по схеме самолет-«утка» с треугольным крылом и имел два маршевых прямоточных воздушно-реактивных двигателя «XRJ47-W-5», расположенных по бокам фюзеляжа. Кроме того, он был снабжен тремя стартовыми жидкостно-реактивными двигателями «XLR-83-NA-1» с суммарной тягой 61 230 килограммов.
Стартовые ЖРД разгоняли снаряд по вертикали до скорости в 1,8 Маха; при этом достигалась высота в 30,5 километра.
После достижения этой высоты программный механизм, отклоняя поверхности управления, расположенные в носовой части снаряда, переводил его в пикирование. При большой скорости пикирования включалась система зажигания воздушно-реактивных двигателей и производился их запуск.
Пикирование продолжалось до высоты крейсерского полета самолета, составляющей 24,4 километра. Температура нагрева обшивки снаряда после пикирования достигала 315° С.
Прямоточные двигатели имели диаметр 1,22 метра и на маршевой скорости, соответствующей 2,3 Маха, на высоте маршевого полета развивали тягу по 18140 килограммов каждый.
Расчетная дальность снаряда «Навахо» должна была составлять 8000 километров. Система наведения – инерциальная, боевая часть – ядерная. Снаряд должны были оборудовать особой системой, рассчитанной на уклонение от первоначального курса при обнаружении снаряда системой обороны противника.
Конструкция планера снаряда была выполнена с учетом того, что эксплуатационные температуры при его полете будут довольно высокими. При изготовлении конструкции корпуса широко использовались титановые сплавы и сотовые заполнители.
Было построено довольно много опытных снарядов «Навахо». Первый опытный образец «Икс-10 Навахо» («Х-10 Navaho»), разработанный в рамках этой программы и представлявший собой телеуправляемую ракету с прямоточным двигателем, совершил полет 14 октября 1953 года.
Однако программа испытаний так и не была завершена в полном объеме вследствие аннулирования заказа в июле 1957 года. Баллистическая ракета «Атлас» оказалась более конкурентоспособной и вытеснила «Навахо» из списка оплачиваемых программ. Первый успешный запуск сверхзвукового межконтинентального самолета-снаряда «Навахо» был осуществлен лишь через два месяца после аннулирования заказа.
Помимо «Навахо», в начале 50-х годов американские ракетчики разрабатывали еще несколько проектов межконтинентальных крылатых снарядов.
Дозвуковой самолет-снаряд «Снарк» («Snark SM-62»), снабженный турбореактивным двигателем «J-57», был на тот период единственным межконтинентальным снарядом США, который успешно прошел испытания на дальность и попал в цель. На высоте 18 километров при крейсерской скорости в 1060 км/ч «Снарк» пролетал расстояние в 8000-10400 километров. При полете на малой высоте его дальность уменьшается до 3200 км.
Профиль полета самолета-снаряда выглядел следующим образом. Старт «Снарка» осуществлялся при «нулевом разбеге» с помощью двух пороховых ускорителей с тягой по 14,9 тонны каждый, работающих в течение 4 секунд. Стартовый вес «Снарка» – 22,5 тонны. Набор расчетной высоты (18 километров) продолжался на участке примерно 200 километров.
Затем следовал маршевый участок траектории, на котором работал ТРД, развивающий у земли тягу в 4950 килограммов.
На расстоянии 150–200 километров от цели «Снарк» переходил в пикирование. Во время пикирования на цель от корпуса отделялась боеголовка с термоядерным или атомным зарядом По схеме самолет-снаряд «Снарк» представляет собой «бесхвостку»-высокоплан со стреловидным крылом, снабженным элевонами. Силовая установка «Снарка» выполнена в виде компактного узла, расположенного в хвостовой части фюзеляжа. В фюзеляже также размещены баки с горючим (керосином), боевая головка с термоядерным зарядом и система управления. Система наведения – астроинерциальная.
