Ракета, ставшая лабораторией
«Мы должны взять ракету для ПВО в течение года» — эта фраза, сказанная Сталиным в первых числах Августа 1950 года выяснила пути и подходы в ответе непростой военно-технической неприятности — создания зенитной ракетной совокупности для ПВО Москвы, взявшей наименование «Беркут».
Проектирование зенитных управляемых ракет (ЗУР) для «Беркута» в сентябре 1950 года было поручено ОКБ-301 С.А.Лавочкина, известного своими истребителями.
Забранный с первых же месяцев темп работ был очень высок — уже в середине марта 1951 года в КБ-1, ставшем головным разработчиком совокупности, состоялась защита эскизного проекта ЗУР В-300 (заводское обозначение «205»), В базу ее конструкции были положены идеи, реализованные еще в годы войны германскими конструкторами при создании ЗУР «Вассерфаль». Как и последняя В-300 была выполнена одноступенчатой, с предполагаемой массой около 3500 кг, а ее старт должен был производиться вертикально со особого пускового стола.
Двигательная установка «205-й» представляла собой трудившийся на двухкомпонентном горючем четырехкамерный ЖРД СОЭ-29, созданный в ОКБ-2 НИИ-88 под управлением А.М Исаева.
Летом 1951 года были начаты летные опробования В-300 на полигоне Капустин Яр. Спустя год начались опробования ракеты в замкнутом контуре управления, а 26 апреля 1953 года В-300 в небе над Капустиным Яром в первый раз стёрла с лица земли воздушную цель — самолет-мишень бомбардировщик Ту-4.
Но ракета у Лавочкина оказалась практически втрое тяжелее американского аналога — зенитной ракеты для комплекса «Найк-Аякс» сообщения о пусках которой стали систематично оказаться с осени 1951 года.
Меры для исправления этого недочёта в ОКБ-301 само собой разумеется предпринимались но далеко не самые действенные Для радикальных мер сопряженных со большим техническим риском, следовало в первую очередь отказаться от формулы Сталина — «ракету для ПВО создать в течение года»: заменить год на два, в противном случае и на три…
направляться подчернуть, что работы по таковой «трехлетней» схеме в КБ Лавочкина кроме этого велись — эти ракеты взяли обозначение В-500 и В-600
В-500 (заводской индекс «220») предназначалась для поражения самолетов летящих со скоростью до 1000 км/час на высоте до 20—25 км В соответствии с заданием, эта ракета должна была иметь наклонную дальность стрельбы 30 км, достигать высоты 20 км за в 60 сек и маневрировать на данной высоте с перегрузкой до 2 единиц.
Стартовая масса В-500 предполагалась в 1300 кг, масса боевой части кумулятивного действия — 100 кг.
Перспективность разрабатываемой ракеты к июлю 1951 года была подобающим образом оценена и скоро к данной работе подключили дополнительные силы. Но в связи с трансформацией КБ-1 требований к длительности активного участка полета ракеты ОКБ-301 было предложено создать ракету с всецело активным полетом до цели.
Эта работа длилась до апреля 1952 года, в то время, когда КБ-1 достигло более больших удач, где по подобным требованиям разрабатывалась ракета 32Б (ШБ) С этого времени в ОКБ-301 началось проектирование ЗУР В-600 предполагавшейся стартовой массой 1600 кг и массой боевой части 120 кг Но к концу 1952 года эти работы были кроме этого приостановлены
Параллельно с ОКБ-301 все это время собственную зенитную ракету создавали и в КБ-1, где В-300 сначала работ не воспринималась как окончательное слово техники.
Для новых зенитных ракет в КБ-1, еще до первого пуска В-300, был создан особый конструкторский отдел № 32. Ведущая роль в новом отделе была отведена бывшим работникам КБ Поликарпова Дмитрию Николаю и Томашевичу Зырину.
Управлением КБ-1 была оказана большая помощь новому отделу — из последовательности организаций им была передана техдокументация по ракетам разного назначения, образцы уже изготовленных ракет: работники отдела всегда присутствовали при опробованиях В-300 в Капустином Яре. Итог данной помощи сказался скоро.
Уже к концу 1951 года в КБ-1 полным ходом велись работы по созданию двух новых ракет — зенитной 32Б (ШБ) и авиационной К-5 (ШМ), либо, как их именовали сами разработчики, «Ш — громадная» и «Ш — малая».
Официально ШБ не заявлялась как соперник В-300 в совокупности «Беркут», не смотря на то, что ее расчетная дальность действия 30—32 км и высота полета 20—21 км всецело вписывались в характеристики данной совокупности.
