Лев Андреев - Янгель: Уроки и наследие
Не менее сложным оказался вопрос, когда с целью облегчения конструкции распорного шпангоута приняли решение делать профиль пустотелым. Вначале договор на изготовление заключили с металлургическим заводом в городе Сетунь. Не возражали опробовать технологию их получения и на заводах в Ступино и Куйбышеве, но при этом они никаких обязательств на себя не брали. Причину такого отношения не скрывали.
Вам только пообещай — потом за горло возьмете.
Поскольку сроки отработки и изготовления профилей были жесткими, об этом доложили Главному:
— Давайте всем, кто берется. Главное — кто быстрее освоит, — резюмировал Михаил Кузьмич.
Заводы начали изготавливать оснастку для получения профилей. Лучше спорилось дело в Куйбышеве. Директор металлургического завода выразил желание лично переговорить по этому вопросу с М.К. Янгелем. Такая встреча двух руководителей была организована в Москве. Михаил Кузьмич умел зажечь, заинтересовать работой любого. Реакция после личного контакта последовала незамедлительно. Директор дал своим службам строжайшее указание: опробовать прессование пустотелого профиля в самое ближайшее время. Вскоре в Днепропетровск самолетом была доставлена первая партия профилей.
В результате возник новый вопрос, на сей раз у плановиков: а что делать с договорами, заключенными с другими заводами?
— Им нужно платить, они нам еще будут нужны. — Таково было указание Главного, когда к нему обратились за решением.
Большую роль в создании совершенных конструкций силовых отсеков ракет сыграло широкое внедрение химического фрезерования днищ и различного рода законцовок для передачи нагрузок от одного силового элемента на другой. Это позволило реализовывать в проектах решения, обеспечивавшие минимальный вес создаваемого узла с высокой удельной прочностью, характеризуемой массой, затрачиваемой для получения единицы несущей способности конструкции.
Одна из сложных проблем, которую пришлось решать при проектировании корпуса ракеты Р-12, была связана с созданием силовой схемы приборного отсека. Необходимость доступа к приборам в процессе наземной эксплуатации потребовала наличия четырех симметрично расположенных люков, занимавших более половины длины окружности обвода ракеты. По сути, силовая конструкция, воспринимавшая нагрузку от бака окислителя и передававшая ее на бак горючего, представляла собой четыре отдельные панели.
Высокую весовую отдачу при таком решении удалось достигнуть за счет развитой подкрепленной панели, закрытые профили которой получались штамповкой из листа и имели ту же толщину, что и обшивка. Размеры всех элементов поперечного сечения профиля и расстояние между стрингерами были одного порядка, что и привело к равнопрочности всего сечения панели. Обшивка соединялась со стрингерами с помощью заклепок и в процессе нагружения не теряла устойчивости. Найденное удачное решение в дальнейшем не получило развитие, поскольку с увеличением диаметра ракет удельный вес люков уменьшался. Это позволило применять прессованные стрингеры, изготавливаемые более индустриальными методами по сравнению со штамповкой из листа.
Для предохранения от внешних воздействий и придания обтекаемой аэродинамической формы двигатель и его системы защищаются специальным отсеком, за которым, как уже было сказано выше, вследствие его расположения в корпусе ракеты, прочно закрепилось название "хвостовой". Одновременно он выполняет и силовую функцию, передавая вес ракеты на пусковое устройство. Для этой цели на его нижнем торце устанавливаются четыре опорных кронштейна. Вертикализация ракеты осуществлялась с помощью ответных винтовых опор стартового стола. Опорные кронштейны ракеты Р-12, на которой управляющими органами являлись газовые рули, служили одновременно и для крепления последних, а также и рулевых машинок, приводивших в действие газовые рули. Конструктивно хвостовой отсек ракеты Р-12 представлял клепаную конструкцию, силовой набор которой изготавливался из сплава В-95, обшивки из Д-16Т и состоял из цилиндрической и конической частей.
Определенные трудности всегда связаны с креплением двигательной установки в корпусе ракеты. Обычно для этих целей служит стержневая конструкция — рама, играющая роль переходного отсека между корпусом и ракетой.
Впервые принятая на ракете Р-12 конструкция четырехкамерного двигателя позволила произвести его компоновку непосредственно на корпус, исключив традиционную раму. Передача четырех сосредоточенных сил от камер двигателя потребовала создания специального силового кольца — развитого шпангоута сборной конструкции, ставшего частью корпуса хвостовой части ракеты. Однако эта удачная силовая завязка в дальнейшем не применялась, так как конструкция двигателей не позволяла ее осуществить.
На ракетах Р-14 и Р-16 вновь вернулись к схеме крепления с помощью двигателя рамы, как это было принято в конструкциях С.П. Королева. Однако на ракете Р-16 в отличие от применявшейся схемы, когда рама по отношению к двигателю направлена вперед и работает на сжатие, была принята схема рамы, направленной назад. При такой компоновке стержни нагружались растягивающими усилиями. За счет этого удавалось существенно сократить длину корпуса хвостового отсека. А стержни, работающие на растяжение, позволяли более полно использовать прочностные характеристики материала, поскольку сжатые рамы теряют устойчивость вследствие малой жесткости на кручение при достаточно низком уровне напряжений.
На ракетах Р-12 и Р-14, как и на королевской Р-5, на хвостовом отсеке устанавливались четыре аэродинамических стабилизатора. В дальнейшем от них отказались. На этих же ракетах исполнительными органами системы управления служили газовые рули, находившиеся в струе газового потока двигателя. Они доставляли много хлопот в эксплуатации. Поэтому на ракете Р-16, как и на всех последующих, исполнительными органами системы управления стали качающиеся малогабаритные рулевые двигатели.
Решения конструктивно-силовых схем, найденные при создании ракет первого поколения, послужили фундаментом для проектирования следующих поколений ракет. Преемственность этих решений прослеживается при анализе особенностей их конструкций.
Как отрабатывались системы
Созданные в конструкторском бюро "Южное" и принятые на вооружение ракеты отличались высокой надежностью в эксплуатации. Это стало возможным благодаря всесторонней, тщательной и комплексной отработке узлов и агрегатов в лабораторных условиях и на специальных стендах, целью которой являлось подтверждение правильности принятых решений.
