Борис Черток - Книга 1. Ракеты и люди
При летных испытаниях ракет Р-11 было две аварии, которые обобщали формулировкой «отказ автомата стабилизации». Но что, где и почему отказало, наши скромные телеметрические возможности раскрыть не могли. Мы видели только, что команды с гироприборов шли, а рулевые машины начинали вытворять нечто необъяснимое.
Первая из этих аварий по счастливой случайности, которых у нас уже было на счету довольно много, обошлась без жертв.
В апреле 1953 года в цветущей и благоухающей весенними ароматами заволжской степи на полигоне Капустин Яр начались летные испытания первого этапа Р-11. На первые испытания новой тактической ракеты на высококипящих компонентах прилетел Неделин и с ним свита высоких военных чинов.
Пуски производились со стартового стола, который устанавливался прямо на грунт. В километре от старта в направлении, обратном полету, рядом с домиком ФИАН установили два автофургона с приемной аппаратурой телеметрической системы «Дон». Этот наблюдательный пункт громко именовали ИП-1 – первый измерительный. К нему собрались все автомашины, на которых приехали на пуск гости и техническое руководство. На всякий случай начальник полигона Вознюк приказал отрыть перед пунктом несколько щелей-укрытий.
В мои обязанности на пусках Р-11 уже не входила связь из бункера и сбор докладов о готовности с помощью полевых телефонов. После окончания предстартовых испытаний я с удовольствием расположился на ИПе в ожидании предстоящего зрелища. Никому и в голову не приходило, что ракета может полететь не только по трассе вперед в направлении на цель, но и в противоположную сторону. Поэтому в щелях было пусто, все предпочитали наслаждаться солнечным днем на поверхности еще не выгоревшей степи.
Точно в положенное время ракета взлетела, выплеснув рыжеватое облако, и, опираясь на яркий огненный факел, устремилась вертикально вверх. Но секунды через четыре передумала, вытворила маневр типа авиационной «бочки» и перешла в пикирующий полет, казалось, точно на нашу бесстрашную компанию. Стоявший в полный рост Неделин громко крикнул: «Ложись». Вокруг него все попадали. Я счел для себя унизительным ложиться перед такой маленькой ракетой (в ней всего-то 5 тонн), отскочил за домик. Укрылся я вовремя: раздался взрыв. По домику и автомашинам застучали комья земли. Вот тут я действительно испугался: что же с теми, кто лежит без всякого укрытия, к тому же сейчас всех может накрыть рыжее облако азотки. Но пострадавших не оказалось. Вставали с земли, выползали из-под машин, отряхивались и с удивлением смотрели на уносимое ветром в сторону старта ядовитое облако. Ракета не долетела до людей всего метров 30. Анализ телеметрических записей не позволил однозначно определить причину аварии, и ее объяснили отказом автомата стабилизации.
Всего на десять пущенных весной 1953 года ракет первого этапа пришлось три аварии. На одной из ракет разрушился бак окислителя, а еще одна погибла вследствие пожара из-за негерметичности топливных магистралей. Но основным недостатком этой серии ракет была заниженная против расчетной удельная тяга двигателя. Поэтому при стрельбе не достигалась максимальная дальность. Недолеты составляли 50 км. Из-за этого принципиального недостатка мы иногда не уделяли должного внимания другим, оправдываясь тем, что «это ведь отработка».
Второй этап испытаний проводился весной 1954 года. К этому времени Исаев осуществил доработку всей двигательной системы. Из десяти ракет, пущещшх на дальность 270 км, девять достигли цели, а одна выкинула номер, очень напоминающий описанную выше аварию. Правда, на этот раз ракета улетела от старта влево на 12 км. Заключение с общей формулировкой «отказ автомата стабилизации» теперь уже нас удовлетворить не могло.
На очередном заседании аварийной комиссии я напомнил о шутках медиков, которые утверждают, что достоверную причину смерти больного может установить только патологоанатом. Рулевые машины имеют прочный литой корпус, и при падении ракеты в мягкий грунт они могли сохраниться. Если их отыскать, то можно будет доказать, что по крайней мере рулевые машины не являлись причиной «отказа автомата стабилизации».