Первое время о ней говорилось лишь как о ракете будущего — так как в том, что зенитных ракет потребуется еще много, сомнений ни у кого не было. Исходя из этого занимающиеся данной работой в КБ-1 сотрудники не были связаны по ногам и рукам, как создатели В-300, «почасовыми» графиками развёртывания и разработки испытаний серийного производства ракеты
Изначально ШБ проектировалась как двухступенчатая ракета— маршевая ступень и ускоритель.
Применение аналогичной схемы разрешало ракете стартовать с наклонной направляющей пусковой установки и существенно сократить утраты энергии ракеты если сравнивать с вертикальным разворотом и стартовым разгоном в сторону цели. Для реализации наклонного старта была спроектирована особая поворотная пусковая установка 140Е с изменяемым углом подъема направляющей.
Ускоритель ШБ воображал собой твердотопливный двигатель ПРД-10, что должен был разгонять ракету до сверхзвуковой скорости и отделяться по окончании окончания работы. Ускоритель, тяга которого составляла около 20 тс, создавался под управлением Ивана Картукова в КБ-2 завода № 81.
Попет ракеты по окончании отделения ускорителя обеспечивался маршевым ЖРД С2.168Б, что разгонял ракету до большой скорости около 800 м/с Разработку этого двигателя осуществляли под управлением Алексея Исаева в ОКБ-2 НИИ-88.
Применение двухступенчатой схемы ракеты разрешило существенно снизить требования к ее маршевому двигателю.
Ввиду того, что он сейчас не должен был отрывать ракету от почвы, соответственно он мог иметь и не столь громадную тягу — хватало величины 1300 кгс вместо 9000 кгс для В-300. В следствии удалось заметно уменьшить массу двигательной установки. Дополнительному понижению массы ракеты содействовало размещение отсека аппаратуры между маршевым двигателем и баками и исполнение блока «Б» (блок управления автопилота, блоки радиоуправления и радиовизирования и блок питания) в виде «моноблока».
Еще одним новшеством стало применение на ракете мультикумулятивной боевой части, весившей 118 кг и складывавшейся из 108 кумулятивных зарядов. В совокупности все это разрешило практически на порядок сократить на ракете запасы компонентов горючего, в качестве которых употреблялись ТГ-02 «узка» и азотная кислота АК-20Ф, при обеспечении исполнения требований по высотам и дальностям перехвата целей.
Результатом принятых при разработке ШБ прогрессивных проектных ответов стало сокращение ее стартовой массы до 1354 кг, фактически равной массе американской ЗУР «Найк-Аякс». Одновременно с этим ШБ имела последовательность неспециализированных линия с В-300: обе ракеты применяли аэродинамическую схему «утка», а для подачи компонентов горючего в двигатель употреблялась вытеснительная совокупность посредством сжатого воздуха.
Не смотря на то, что направляться подчернуть, что на первых этапах проектирования ШБ для нее в ОКБ-2 НИИ-88 рассматривалась и более прогрессивная турбонасосная совокупность подачи.
Уже весной 1952 года статус работ по ШБ был существенно поднят — благодаря активному влиянию куратора процесса создания «Беркута» Лаврентия Берии. По его указанию изготовление первых ракет ШБ для опробований в Капустином Яре было поручено одному из лучших в то время в стране ракетных фабрик — Умелому заводу № 88 в Подлипках.
Приоритетность данной работы для завода была столь велика, что оказала влияние на сроки изготовления тут первых баллистических ракет. Подобное ускорение разрешило уже летом 1952 года начать стендовые опробования стартового ускорителя ШБ, а к Январю приступить к летным опробованиям ракеты. Вот с этого момента у В-300 и показался важный соперник.
Для первых независимых пусков в КБ-1 подготавливалось два варианта ШБ, обозначавшихся Б-44 и Б-45. Вариант Б-44 был оснащен автопилотом, самописцами и предназначался для изучения вопросов поведения ракеты на протяжении старта и в независимом полете. На нем кроме этого планировалось изучить процесс работы и аспекты ускорителя его отделения от маршевой ступени. Вариант Б-45 планировался для следующего этапа опробований — изучения поведения ракеты в управляемом полете.
Б-45 имел на борту радиоаппаратуру, программный механизм и телеметрическое оборудование для выдачи в полете команд управления.
Пуски ракет ШБ первых вариантов были осуществлены в конце 1952 года, и в их ходе был задействован центральный радиолокатор «Беркута», захватывавший и сопровождавший ракеты по отраженному от их корпуса сигналу.