Несмотря на то что фирма-производитель гарантировала неуязвимость «Снарка», он довольно легко мог быть сбит средствами ПВО.
Первый серийный американский сверхзвуковой самолетснаряд «Регулус II» («Regulus II») начали выпускать в США по заказу ВМФ взамен дозвукового снаряда «Регулус I».
Этот самолет-снаряд базировался на подводных лодках и снабжался обычным или ядерным зарядом.
По аэродинамической компоновке «Регулус II» представлял собой самолет-«утку» со стреловидным крылом малого удлинения. При стартовом весе 10,4 тонны максимальная дальность полета составляла 1600 километров (с подкрыльными баками), а максимальная скорость – 1920 км/ч.
Практический потолок у самолета-снаряда «Регулус II» достигал только 15–18 километров, что при уже существовавших средствах ПВО делало его уязвимым. Снаряд имел автономную систему управления и был снабжен одним маршевым турбореактивным двигателем «J-79» с форсажной камерой. Для старта использовался твердотопливный ускоритель тягой 52160 килограммов и временем работы 4 секунды.
«Буря» против «Navaho»
Очевидный интерес американских военных, проявленный к тематике крылатых ракет в начале 50-х годов, не мог остаться «безнаказанным». Поэтому когда в 1954 году специалисты НИИ-88 приступили к работам по теме «Т-1»: «Теоретическое и экспериментальное исследование по созданию двухступенчатой баллистической ракеты с дальностью полета 7000–8000 км», параллельно была начата тема «Т-2»: «Теоретические и экспериментальные исследования по созданию двухступенчатой крылатой ракеты с большой дальностью полета».
В соответствии с постановлением правительства от 20 мая 1954 года Министерство авиационной промышленности инициировало работы по теме «Т-2» сразу в двух конструкторских бюро: в ОКБ-301 Семена Лавочкина и в ОКБ-23 Владимира Мясищева. Научным руководителем двух независимых проектов был назначен Мстислав Келдыш, занимавший в то время пост директора НИИ-1. Он входил и в состав королевского Совета Главных конструкторов и был прекрасно знаком с результатами разработок по «ЭКР».
Проект межконтинентальной крылатой ракеты, разрабатываемый у Лавочкина, получил название «Буря» («Изделие 350», «В-350», «Ла-350»).
Главным конструктором крылатой ракеты «Буря» Лавочкин назначил Наума Семеновича Чернякова (позднее он стал главным конструктором самолета «Т-4» в ОКБ Павла Сухого).
Эскизное проектирование «Бури» завершили уже к сентябрю 1955 году. Однако в сентябре 1956 вес боевого заряда, под который проектировалась ракета, был увеличен с 2100 до 2350 килограммов, что повлекло за собой изменения в конструкции и, соответственно, сказалось на сроках сдачи «Ла-350». Вес крылатой ракеты при этом несколько увеличился: стартовый вес достиг 95 тонн, вес маршевой ступени – 33 тонн.
Двухступенчатая ракета, как и предлагал Королев, имела первую ступень (две «боковушки») на двух четырехкамерных ЖРД «Р-11» («С2.1100») с турбонасосной системой подачи топлива конструкции ОКБ-2 Алексея Исаева. Два ускорителя обеспечивали стартовую тягу порядка 65 тонн каждый.
Масса первой ступени составляла 54 тонны. Двигатели обеспечивали доставку конструкции на высоту 17500 метров, где происходило разделение первой и второй ступеней.
Вторая (маршевая) ступень представляла собой крылатую ракету со среднерасположенным тонким треугольным крылом малого удлинения и симметричного профиля. Крыло имело стреловидность 70 по передней и прямую заднюю кромку. Крестообразное оперение было размещено в хвостовой части. Корпус ракеты имел цилиндрическую форму, немного суженную спереди и сзади; внутри его по всей длине проходил канал воздухозаборника маршевого сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя «РД-012У» конструкции ОКБ-670 Михаила Бондарюка. Двигатель обеспечивал тягу 7,75 тонны. Полость между стенками канала и наружной обшивкой фюзеляжа служила емкостью для топлива (за исключением центральной части, где располагался приборный отсек). Передняя часть корпуса представляла собой сверхзвуковой диффузор с трехступенчатым конусом.