Нашли место падения и, несмотря на еще сильный дух ядовитого окислителя, извлекли хорошо сохранившиеся остатки ракеты. Рулевые машины действительно внешне выглядели вполне прилично. На полигоне в лаборатории поставили их на стенд. Две работали нормально, а две не пожелали слушаться команд. При вскрытии обнаружили, что в обеих неработающих рулевых машинах оборвана стальная проволока, выполнявшая функцию тяги, соединяющей якорь электромагнитного реле с управляющим золотником гидравлической системы. После замены тяги обе рулевые машины оказались вполне работоспособными. Почему и когда оборваны тяги? Мои коллеги Калашников и Вильницкий однозначно высказались, что это результат удара при падении ракеты. Но если так, проводим прямой эксперимент. Мы организовали сброс рулевых машин с самолета без парашюта. Когда их наконец-то нашли, доставили в лабораторию, очистили от грязи и испытали, они, как доложил военный контролер, оказались в «полной норме». Значит, не удар – причина обрыва.
Я предположил, что обрыв – результат воздействия вибрации. На Р-1 и Р-2 такие же тяги в рулевых машинах не разрушались потому, что у двигателя Исаева вибрации, вероятно, сильнее, чем у кислородных двигателей Глушко.
Исаев возмутился и сказал, что этого не может быть, его двигатель имеет тягу всего 9 т, а у Р-2 все 35! Тот, который мощнее, тот и трясет больше. После дискуссии поставили машинки на вибростенд. Но на полигоне трясти с частотой выше 100 герц не удавалось. Максимальную интенсивность, на которую был способен стенд, машинки выдерживали. Тогда я дал ВЧ-грамму в Подлипки: провести немедленно исследование рулевых машин на вибростойкость в диапазоне до 500 герц. Через день мы получили неожиданный ответ: машинки выходят из строя при частоте, близкой к 300 герцам. Причина: собственная частота струны, которую мы называем тягой, по расчетам находится вблизи 300 герц. Если внешнее воздействие имеет такую частоту, наступает явление резонанса и струна обрывается.
Вот так! А мы-то при исследовании рулевых машин на вибростойкость не считали нужным длительно трясти их на этой частоте. Претензии к Исаеву: «А ты у себя при огневых испытаниях измеряешь частоты и интенсивности вибрации?». Конечно, нет – у него нет нужной для этого аппаратуры.
Со всех ракет сняли рулевые машины и вернули на завод. Но на какую частоту теперь «настраивать» управляющий механизм? Истинные частоты и интенсивности вибрации в полете нам неизвестны, и телеметрия не способна была в те времена дать ответ. После размышлений, гаданий и совещаний с двигателистами мы переделали конструкцию, загнав собственную частоту за 800 герц. Аварии по причине отказа автомата стабилизации прекратились.
Этот «резонанс» обошелся в трехмесячную задержку испытаний. Но жестокий урок не прошел даром. Срочно начали разрабатывать методику и аппаратуру измерения вибрации. Для бортовой аппаратуры ввели требование исследовать каждый прибор и агрегат на возможность возникновения резонансных разрушений или отклонений от нормы в самом широком диапазоне.
Отечественная промышленность еще не выпускала вибростенды на частоты выше 500 герц. Описанные события дали нам возможность получить фонды на импорт испытательных стендов до 5000 герц.
Исходя из правила «береженного бог бережет» проверили возможность аналогичного «резонансного» отказа рулевых машин Р-1 и Р-2. Оказалось, что их тоже можно вывести из строя при частоте вибрации, близкой к 300 герцам. Решено было «без паники», но немедленно в процессе серийного производства доработать и заменить рулевые машины на всех изготовленных ракетах. Когда вернулись к рассмотрению некоторых загадочных аварий прошлых лет, то можно было предположить, что они имели ту же причину, но мы этого просто не понимали.
И еще один вывод для будущих исследователей причин отказов и аварий был нами сделан. Если высказывалось предположение о той или иной вероятной причине отказа, мы требовали воспроизвести этот отказ на земле. Так, например, поступили с кислородными клапанами, когда предположили, что они не открываются по причине замерзания смазки, которая им была не нужна.
Хуже обстояло дело, если отказ при подготовке ракеты на земле «самоустранился». Самоустраняющийся отказ не повторяется при повторных проверках и всякого рода стимулирующих возможность его появления испытаниях. В таких случаях мы многократно повторяли цикл горизонтальных или вертикальных испытаний и считали, что «замечания не было, испытателям что-то померещилось». Если после этого ракету все же пускали, то большей частью этот дефект проявлялся в полете и приводил к аварии.
Проученные законом «ВРП» – «всемирной ракетной подлости» (так острословы тех романтических времен объясняли появление некоторых отказов), мы взяли за правило: если не можешь при подготовке ракеты на полигоне точно установить причину самоустранившегося отказа, то, по крайней мере, замени все подозреваемые приборы и даже кабели и повтори испытания. Далеко не всегда это было возможно.
