Боевая становится мирной
Посвящается памяти Главного конструктора Михаила Кузьмича Янгеля.В издании № 7 за 2000 г. была опубликована статья «Рабочая лошадка космодромов», посвященная ракете-носителю легкого класса — «Космос-3М». Пришло время поведать читателям о еще более ранней работе (сейчас совсем забытой) известного днепропетровского КБ «Южное»— самой первой отечественной ракете-носителе легкого класса, имевшей индексы 63С1 и 11К63 и открытое наименование «Космос-2».
В данной статье создатель говорит об данной ракете и воображает ее подробный чертеж, выполненный по натурному примеру, экспонируемому в Национальном центре космического образования Украины в г. Днепропетровске.
История данной ракеты-носителя (PH) ведется с 1960 г., в то время, когда вышло распоряжение правительства «О создании ракеты-носителя 63С1 на базе боевой ракеты Р-12, разработке и запуске 10 малых ИСЗ» (неестественных спутников Почвы). Это распоряжение утвердило программу космических изучений, предложенную КБ «Южное», которым тогда руководил академик, Основной конструктор Михаил Кузьмич Янгель.
Конструкторское бюро «Южное» было создано в 1951 г. при днепропетровском заводе № 586 по предложению С.П.Королева, в то время, когда в том месте начиналось производство первых баллистических ракет Р-1, Р-2, а в будущем Р-5. В 1953 г. М.К.Янгель был назначен Главным конструктором КБ, в задачу которого входило создание боевых ракетных комплексов на долгохранимых компонентах горючего для оружия ракетных армий стратегического назначения.
Первой собственной разработкой КБ стала баллистическая ракета средней дальности Р-12. Ее создание было начато по распоряжению правительства от 13 августа 1955 г. «О изготовлении и создании ракеты Р-12 (8К63)». Распоряжение предусматривало начало летно-конструкторских опробований в апреле 1957 г. и задавало дальность стрельбы в 2000 км.
Умелое КБ-586 в октябре выпустило откорректированный эскизный проект, предусматривающий применение технологической оснастки, имевшейся на «Южмаше» для ракет Р-5. Это и выяснило диаметр ракеты в 1,65 м и длину около 21 м. Для нее был использован четырехкамерный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) РД-214, созданный в ОКБ-254 под управлением Главного конструктора В.П.Глушко.
Двигатель применял высококипящие компоненты горючего — АК27И (27%-ный раствор азотного тетраоксида в азотной кислоте) и ТМ-185 (углеводородное горючее типа скипидара) с соотношением компонентов — 3,97. Тяга двигателя у почвы составляла 63,5 т, а в вакууме 73 т, давление в камерах сгорания — 43,6 атм, длительность работы — 130 с. Зажигание было химическое с применением пускового горючего ТГ-02, залитого в соответствующую магистраль.
Ракета Р-12 в первый раз имела всецело независимую инерциальную совокупность управления. Органами управления полетом являлись графитовые газовые рули. Ракета (сверху вниз) складывалась из боевой части, переходной юбки, бака окислителя, межбакового приборного отсека, хвостового отсека и бака горючего, со смонтированными на нем газовыми рулями и стартовыми опорами.
Применение двигателя РД-214 оказало влияние и на внешний вид ракеты — было нужно ввести коническую юбку-обтекатель в хвостовом отсеке, что оказало благоприятное влияние на устойчивость полета. Помимо этого, для данной цели был установлен и неподвижный аэродинамический стабилизатор.
«Сухие отсеки» имели классическую клепаную конструкцию, складывающуюся из обшивки и силового набора, для которых употреблялись алюминиевые сплавы В-95 и Д-16 соответственно.
Баки сварены из алюминиевого сплава АМг-6. Любой из них складывался из цилиндрической обечайки и двух сферических доньев. Обечайки образованы из колец, каковые, со своей стороны, сварены из изогнутых страниц сплава.
Материал в местах сварки, для компенсации ухудшения механических особенностей, имел утолщение, выполненное химическим фрезерованием.