Но к этому времени уже было издано постановление о начале серийного производства В-300 сходу на нескольких фабриках.
Для создателей ШБ оставался последний шанс — подготовить собственную ракету к этапу опробований по перехвату воздушных целей в один момент с В-300. Предпринятые в те месяцы дополнительные меры для предстоящего ускорения работ по ШБ отличались радикальностью. Среди другого управление КБ-1 показало интерес к занимавшемуся ракетной тематикой химкинскому ОКБ-293 М.Р. Бисновата: уже 19 февраля 1953 года было выпущено правительственное распоряжение, в соответствии с которым ОКБ-293 стало частью КБ-1.
В самом КБ-1 все подразделения, занимавшиеся разработкой системы наведения и бортового оборудования ракеты ее на цель, были объединены в одно. Задача, которая была поставлена перед ними, — решить в малейшие сроки все вопросы, которые связаны с обеспечением опробований ШБ в составе опытного образца «Беркута».
Ракета ШБ (вариант Б-80):
1 — ПВД: 2 — крышка люка отсека радиовзрывателя (РВ); 3 — передающая антенна РВ; 4 — руль; 5 — крышка люка отсека боевой части (БЧ); 6 — приємная антенна РВ; 7 — передний бугель; 8 — крыло; 9 — замок крепления ускорителя ПРД-10; 10 — электрожгут запуска ПРД-10; 11 крышка люка приборного отсека; 12 — упорный конус ускорителя; 13 — крышка люка для установки пиропатронов ускорителя; 14 — задний бугель; 15 — тяга элерона стабилизатора; 16 — антенна радиовизирования; 17 — РВ; 18 — ось руля; 19 — пневматическая рулевая машинка; 20 — БЧ; 21 — дренажный клапан бака горючего; 22 — заборник горючего; 23 — бак горючего; 24 — дренажная горловина окислителя; 25 — заправочная горловина окислителя; 26 — заборник окислителя; 27 — арматура воздушного аккумулятора давления (ВАД); 28 — ферма крепления ВАД; 29 — ВАД; 30 — бортразъем; 31 — ампульная батарея; 32 — преобразователь тока; 33 — пусковые клапаны ЖРД С2.168А; 34 — антенна радиоуправления; 35 — воспламенитель ускорителя; 36 — элерон стабилизатора; 37 — поддерживающий ролик; 38 — заглушка; 39 — сменный вкладыш сопла; 40 — диафрагма; 41 — топливная шашка; 42 — пиропатрон; 43 — ЖРД С2.168А; 44 — пневматическая рулевая машинка; 45 — моноблок управления
Но ни к стрельбам по уголковым отражателям, ни к завершающему этапу опробований — стрельбам по самолетам-мишеням ракета КБ-1 опоздала.
Совсем же судьбу ШБ, выполнившей к середине июня 1953 года 15 пусков, предрешили политические события весны — лета 1953 года — смерть И.В.Сталина, арест Л.П. его сына и Берии. Расстановка сил в области создания ракетных средств ПВО в считанные семь дней радикально изменилась…
По окончании последовательности перестановок в управлении КБ-1 в сентябре 1953 года была организована новая структура предприятия, в которой были снова поделены эксперты, занимавшиеся ШБ. Однако работы по ней были продолжены, а ее главным конструктором был назначен Дмитрий Томашевич.
В осеннюю пору 1953 года наконец состоялись пуски ракеты с полным набором аппаратуры, и к Январю общее число пусков разных вариантов ШБ (уже известных Б-44 и Б-45, и телеметрических Б-75 и Б-115 и боевых Б-80 и Б-120) достигло 35.
Предстоящие работы по ШБ были тесно связаны с созданием 20 ноября 1953 года Особенного конструкторского бюро № 2 (МКБ «Факел»), базу которого составили эксперты ОКБ-1 и КБ-293.
Томашевич получила должность главы бригады проектов ОКБ-2, Зырин — главой конструкторского отдела, а возглавил новую организацию Петр Грушин, что трудился до того времени первым помощником Лавочкина.
Взяв в наследство от КБ-1 фактически готовую ракету, Грушин решил распорядиться ею по-хозяйски, потому, что к тому времени на различных этапах изготовления на заводе № 88 пребывало еще практически пятьдесят экземпляров разных вариантов ШБ.
