Ракетно-космические войска СССР
Ракетно-космические войска СССР
В Советском Союзе тоже не теряли времени даром.
Хотя сразу по окончании войны правительство СССР в четыре раза сократило армию, основные ударные силы продолжали оставаться в оккупационных зонах на территории Европы. При восстановлении народного хозяйства большое внимание уделялось не только возведению из руин городских кварталов, фабрик и заводов, но и дальнейшему совершенствованию вооруженных сил. В течение семи послевоенных лет вооруженные силы были полностью переоснащены — они получили более современные образцы автоматического оружия, артиллерии, новые самолеты, радиолокационную технику. Армия была полностью моторизована, навсегда отказавшись от кавалерии и гужевого транспорта.
В те годы господствующей стала доктрина стратегического наступления, направленного прежде всего на изматывание и уничтожение вооруженных сил противника. В обеспечение такого наступления требовалось создать носители атомных зарядов, с помощью которых можно было бы уничтожить военные базы и скопления войск противника. Кроме того, рождение советских стратегических сил, обладающих ядерными бомбами, устанавливало некий паритет между противоборствующими сторонами — теперь в ответ на бомбардировку советских городов Красная армия могла нанести удар по городам в Западной Европе и даже в Америке.
Министра авиации Великобритании Гендерсон, выступая в палате общин 30 июля 1953 года, заявил, что СССР ежегодно производит 24 тысячи (?!) управляемых снарядов усовершенствованного варианта «V-2» со сверхзвуковой скоростью полета.
Конструктор ракетной техники и исследователь ее истории Кеннет Гэтланд пугал своих соотечественников-англичан страшными рассказами о фантастической ракетно-ядерной мощи, которую обрели Советы, заполучив в качестве трофеев перспективные немецкие технологии:
«…Данные, относящиеся к 1949 г., указывают, что Советская Армия построила в стратегических пунктах Восточной Германии и стран Восточной Европы стартовые площадки для запуска управляемых снарядов, — писал он в книге “Развитие управляемых снарядов” (1954). — Многие из этих площадок расположены вдоль Балтийского побережья Восточной Германии, Польши и СССР, а другие находятся в районах, простирающихся от Финляндии до Черного моря и от Архангельска до Северо-Восточной Сибири. <…>
Мы знаем о существовании модернизированного варианта снаряда Фау-2, обладающего дальностью полета, достаточной для поражения объектов, находящихся в Западной Европе, а также о практической возможности использования этих снарядов с атомным зарядом при достаточно высокой точности попадания в цель. <…> Возможно создание вариантов снарядов Фау-2 с дальностью полета 500, 650 и даже 800 км, и можно быть совершенно уверенным, что такое оружие уже имеется в СССР. Согласно информации из “частных немецких источников”, Советский Союз располагает двухступенчатым снарядом с дальностью действия до 3 тыс. км. Указывают, что этот снаряд состоит из модифицированного снаряда Фау-2 и ускорителя русской конструкции с тягой 120 тыс. кг, работающего на жидком кислороде и керосине. Взлетный вес снаряда составляет 70–80 т. Необходимо, однако, учитывать, что и обычный снаряд Фау-2, выпущенный в советской оккупационной зоне Германии, может достигнуть таких важных целей, как Рурский промышленный район и порты снабжения Антверпен и Роттердам.
Если в случае военного конфликта европейский континент опять окажется в руках агрессора, то снаряд типа Фау-2 будет постоянной угрозой для Англии…»
И Гендерсон и Гэтланд ошибались. Советские инженеры-конструкторы были поставлены перед необходимостью создать совершенно новые отрасли промышленного производства, что само по себе требовало значительного времени и сил, но до этого им в рекордные сроки требовалось воспроизвести хотя бы успехи немцев и американцев.
Так, авиаконструктор Андрей Туполев создавал «Ту-4», фактически копируя американский бомбардировщик «В-29». А ведь в США эта машина уже считалась устаревшей.