Центральное тело диффузора одновременно являлось контейнером для боевой части.
Стартовала «Буря» вертикально с лафета, затем, в соответствии с заданной программой, проходила разгонный участок траектории, на котором управлялась газовыми рулями.
Затем они сбрасывались, и управление переключалось на воздушные рули. После разгона, когда скорость полета достигала нужного значения, воздушно-реактивный двигатель выходил на режим полной тяги, и на высоте 17,5 километра производилась расцепка ускорителей с маршевой ступенью.
После этого полет корректировался с помощью системы автоматического астронавигационного управления типа «Земля».
Вся система была рассчитана на дальность 8000 километров.
«Буря» летела с постоянной скоростью от 3,1 до 3,2 Маха.
При подходе к цели ракета должна была совершить противозенитный маневр, подняться на высоту 25 километров и оттуда резко спикировать на цель. На этом режиме происходило сбрасывание головного конуса с боезарядом.
По результатам самолетных испытаний вероятное отклонение от цели не должно было превышать 10 километров.
Техническая документация для «Бури» была подготовлена в 1957 году, и вскоре начали производство опытного экземпляра.
Параллельно с ним на заводе № 1 в Куйбышеве была запущена серия ракет для проведения летных испытаний.
Всего изготовили 19 ракет, и все они были использованы.
На этих ракетах впервые нашел применение новый для советского ракетостроения материал – титан. Этот металл, способный сохранять высокие механические свойства при значительных температурах, оказался незаменим в условиях длительного полета на больших сверхзвуковых скоростях.
Во время работы над «Бурей» в ОКБ-301 впервые в Советском Союзе была разработана и внедрена технология сварки титана, а также некоторые виды механической обработки этого материала. Вместе с титаном в конструкции «Бури» использовались и другие термостойкие материалы, применявшиеся для герметизации, различных покрытий, изоляции, остекления и так далее. Большинство из них к моменту создания «Бури» были не освоены в СССР, и их внедрение шло параллельно работам над ракетой.
Летно-конструкторские испытания ракеты «Буря» начались 31 июля 1957 года на полигоне Капустин Яр. Первый же пуск с наземной наводимой по азимуту стартовой установки (восьмиосная железнодорожная платформа, установленная на поворотной конструкции) состоялся 1 сентября 1957 года. При старте произошел преждевременный сброс газовых рулей, ракета через несколько секунд упала и взорвалась.
Во втором пуске ракета взорвалась в полете на 31-й секунде, в третьем – на 63-й секунде и в четвертом – на 81-й секунде полета. Только 22 мая 1958 года в пятом пуске успешно прошла расцепка ступеней ракеты и был запушен маршевый воздушно-реактивный двигатель. Затем вновь – три неудачных пуска.
Специалистам приходилось преодолевать проблемы, с которыми никто до них не сталкивался, а сроки поджимали.
Наконец после определенных доработок полоса неудач закончилась.
В девятом пуске 28 декабря 1958 года продолжительность полета «Ла-350» составила 309 секунд. В десятом и одиннадцатом пусках были получены рекордные для того времени результаты: ракета улетела на 1350 километров при скорости 3300 км/ч и на 1760 километров при скорости 3500 км/ч соответственно.
В двенадцатом пуске на «Бурю» установили систему астронавигации, но он был неудачным. В тринадцатом пуске ракета была оснащена модернизированными ускорителями с двигателями «С2.1150» и прямоточными маршевыми двигателями «РД-012У» с укороченной камерой сгорания; полет продолжался около 10 минут.