Само собой разумеется, об применении ШБ в составе «Беркута» речи уже не шло — к тому времени фабрики успели выпустить пара тысяч В-300, а в ОКБ-301 доходили к концу работы по исполнению ее модернизации. Не годилась ШБ и для применения в составе транспортируемой зенитно-ракетной совокупности С-75, ракету для которой под обозначением 1Д предстояло разрабатывать ОКБ-2.
В первые же семь дней работы ОКБ-2 Грушин досконально изучил все вероятные нюансы предстоящего применения ШБ и остановился на варианте «летающей лаборатории». Эта идиома, использующееся в большинстве случаев по отношению к самолетам, идеально характеризует задачи, возлагавшиеся на ШБ. Ответ, принятое Грушиным, выяснилось самый рациональным — у проектировщиков ОКБ-2 в считанные месяцы начали появляться ответы на собственные вопросы, у конструкторов — на собственные.
Кроме этого в их опытах были задействованы испытательные службы и опытное производство ОКБ-2.
Последовательность экспериментальных работ, совершённых с ШБ, разрешил экспертам ОКБ-2 избежать многих неточностей. Так, на ШБ был в первый раз опробован в полете механизм трансформации передаточного числа (МИПЧ), благодаря которому согласовывались углы отклонения рулей ракеты с размерами действующего на нее в полете скоростного напора.
Эта неприятность появилась в связи с достижением ракетами и самолётами высоких сверхзвуковых скоростей полета. Наряду с этим выяснялось, что рули, спроектированные для сверхзвуковой ракеты, не хватает действенны для управления ее перемещением на дозвуковой скорости, и напротив, что существенно снижало точность управления ракетой.
Гармонию в процесс управления ракетой и был призван внести МИПЧ И как раз в ШБ был в первый раз испытан данный достаточно сложный механизм, отыскавший в будущем себе место на 1Д и на всех последующих вариантах ракет, употреблявшихся в составе С-75.
Вторым изучением, выполненным посредством ШБ, стали летные опыты по выяснению недостатков и достоинств выбранной для 1Д обычной аэродинамической схемы.
С целью этого на одном из вариантов ШБ в дополнение к крыльям были установлены как передние рулевые поверхности («утка»), так и задние («обычная» схема). Оказалась собственного рода ракета-триплан. В совершённых экспериментальных пусках управление ракетой при работе ускорителя осуществлялось передними рулями, а по окончании его сброса — задними.
В этих пусках были проверены управляемость и устойчивость ракеты аналогичной аэродинамической схемы, выяснено действие на ее полет раздражающих моментов по крену. Это явление, взявшее тогда обозначение «косая обдувка» и связанное со скосом потока за первыми попадающими в него аэродинамическими поверхностями, в те годы еще лишь начинало исследоваться.
В ряде экспериментальных пусков на ШБ устанавливались особые датчики, предназначавшиеся для измерений температуры ее корпуса в ходе довольно непродолжительного сверхзвукового полета.
Проводились опробования ШБ и с поменянной конструкцией стартового ускорителя. Начальный вариант ПРД-10 для работы в диапазоне температур от минус до плюс 50°С должен был комплектоваться сопловыми вкладышами четырех типоразмеров.
Изменение конструкции, выполненное в ОКБ-2, пребывало в установке в сопле двигателя особого устройства — «груши», перемещением которой легко регулировались размеры критического сечения сопла без трудоемкой смены вкладышей. Это разрешало получать большей стабильности черт работы ускорителя при разных условиях внешней среды. В первый раз эта конструкция была удачно испытана в полете 5 апреля 1955 года, на протяжении 71-го пуска ШБ.
По окончании проведения еще двух аналогичных пусков дорога «грушам» на ракетах Грушина была открыта. В будущем это устройство было использовано на одной из модификаций ракет совокупности С-75 и на ракетах совокупности С-125.
Последний, 74-й по счету пуск ШБ (по программе «ракета-триплан») был произведен 16 апреля 1955 года.
Предстоящие опыты с данной ракетой теряли суть; на полигоне подготовилась к первому пуску 1Д — первая ракета ОКБ-2.
Оставшиеся же неизрасходованными ШБ были переданы в качестве наглядных пособий в учебные заведения, где на них обучались инженеры и будущие конструкторы-ракетчики. А простоявшая на полигоне пара лет без дела пусковая установка 140Е в осеннюю пору 1958 года еще раз была использована по собственному прямому назначению.
В те дни с нее было произведено пара пусков ракет В-600 ОКБ-2, предназначавшихся для применения в составе ЗРК С-125.
Описание ракеты
По внешнему виду ракета ШБ представляла собой тело вращения громадного удлинения.