Ведущий специалист по пульсирующим воздушно-реактивным двигателям Владимир Челомей работал над крылатой ракетой «10Х», являющейся точной копией немецкого самолета-снаряда «Фау-1» («V-1»). А ведь еще обстрел этими снарядами Лондона в 1944 году показал их низкую эффективность: британские летчики быстро приноровились сбивать эти летающие бомбы огнем пушек или спутным потоком, образующимся за крыльями их перехватчиков.
А главный ракетчик страны Сергей Королев занимался клонированием немецкой баллистической ракеты «V-2», сначала наладив ее сборку из немецких деталей на родной земле, а затем и воспроизведя на основе отечественных материалов и технологий (ракета «Р-1»). Даже ракета «Р-2», имевшая расчетную дальность в 600 км, была лишь усовершенствованным вариантом все той же «V-2». Кстати, первые летно-конструкторские испытания этой ракеты состоялись в октябре-декабре 1950 года, а ее серийное производство было развернуто только в июне 1953 года, и уж, конечно, никакой речи о двадцати четырех тысячах ракет в год никогда не шло.
Что касается «двухступенчатого снаряда с дальностью действия до 3 тыс. км», то Королев (1948–1953) действительно активно работал над баллистической ракетой «Р-3», рассчитанной как раз на эту дальность. Конструкторы рассматривали самые экзотические варианты (например, ракета с отстреливаемыми ускорителями-«боковухами»), но остановили свой выбор на одноступенчатой ракете с отделяемой головной частью. Но и она никогда не была реализована в металле, уступив место знаменитой «семерке» — межконтинентальной баллистической ракете «Р-7», открывшей Советскому Союзу дорогу в космос.
В технологическом плане СССР значительно отставал, но в том-то и подвиг советских инженеров и рабочих, что они за короткие сроки в условиях разрухи и коммунальной нищеты сумели не только поднять промышленность до уровня европейских стран, но и создали задел на будущее, обогнав западных коллег. Из руин поднималась великая Империя, существование которой пугало мир, но которая претендовала на то, чтобы построить самое справедливо устроенное общество на Земле.
* * *
Работа над ракетой с дальностью полета в 3000 км (тема «Н-1») шла по нескольким направлениям. Сергей. Королев, который был опытным авиационным инженером, полагал, что такое расстояние может покрыть только летательный аппарат с крыльями — самолет-снаряд с жидкостным и воздушно-реактивным двигателями. В записке к эскизному проекту «Р-3» он писал:
«Одним из перспективных направлений в развитии ракет дальнего действия является разработка крылатой ракеты. Осуществление крылатой ракеты находится в некоторой связи с успешным развитием баллистических ракет дальнего действия…»
Неудачи, преследовавшие немецких инженеров при испытаниях и боевом применении реактивного снаряда «V-1», о которых Королев наслушался еще в Германии, побудили Главного конструктора более осторожно подойти к этой теме. Было решено проработать эскизные проекты двух подвариантов «Экспериментальной крылатой ракеты» («ЭКР»): одноступенчатой («КН») и составной («КС»).
Одной из главных проблем крылатой ракеты дальнего действия считалась необходимость управлять ею на протяжении всей траектории до самой цели. Коллеги по Совету главных конструкторов уверяли Королева, что такую систему на данном этапе создать невозможно. Дело в том, что обычная инерциальная система наведения в стратегической крылатой ракете не может быть применена, так как с учетом дальности стрельбы вероятное отклонение от точки прицеливания составит десятки километров. И тогда была предложена принципиально новая система наведения — с астрокоррекцией.
Суть астрокоррекции заключается в том, что специальный оптический прибор автоматически находит две определенные звезды, а затем следит за ними. Таким образом, постоянно производится замер «высоты» звезды над горизонтом и на виртуальной карте строится так называемая окружность равных высот. Пересечение таких окружностей для двух звезд дает точное положение ракеты в данный момент. Далее данные передаются автопилоту, который производит коррекцию курса ракеты, а по достижении географического места цели переводит ракету в пикирование.
