Материал: Основы проектирования РН Куренков

Стартовая масса ракеты ФАУ-2 составляла 13,5 т, длина примерно 14 м и диаметр корпуса равнялся 1,65 м [42]. Корпус ракеты напоминал самолетный фюзеляж. Конструкционный материал корпуса - сталь, а топливные баки ракеты, находящиеся внутри корпуса, были выполнены из алюминиевого сплава. В качестве компонентов топлива использовались этиловый спирт (4085 кг) и жидкий кислород (5160 кг). Тяга двигателя на Земле составляла примерно 25 т, а в пустоте – 30 т. Использование спирта было обусловлено тем, что температура его горения относительно низка по сравнению с другими, более эффективными горючими. Но даже в этом случае конструкторам двигателей не удалось в полной мере решить проблему охлаждения двигателя и спирт балластировали (разбавляли) водой до 77-процентной концентрации [15].

Первая попытка запуска была весной 1942 г. Ракета пролетела около одного километра и упала. Первая успешно отработавшая ракета была запущена 3 октября 1942 г. Она достигла высоты 90 км и дальности 190 км.

В Нордхаузене был построен крупный серийный подземный завод, который выпускал ракету А-4. Этот завод в 1944-1945 гг. выпускал по 25-30 ракет в сутки. Всего было сделано более 5000 ракет.

С 8 сентября 1944 г. велся обстрел Лондона и Парижа этими ракетами. Всего по Англии было выпущено 1402 ракеты, из них в Лондоне взорвалось 517 ракет.

Большого ущерба (в масштабах войны) от них не было. Однако психологически это оружие воздействовало, поскольку вдруг, без объявления воздушной тревоги, начиналась «бомбардировка». Тем не менее основная цель немцев - деморализация населения Великобритании с целью выведения из войны, не была достигнута.

1.1.2. Становление ракетной промышленности СССР

После Великой Отечественной войны в 1946 г. группы советских инженеров, специализировавшихся в области ракетной техники, были командированы в Германию. Одна из этих групп имела задание найти специалистов, занимающихся разработкой и производством ракет ФАУ-2, чертежи этой ракеты и оставшиеся в подземных заводах недостроенные части ракет, найти остатки оборудования заводов

16

по производству ФАУ-2 и организовать сборку ракет из найденных частей. В состав этой группы входил С. П. Королев. Задача, поставленная перед группой, была выполнена. В 1947 году недостроенные части ракет ФАУ-2 и оставшиеся специалисты были вывезены в

СССР, в Подмосковье.

Научно-исследовательскому институту 88 (НИИ-88) в г. Калининграде (ныне г. Королёв) Московской области была поставлена задача сначала разработать копию ракеты ФАУ-2, а затем на ее основе проектировать более совершенную технику. Потом из НИИ-88 выделилось опытно-конструкторское бюро №1 (ОКБ-1). Вскоре руководителем этого ОКБ стал С. П. Королев.

Копия ракеты ФАУ-2 под индексом Р-1 была создана и в 1948 г. состоялись ее первые пуски. Ракета была принята на вооружение, несмотря на недостатки, которые были известны проектантам и военным.

Далее проектировались ракеты Р-2, которые были похожи на Р-1, но совершеннее их. Они имели отделяющуюся головную часть и несущий бак горючего.

Затем были созданы ракеты Р-5 и Р-5М. Последняя была испытана в 1956 г. и стала первой ракетой, способной доставить атомную бомбу на расстояние до 1200 км.

Тем не менее по количеству баллистических ракет и боеголовок с атомными зарядами СССР в 50-х годах существенно отставал от США (в некоторые годы примерно в 20 раз). Политическое руководство страны поставило задачу перед конструкторами разработать межконтинентальную баллистическую ракету с термоядерным зарядом (водородной бомбой), способную достичь территории США. И для решения этой задачи надо было совершить качественный скачок в создании новых типов мощных баллистических ракет.

Первой межконтинентальной баллистической ракетой, способной доставить ядерную боеголовку массой 3 тонны на территорию США, стала ракета Р-7, имевшая дальность полета 8000 км.

С. П. Королев и сотрудники его ОКБ с целью сокращения сроков разработки новой ракеты использовали так называемую пакетную схему. Ракета в этом случае как бы состоит из связки отдельных относительно небольших ракетных блоков, которые к тому времени уже были разработаны. В качестве компонентов топлива этой ракеты

17

использовались жидкий кислород и керосин, что позволило создать более совершенные двигатели. Конструкторы к тому времени уже решили проблему охлаждения двигателей, работающих на этих компонентах топлива.