Стартовый комплекс для Р-12, во многом подобный комплексу для ракеты Р-5, создало национальное специальное КБ «Спецмаш» под управлением Главного конструктора В.П.Бармина. Летно-конструкторские опробования Р-12 начались в июне 1957 г. на полигоне Капустин Яр и длились до декабря 1958 г. Всего было запущено 25 ракет.
Ракетный комплекс наземного базирования Р-12 в марте 1959 г. был принят на вооружение Советской Армии. Он послужил базой для нового вида армии — Ракетных армий стратегического назначения (РВСН). Распоряжение правительства об их организации вышло в декабре 1959 г. Первым командующим РВСН стал Основной маршал артиллерии М.И.Неделин.
Последующим этапом модернизации ракеты Р-12 была разработка шахтного варианта Р-12У, принятого на вооружение РВСН в январе 1964 г. Он отличался от базисной ракеты поменянной отсутствием бака и конструкцией окислителя аэродинамического стабилизатора. Всего за время серийного выпуска было произведено около 2500 ракет Р-12 и ее модификаций.
Последние из них были сняты с оружия в июне 1989 г. За это время они употреблялись не только на боевом дежурстве, но и для запусков моделей экспериментальных многоразовых орбитальных ракетопланов Бор-1 и Бор-2, для отработки совокупностей противоракетной обороны и для ракеты-носителя «Космос-2».
При проектировании ракеты-носителя 63С1 в качестве 1-й ступени была использована без каких-либо трансформаций Р-12У и создана новая 2-я ступень — С1.
Головной блок нового носителя складывался из спутника и носового обтекателя ДС-1, фактически 2-й переходной фермы и ступени.
Для 2-й ступени был использован созданный в научно-производственном объединении «Энергомаш» под управлением В. П. Глушко ЖРД РД-119. В двигателе использовалась экзотическая топливная пара — жидкий кислород и несимметричный диметил-гидразин, с соотношением 1,5.
Это вкупе с большим давлением 78,9 атм. в камере сгорания разрешило возможность получить довольно высокий удельный импульс — практически 3500 Н*с/кг что и сейчас приводит к уважению. Длительность работы двигателя 260 с, тяга в пустоте 10,5 т. Запуск двигателя осуществляется пиротехническими средствами. Разделение ступеней «горячее», другими словами двигатель 2-й ступени запускается до завершения работы двигателя 1-й ступени.
Для управления полетом ступени употребляется отработанный в турбонасосном агрегате газ, что истекает через три пары неподвижных сопел, снабженных газораспределительным устройством. Помимо этого, часть этого газа употребляется для наддува баков.
Вторая ступень PH включает в себя переходный отсек, бак окислителя, приборный отсек, бак горючего, хвостовой отсек и соединительную ферму с тепловой защитой бака окислителя 1-й ступени.
Любой бак складывается из ровной цилиндрической обечайки и двух сферических доньев, сваренных из страниц алюминиевого сплава АМr-6. «Сухие отсеки» имеют классическую клепаную конструкцию из алюминиевых сплавов В-95 и Д-16 (обшивка и силовой набор соответственно). Переходный отсек рекомендован для размещения рамы под установку отдельных приборов и космического аппарата. В приборном отсеке расположены устройства управления, имевшие тогда большие габариты.
Для этого в корпусе отсека сделано четыре громадных люка для доступа и монтажа к устройствам.
Двигатель РД-119 размещен в хвостовом отсеке, а на нижнем его торце — сопла совокупности управления. К нижнему силовому шпангоуту болтами крепится трубчатая соединительная ферма. Она помогает и для свободного прохода газов при запуске ЖРД 2-й ступени.
К ее нижнему поясу крепится тепловая защита бака окислителя 1-й ступени, сделанная из асботекстолита и имеющая вид диска с профилированной в виде конуса центральной частью. При разделении ступеней ферма остается на 1-й ступени.