Ракеты с системой астрокоррекции должны лететь на максимальной высоте, насколько позволяют возможности воздушно-реактивного двигателя. Ведь только на высоте свыше 18 км звезды видны днем также ярко, как и ночью, и система астрокоррекции может работать круглосуточно и независимо от погодных условий.
Действующий макет системы астронавигации был отлажен и готов к установке на самолет в начале 1952 года. В течение второй половины 1952 и первой половины 1953 года было совершено девять испытательных полетов самолета «Ил-12» по маршруту Москва-Даугавпилс.
Летчик должен был вести самолет так, чтобы стрелка индикатора сохраняла по возможности нулевое положение. Это означало, что самолет идет по трассе, указанной системой астрокоррекции. При выходе на цель на пульте штурмана и доске пилота загорался красный транспарант. Обязанностью штурмана было определение по земным ориентирам действительного положения самолета, благо полеты производились только в ясные ночи. Определив действительное положение по трассе полета в момент появления сигнала «цель», можно было определить погрешность, которую имеет система. Летные испытания блестяще подтвердили правильность принципиальных решений. За все время не было ни одного отказа, а ошибка навигации не превышала 7 км, что было очень хорошо для технологий сталинской эпохи.
В январе 1952 года Королев выступил на заседании Ученого совета с докладом, посвященным подведению итогов научно-исследовательских работ по теме крылатых ракет. В докладе предлагался проект двухступенчатой крылатой ракеты «ЭКР» с дальностью полета 8000 км. Первая ступень этой ракеты имела мощный жидкостный двигатель, с помощью которого должны были осуществляться вертикальный старт, разгон и набор высоты до момента разделения со второй ступенью. Вертикальный старт к тому времени был уже хорошо отработан на практике применения баллистических ракет и не требовал сложных стартовых сооружений. Вторая ступень составной ракеты была крылатой, а в качестве двигателя, который должен был работать на всем маршруте, предлагался сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный Двигатель конструкции Михаила Бондарюка. Расчеты показали, что при высоте полета в 20 км может быть получена требуемая дальность при скорости, в три раза превышающей звуковую.
Успешное проведение самолетных испытаний сняло все сомнения в работоспособности системы астрокоррекции. К этому же времени были получены и обнадеживающие результаты по экспериментам Бондарюка с воздушно-реактивными двигателями. Однако конструкторский коллектив Королева уже не мог в то время вести два направления сразу, и тогда Сергей Павлович принял решение о прекращении работ у себя и передаче всего задела в Министерство авиационной промышленности. Оно было закреплено Постановлением Совета Министров № 957–409 от 20 мая 1954 года.
* * *
В мае 1954 года разработка межконтинентальной крылатой ракеты была поручена двум авиационным конструкторским бюро. Более легкий вариант (весом 60 т) делал Семен Лавочкин в ОКБ-301, а более тяжелую (весом около 152 т) делал Владимир Мясищев в ОКБ-23. Научным руководителем этих проектов назначили Мстислава Келдыша.
Крылатая ракета Лавочкина получила название «Буря» и индекс «350» («Изделие 350», «В-350», «Ла-350»), а крылатая ракета Мясищева — «Буран» и индекс «40» («М-40»), Кроме того, стартовой ступени «Бурана» присвоили индекс «41», а маршевой — «42».
Обе ракеты имели сходные конструктивные схемы. Они были двухступенчатыми. И на «Бурю», и на «Буран» предполагалось устанавливать сверхзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели конструкции ОКБ-670 Михаила Бондарюка. Жидкостные двигатели стартовой ступени «Бурана» делало ОКБ-456 Валентина Глушко, а для «Бури» — КБ химического машиностроения под руководством Алексея Исаева.
Главным конструктором крылатой ракеты «Буря» Лавочкин назначил Наума 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 кг, что повлекло за собой изменения в конструкции и соответственно сказалось на сроках сдачи аппарата. Вес крылатой ракеты при этом значительно увеличился: стартовый вес достиг 95 т, вес маршевой ступени — 33 т.