При пуске 2 декабря 1959 года ракета, оснащенная системой астронавигации, пролетела 4000 километров. Это был абсолютный рекорд. После выполнения программы полета ракета была развернута на 210 и далее летела по радиокомандам.
Испытания ракеты по короткой трассе (около 2000 километров) завершились. Начались испытания по длинной трассе.
Заместитель Лавочкина по испытаниям Леонид Закс рассказывал, что как-то в руки создателей «Бури» попал американский журнал, в котором была представлена карта СССР с нанесенными на ней трассами полетов советских ракет дальнего действия. Там были все ракеты, кроме «Бури». Дело в том, что на базах НАТО в Турции имелись системы наблюдения, которые засекали верхнюю часть траектории полета советских баллистических ракет. Опираясь на законы баллистики, можно легко рассчитать остальную трассу ракеты, место ее взлета и падения. Но «Буря» была создана по другому принципу; кроме того, эта ракета могла совершить маневр в любой заданный момент, поэтому по части ее траектории нельзя было рассчитать весь полет, определить место старта или попадания. И это тоже был успех.
Тем временем испытания продолжались. Следующие пуски (с пятнадцатого по восемнадцатый) были произведены по длинной трассе: полигон Владимировка (севернее Каспийского моря) – полуостров Камчатка.
Проектная дальность в 8000 километров достигнута не была, но результаты этих пусков позволили сделать вывод о возможности увеличения радиуса действия ракеты. Началась подготовка к серийному производству.
Однако к тому времени уже была поставлена на вооружение МБР «Р-7», вышла на летные испытания новая баллистическая ракета «Р-16» конструкции Михаила Янгеля. Эти ракеты могли преодолеть любую противовоздушную оборону тех лет, имели большую скорость полета и относительно простую конструкцию. Было принято решение ограничить стратегический ракетный парк страны баллистическими ракетами, и советские руководство сочло нецелесообразным создавать еще один носитель.
По поводу этого решения группа главных конструкторов обратилась с письмом к Никите Хрущеву с просьбой разрешить продолжение работ. Эту просьбу поддержали научный руководитель темы «Т-2» академик Келдыш и министр обороны Малиновский.
Хрущев в ответ заявил, что эта работа бесполезна, и поручил секретарю ЦК КПСС Фролу Козлову – второму после себя лицу в партийной иерархии – собрать всех заинтересованных лиц и разъяснить ошибочность их позиции.
На этом совещании заместитель Лавочкина Черняков попытался доложить о результатах пусков. Козлов его перебил:
«Ну что вы хвастаете, что достигли скорости 3700 километров в час. У нас ракеты теперь имеют скорость больше 20 000 километров в час». Черняков понял, что здесь технические аргументы бесполезны.
Когда появился Малиновский, Козлов в резкой форме сделал ему замечание, почему он поддержал просьбу о продолжении работ: «Ведь Никита Сергеевич сказал, что это бесполезно». Министр обороны не нашел ничего лучшего для защиты, кроме фразы: «Это меня конструктора попутали».
В конце концов было найдено «компромиссное» решение.
Семен Лавочкин предложил использовать «Бурю» как беспилотный фоторазведчик большой дальности или как ракету-мишень. Хотя работы по фоторазведчику начались еще в 1958 году, постановление правительства № 138-48 о такой разработке появилось лишь 5 февраля 1960 года; по этому же постановлению всякие работы над «Бурей» как стратегической ракетой прекращались. Оставшиеся пять ракет выделялись для отработки фоторазведчика.
Было произведено четыре пуска «Ла-350» в интересах создания фоторазведчика и скоростной высотной мишени для комплекса ПВО «Даль».
Однако в июне 1960 года Семен Лавочкин скончался.
Проект разведчика просуществовал до октября, а мишени – до начала следующего года, но и их закрыли.
Последняя «Буря» была пущена с полигона Капустин Яр 16 декабря 1960 года.