Протяженность PH «Космос-2» составила 29,95 м, стартовая масса 49,4 т. Она способна выводить нужный груз массой 450 кг на стандартную орбиту. Для запуска КБ неспециализированного машиностроения создало два вида стартовых комплексов — наземный и шахтный.
Летные опробования были начаты в октябре 1961 г. с шахтной пусковой установки в Капустином Яру. Первые два запуска были неудачными. Третий пуск, 16 марта 1962 г принес успех. Ракета-носитель вывела на орбиту, близкую к расчетной, спутник ДС-2, что взял открытое наименование «Космос-1». До конца 1965 г было выведено на орбиту 22 ИС3 научного и хозяйственного назначения.
К этому времени на космодроме Плесецк был выстроен наземный стационарный стартовый комплекс «Радуга».
Ракета-носитель «Космос-2», созданная для шахтного варианта, имела низкую ветровую устойчивость. Исходя из этого по окончании установки на комплексе она закрывалась особой башней обслуживания высотой около 45 м. Первый пуск с этого комплекса был произведен 16 марта 1967 г. Всего осуществлено 163 запуска PH «Космос-2». Из них удачно— 144. Всего на околоземную орбиту выведено 145 ИС3, среди них и по программе «Интеркосмос».
Последний запуск со стартовой площадки Капустин Яр состоялся 19 апреля 1974 г. с ИС3 «Интеркосмос-8», а последний — с Плесецка — 18 июня 1977 г. с ИС3 «Космос-919».
В будущем эксплуатация PH «Космос-2» была закончена, в связи с принятием на вооружение более идеальной и замечательной ракеты «Космос-ЗМ». Это кроме этого было обусловлено сложностью эксплуатации PH «Космос-2», связанной с обилием разных компонентов ракетного горючего и газов для заправки ракеты.
Рекомендации моделисту Ракета-носитель «Космос-2» может стать прототипом для летающей модели-копии, имеющей высокие характеристики для успешного выступления на соревнованиях (в классе S7 на реализм полета).
Такая модель по своим летно-техническим чертям будет очень близка к размещённой в издании № 7 за 2000 г. модели-копии PH «Космос-3М».
Равно как и в том месте, возможно советовать для моделирования PH «Космос-2» масштаб 1:40, что разрешит применять двигатели и конструктивную схему модели-копии «Космос-ЗМ». Наряду с этим модель получается маленькая и легкая. Но так как правильно соревнований стартовая масса модели в классе S7 может доходить до 1 кг, то масштаб возможно увеличен.
Предварительные расчеты говорят о том, что возможно применять масштаб 1:25, а для 1-й ступени четыре двигателя МРД 20. Принципиальное отличие будет лишь а обеспечении устойчивости 2-й ступени. Советую применять вариант конструкции хвостового и переходного отсеков, примененный в модели-копии PH «Альянс-У2», размещённой в издании № 11, 2002 г. и № 5, 2003 г.
Технические данные PH «Космос-2»
Протяженность, м ………………………………………………………………29,625
Большой диаметр, м……………………………………..2,003
Стартовая масса, т…………………………………………………..49,4
Нужный груз, кг………………………………………………………450
Протяженность 1-й ступени, м…………………………………………….18,615
Диаметр баков, м……………………………………………………..1,65
Сухая масса, кг……………………………………………………….3150
Тяга ЖРД:
у земли, т………………………………………………………………63,5
в вакууме, т……………………………………………………………..73
Длительность работы, с……………………………………130
Протяженность 2-й ступени, м………………………………………………10,63
Сухая масса, т………………………………………………………….0,84
Тяга ЖРД, т………………………………………………………………10,5
Длительность работы, с……………………………………260
В. МИНАКОВ, инженер
Литература
1. И. Афанасьев.
Р-12 «сандаловое дерево».— Приложение к изданию «М-Хобби». Вып. №9, 1997.
2. Ю.В.Паутницкий и др.
Отечественные ракеты-носители.— СПб., Изд. центр ГМТУ, 1996.
3. С.П.Уманский Ракеты-носители. Космодромы. — М., «Рестарт Плюс», 2001.