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 км производилась расцепка ускорителей с маршевой ступенью. После этого полет корректировался с помощью системы астрокоррекции типа «Земля».
«Буря» летела с постоянной скоростью выше трех звуковых, на дальность в 8000 км. При подходе к цели ракета должна была совершить противозенитный маневр, поднявшись на высоту 25 км и оттуда резко спикировав на цель. На этом режиме происходило сбрасывание головного конуса с боезарядом.
Техническая документация для «Бури» была подготовлена в 1957 году, и вскоре началось 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.
При огромной скорости движения в стратосфере происходит нагрев поверхностей планера до температуры свыше 200 °C, что исключает возможность применения привычного дюралюминии в конструкция фюзеляжа и крыла. Поэтому на крылатых 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 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.
Летно-конструкторские испытания ракеты «Буря» начались 31 июля 1957 года на полигоне Капустин Яр. Удалось включить стартовый двигатель, но ракета так и осталась на пусковом столе — один из ускорителей не вышел на режим номинальной тяги и автоматика заблокировала команду «старт».
Первый пуск с наземной наводимой по азимуту стартовой установки (восьмиосная железнодорожная платформа, установленная на поворотной конструкции) состоялся 1 сентября 1957 года. При старте «Буря» оторвалась от пускового устройства, двигатели ускорителей сработали нормально, но из-за неполадок сработали реле системы управления и дали ложную команду на отделение газовых рулей ускорителей. Это, естественно, привело к потере управления ракеты, и она, совершив кувырок, взорвалась вблизи от стартовой позицией.
Во втором пуске ракета взорвалась в полете на 31-й секунде, в третьем — на 63-й секунде и в четвертом — на 81 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 км при скорости 3300 км/ч и на 1760 км при скорости 3500 км/ч соответственно.
В двенадцатом пуске на «Бурю» установили систему астронавигации, она пролетела 1315 км, далее последовали отказ систем воздушных датчиков и падение ракеты.
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 км. 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 км) 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 км 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 «космическая» ракета «Р-7», вышла на летные испытания новая межконтинентальная ракета «Р-16». Эти ракеты могли преодолеть любую противовоздушную оборону тех лет, имели высокую 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 академик Келдыш и министр обороны Малиновский.
Хрущев в ответ заявил, что эта работа бесполезна и поручил секретарю ЦК КПСС Фролу Козлову — второму после него 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 км в час. У нас ракеты теперь имеют скорость больше 20 000 км 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:
Было произведено еще четыре пуска «Ла-350». 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 1955–1957 годах в ОЕБ-301 велось предэскизное проектирование экспериментальной крылатой атомной ракеты с ядерным прямоточным воздушно-реактивным двигателем конструкция Бондарюка. Работы по проекту «375» не получили значительного развития — крылатая атомная ракета оказалась слишком большой.
На основе задела по «Буре» в бюро Лавочкина и Бондарюка шли работы по созданию воздушно-космического самолета и гиперзвукового прямоточного двигателя для него, но после смерти Лавочкина и эта программа была прекращена.
* * *
Альтернативный проект межконтинентальной крылатой ракеты, разрабатываемой в ОКБ-23 у Владимира Мясищева, получил название «Буран». Главным конструктором этого проекта был Георгий Назаров.
Крылатая ракета «40» («М-40») была аналогична по конструкции «Буре», но стартовый вес был заложен больший, так как предполагалось разместить более мощную и тяжелую боевую часть, оснащенную взрывными устройствами контактного и дистанционного типа — термоядерный заряд весом в 3400 кг.
Для старта и разгона маршевой ступени «42» («М-42») до скорости запуска сверхзвукового прямоточного двигателя планировалось использовать четыре ускорителя «41» («М-41») с жидкостными двигателями, разработанные на базе самолетных ускорителей «СУМ».