В носовой части ракеты установлены четыре руля, а в хвостовой — четыре крыла (схема «утка»). Рули находятся в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а крылья — в двух взаимноперпендикулярных диаметральных плоскостях под углом 45 градусов к горизонту. Два крыла (№ 2 и № 4) оснащены элеронами.
К передней части ускорителя крепился упорный конус, через что ускоритель передавал упрочнения на маршевую ступень.
Два стабилизатора были оснащены элеронами, управление которыми производилось механической связью от элеронов крыла.
Корпус маршевой ступени воображал собой монокок с трудящейся обшивкой и складывался из пяти отсеков, состыкованных между собой болтовыми соединениями.
В отсеке № 1 размещалась аппаратура радиовзрывателя.
На поверхности отсека расположены четыре приемных антенны взрывателя под углом 45 градусов к горизонту.
На отсеке № 2 устанавливались рули. В передней его части расположены блок автопилота и рулевые машинки, а в задней — боевой заряд.
На протяжении корпуса отсека снаружи смонтированы четыре передающие антенны радиовзрывателя. В телеметрических вариантах ШБ вместо боевой части устанавливалась так называемая «этажерка» с аппаратурой радиотелеметрии.
В отсеке № 3 размещены бак для горючего (ТГ-02) и окислителя (азотная кислота АК-20Ф), баллон сжатого воздуха (с большим рабочим давлением 255 атм.) и воздушно-арматурный блок.
В отсеке № 4 установлены комплексный блок (блок управления автопилота, блоки радиоуправления и радиовизирования и блок питания РБУ), рулевая машинка управления элеронами крыла и стабилизатора, бортовые разъемы, трубопроводы и электропроводка. На заднем шпангоуте отсека крепился маршевый двигатель.
Отсек № 5 воображал собой обтекатель маршевого двигателя.
В задней части отсека — кольцевая антенна радиоуправления.
Отсек № 6 — упорный конус ускорителя, который связан с маршевой ступенью при помощи 4 замков. На боковой поверхности конуса расположены окна для выхода газов маршевого двигателя.
Главные материалы, примененные в конструкции ракеты; дюралюминий (обшивка, прессованные профили-стрингеры) и электрон (обшивка, литые шпангоуты).
Боевая часть ракеты кумулятивного действия складывалась из 108 одиночных кумулятивных зарядов: 9 последовательностей по 12 зарядов в каждом. Для обеспечения равномерного распределения кумулятивных струй по всей территории поражения одиночные заряды расположены на центральной несущей трубе по спирали, со смещением на угол 2,5 градуса от направления оси ракеты.
В один момент крайние последовательности зарядов имели наклон 2 градуса к оси ракеты в сторону центра заряда. Это обеспечивало концентрированную полосу поражения на расстоянии до 60 м. На данном расстоянии боевая часть снабжала поражение авиационной брони толщиной до 10 мм, воспламенение всех видов жидкого горючего и подрыв снарядов. Масса снаряженной боевой части составляла 118 кг.
Характеристики ракеты ШБ (вариант Б-80)
Протяженность ракеты, мм (без трубки ПВД)………………………….7818
Протяженность маршевой ступени, мм…………………………………..6000
Диаметр ускорителя, мм …………………………………………….650
Диаметр маршевой ступени, мм…………………………………500
Размах крыльев маршевой ступени, мм……………………1450
Размах рулей, мм……………………………………………………….860
Размах стабилизаторов ускорителя,мм……………………..2000
Стартовая масса ракеты, кг…………………………………… 1354,4
Масса маршевой ступени, кг………………………………………740
Большая скорость полета, м/с……………………………800
Большие поперечные перегрузки, ед…………………….9
Большая высота полета, км…………………………….19,93
Большая наклонная дальность, км……………………30,8
Характеристики ускорителя ПРД-10
Тяга, кгс…………………………………………………… 13 500—19 960
Время работы, с………………………………………………….3,5—4,3
Масса снаряженного ускорителя, кг…………………………….525
Масса конструкции, кг…………………………………………………215
Характеристики маршевой двигательной установки С2.168А
Тяга:
у почвы, кгс…………………………………………………………….1170
на высоте 4000 м, кгс……………………………………… 1250+/-70
Удельный импульс у почвы, сек…………………………………216
Массы компонентов:
горючего ТГ-02, кг………………………………………………………66
окислителя АК-20Ф, кг………………………………………………239
Время работы, с………………………………………………………..57
В. КОРОВИН