Модификация этой ракеты Р-7А (индекс 8К74) с увеличенной до 11 000 км дальностью состояла на вооружении с 1960 года по 1968. С боеголовкой же массой около полутора тонн ракета Р-7 уже могла достичь практически любой точки поверхности Земли.

Далее для новых боеголовок создавались уже менее мощные ракеты. В частности, в конце 50-х - начале 60-х годов 20-го века в конструкторском бюро г. Днепропетровска (на территории современной Украины) под руководством М. К. Янгеля были разработаны сначала одноступенчатая баллистическая ракета 8К63, затем двухступенчатая баллистическая ракета Р16 (8К64) на токсичных компонентах топлива. Эти ракеты были приняты на вооружение.

В ОКБ С. П. Королева была разработана двухступенчатая баллистическая ракета Р-9 (8К75), в которой использовались в качестве компонентов топлива керосин и жидкий кислород. Эта ракета имела уже не пакетную схему, а состояла из последовательно соединенных ракетных блоков. Ракета Р-9 также была принята на вооружение.

Следует отметить, что в ОКБ С. П. Королева разрабатывалась так называемая глобальная ракета 8К713, которая могла выводить ядерный заряд на орбиту Земли. В нужный момент с помощью второго запуска ракетного блока третьей ступени головная часть с водородной бомбой могла быть заторможена, войти в плотные слои атмосферы и попасть в расчетную точку поверхности Земли. Однако в серию такая ракета не пошла.

Далее в СССР разрабатывались и другие баллистические ракеты с различными стартовой массой и дальностью полета головных частей.

1.1.3. Первые космические полёты

Руководство СССР поддержало идею ученых, в частности академиков М. В. Келдыша и С. П. Королева, о запуске первого искусственного спутника Земли, чтобы продемонстрировать всему миру, что

СССР обладает мощной ракетной техникой, способной доставить

18

головные части с атомным зарядом практически в любую точку земного шара.

Таким образом, ракета Р-7 стала первой в мире ракетойносителем.

1.2. Общие сведения о ракетно-космическом комплексе

Ракетно-космический комплекс – это совокупность ракеты космического назначения (или ракетно-космической системы) и космодрома, обеспечивающего предстартовую подготовку и пуск ракеты космического назначения, траекторные измерения, выдачу команд, приём и обработку телеметрической информации [18]. Структурная схема РКК представлена на рис. 1.1. Подсистемами РКК являются технический комплекс, ракета космического назначения, стартовый комплекс и др.

Всостав ракеты космического назначения входят ракетаноситель и космическая головная часть. Ракета-носитель состоит из ракетных блоков и представляет собой сложную техническую систему как по своему структурному составу, так и по функционированию.

Отметим, что в публицистике (да и в технической литературе) ракету космического назначения часто отождествляют с ракетойносителем.

Космическая головная часть включает головной блок и сборочно-защитный блок. Головной блок содержит космический разгонный блок (если он имеется в составе КГЧ), адаптер и космический аппарат. Сборочно-защитный блок состоит из перходного отсека и головного обтекателя.

Взависимости от задач ракетно-космической системы и схемы

полета ракета-носитель может сообщать космическому аппарату скорость, необходимую для осуществления:

-суборбитального полета (полета по орбите с высотой апогея 180…200 км и высотой перигея 0-30 км, который осуществляется для снижения и затопления ракетных блоков на первом же витке полета);

-вывода на низкие «опорные» орбиты (как правило, околокруговые с высотой 180…200 км);

19

Ракетно-космический комплекс

Рис. 1.1. Структурная схема ракетно-космического комплекса

-вывода на переходные эллиптические орбиты (переходные к рабочим орбитам);

-вывода на рабочие орбиты (как правило, низкие).

Если в составе ракеты космического назначения или в составе космической головной части имеются космические разгонные блоки (блоки, способные длительное время находиться в космическом пространстве и обеспечивать запуск двигателей в невесомости), то ракета-носитель, как правило, сообщает космическому аппарату скорость, необходимую для осуществления суборбитального полёта или полета по опорной орбите. Дальнейшее маневрирование осуществляется с помощью космических разгонных блоков.

20