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. Именно при сборке крыла «Бурана» была впервые успешно применена технология сборки конструкций из титана, использованная в 1970-х годах при создании высотного бомбардировщика «Т-4» («Су-100»),
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 по методу конечных элементов.
«Буран» должен был стартовать вертикально с пусковой установки конструкции Новокраматорского машиностроительного завода. Через 83 секунды после взлета, на высоте 15 750 м и расстоянии около 19 км от места старта, производился сброс газовых рулей. В этот момент скорость полета достигала приблизительно 2700 км/ч и управление переходило к воздушным рулям.
Через 93 секунды после взлета, при достижении скорости полета 3380 км/ч, происходило выключение жидкостных ракетных ускорителей, а еще через 2 секунды, на высоте 18 100 м и расстоянии 28,7 км от места старта, — сброс ускорителей.
Через 101 секунду после взлета в работу включался сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель маршевой ступени.
Через 117 секунд, на расстоянии 49 км от места старта, ракета достигала вершины траектории участка выведения — 19 700 м. К этому моменту скорость полета снижалась до скорости крейсерского полета — 3280 км/ч, и в работу включалась система астронавигации, выдерживающая направление полета ракеты к цели.
По мере уменьшения веса маршевой ступени за счет выгорания топлива происходит постепенное возрастание высоты полета от 18 200 до 24 500 м при достижении района цели.
Участок свободного падения на цель головной части ракеты с боевым зарядом начинается с момента достижения ракетой заданных географических координат, когда астронавигационная система дает команду на отделение головной части. Это происходит на расстоянии приблизительно 50 км до цели, на высоте 24 540 м, через 2 часа 28 минут после старта.
После отделения головной части начинается ее неуправляемое свободное падение в район цели, которое длится 100 секунд.
Анализ конструктивных особенностей межконтинентальной крылатой ракеты, построенной в 1955 году (экземпляр для статических испытаний), проработка деталей второго экземпляра маршевой ступени позволили сотрудникам бюро Мясищева перейти к рассмотрению проекта «Бурана» с увеличенным боевым зарядом.
Постановлением Совмина № 1096-570 от 11 августа
1956 года и приказом министра авиационной промышленности № 453 на ОКБ-23 было возложено задание разработать, построить и предъявить на совместные с Министерством обороны летные испытания опытные образцы дальней крылатой ракеты «Буран-А» с новым боевым зарядом.
Ракета «Буран-А» не имела принципиальных отличий от ракеты «Буран» ни в отношении основных проектных параметров, ни в отношении аэродинамической компоновки. Несколько увеличилась длина корпуса ракеты, были повышены тяговые характеристики двигателей.
Летные испытания «Бурана» планировались на август
1956 года в Капустином Яре, но затем срок был перенесен. А в ноябре 1957 года последовал приказ сверху — прекратить все работы по теме «40». В то время конструкторское бюро Мясищева оказалось сильно загружено работой над стратегическим бомбардировщиком «М-50», и коллектив бюро 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…
* * *
Проработки по межконтинентальной крылатой ракете велись и в ОКБ-49 авиаконструктора Георгия Бериева. Проект получил название «Буревестник» и индекс «П-100».
Двухступенчатая крылатая ракета с жидкостными ракетными ускорителями и прямоточным воздушно-реактивным двигателем могла применяться как для нанесения ядерного удара, так и для ведения фотографической и радиотехнической разведки. Использование в варианте разведчика предусматривало два варианта: на предельную дальность, без возвращения, с передачей данных разведки по радиоканалу и с возвращением в точку старта и спасение отсека оборудования на парашютах.
Предполагалось, что радиус действия ракеты с возвращением 4000 км, а без возвращения — 8300 км.
В качестве межконтинентальной крылатой ракеты «Буревестник» проиграл баллистической ракете «Р-16», а как беспилотный разведчик проиграл конкурс принятому на вооружение в 1964 г. беспилотному разведчику ДБР-1 «Ястреб». В результате работы над «Буревестником» не вышли из стадии проектирования…