Интересно, что в 1955-5 7 годах в ОКБ-301 велось предэскизное проектирование экспериментальной крылатой атомной ракеты с ядерным прямоточным воздушно-реактивным двигателем конструкции Бондарюка. Работы по проекту «375» не получили значительного развития – крылатая атомная ракета получилась слишком большой.
На основе задела по «Буре» в ОКБ Лавочкина и Бондарюка шли работы по созданию воздушно-космического самолета и гиперзвукового прямоточного двигателя для него, но после смерти Семена Лавочкина и эта программа была прекращена.
Проект «Буран»
Альтернативный проект межконтинентальной крылатой ракеты, разрабатываемой в ОКБ-23 у Владимира Мясищева, получил название «Буран».
Крылатая ракета «40» («М-40») была спроектирована по нормальной самолетной схеме с треугольным крылом с углом стреловидности по передней кромке 70 и тонким сверхзвуковым профилем, корпус выполнен из титановых сплавов.
Оперение – крестообразное, с аэродинамическими рулями.
Конструкция ракеты аналогична конструкции «Бури», но стартовый вес был заложен несколько больший (125 тонн), так как предполагалось разместить более мощную и тяжелую боевую часть, оснащенную взрывными устройствами контактного и дистанционного типа.
В качестве маршевого двигателя использовался прямоточный воздушно-реактивный двигатель «РД-018А», разрабатывавшийся в ОКБ Бондарюка с лобовым воздухозаборником, на входе которого находилось центральное многоскачковое тело. Внутри последнего размещалась боевая часть весом 3500 килограммов. Горючее находилось в кольцевых фюзеляжных топливных баках.
Для старта и разгона маршевой ступени «42» («М-42») до скорости запуска сверхзвукового прямоточного двигателя планировалось использовать четыре ускорителя «41» («М-41») с ЖРД тягой по 55 тонн, разработанные на базе самолетных ускорителей «СУМ». Двигатели первой ступени были разработаны в ОКБ-456 главного конструктора Валентина Глушко.
После запуска маршевого двигателя на высоте 18 200 метров ускорители отстреливались, и самолет-снаряд должен был лететь к цели, расположенной на удалении 7500–8000 километров, в автоматическом режиме со скоростью 3290 км/ч и на высотах 24–25 километров.
Поддержание заданного курса осуществлялось с помощью гироинерциальной навигационной системы с астрокоррекцией от звездных датчиков, размещавшихся в отсеке на верхней части фюзеляжа. Система астрокоррекции для ракеты была разработана под руководством Рубена Чачикяна.
В 1957 году опытное производство ОКБ-23 построило одну крылатую ракету, рассчитанную под новую боевую часть и получившую обозначение «40А». В том же году начались ее стендовые испытания.
В процессе создания «Бурана» удалось получить ответы на множество принципиально новых теоретических вопросов и решить ряд конструктивно-технологических задач. Совместно с институтами авиационных материалов и авиационной технологии создавались новые конструкционные материалы, автоматические станки, технология роликовой и точечной сварки тонкостенных конструкций ракеты.
Специально для проекта «М-40» разработали рулевые приводы и смазку, обеспечивающие функционирование органов управления при температуре +400 °C. В процессе опытно-конструкторских работ для оценки различных характеристик ракеты создавались новые методики. В частности, для определения напряженно-деформированного состояния треугольных крыльев впервые в СССР был разработан алгоритм прочностного расчета, ставшего основой метода конечных элементов.
Осенью 1957 года работы по ракете «Буран» были прекращены.
В то время конструкторское бюро Мясищева оказалось сильно загружено работой над стратегическим бомбардировщиком «М-50», и коллектив, по свидетельству Бориса Чертока, «не очень горевал» из-за того, что планы руководства изменились.
Всего до закрытия работ были изготовлены две крылатые ракеты «Буран», но ни одна из них так и не поднялась в небо…