Вилли Лей - Ракеты и полеты в космос
В настоящее время применяется пороховая ракетная смесь, близко напоминающая порох Брюжера, которая состоит из пикрата аммония (40—70%), нитрата калия (20—50%) и твердой добавки.
Однако, несмотря на определенную перспективность пикратных порохов, более употребительными стали все же старые двухосновные пороха Нобеля, которые теперь изготовляются не в виде прессованных шашек, а в форме литых пороховых зарядов. Прессованные шашки Нобеля обычно включали в себя 50—60% нитроклетчатки, 30—45% нитроглицерина и 1—10% других веществ, литые же заряды наряду с нитроклетчаткой (45—55%) и нитроглицерином (25—40%) содержат еще до 12—22% пластификатора и около 1—2% различных специальных добавок.
Замена прессования отливкой позволила создавать заряды толщиной более 30 см и длиной свыше 180 см, высвобождающие всю энергию, заключенную в них, в течение 2,5—3 секунд и создающие тем самым огромный начальный импульс. Большие литые пороховые заряды окружены слоем пластмассы, который плотно прилегает к стенкам корпуса ракетного двигателя.
Один из таких больших ускорителей показан в разрезе на рис. 33. В этом образце передняя плита давит на заряд с помощью мощной пружины. Это позволяет фиксировать положение заряда и иметь небольшое пространство для компенсации теплового расширения заряда в начале горения. Заряд воспламеняется спереди, а горение развивается от центрального канала к периферии заряда. Путем придания центральному каналу определенной формы можно обеспечить регулировку внутреннего давления. Рассмотренная выше крестообразная шашка, например, горит таким образом, что внутреннее давление является максимально высоким в момент воспламенения заряда, в то же время толстостенная трубчатая шашка теоретически обеспечивает постоянное давление в камере сгорания в течение всего периода работы двигателя; такое горение называется горением при неизменной тяге. Если давление в камере сгорания поднимается с момента воспламенения и возрастает до тех пор, пока весь заряд не выгорит, имеет место, как говорят, горение с возрастанием тяги. Такое горение наиболее характерно для шашки, выполненной в форме стержня с несколькими продольными каналами; менее присуще оно таким шашкам, которые плотно прилегают к стенкам корпуса двигателя и имеют только один центральный канал. Если последний имеет не круглую, а звездообразную форму, происходит интересное явление: заряд горит с небольшим возрастанием тяги в течение первой четверти секунды, затем, в продолжение 2 секунд, горит с падением тяги, после чего тяга снова возрастает. К тому же звездообразное сечение центрального канала предъявляет весьма небольшие требования к прочности корпуса и таким образом позволяет уменьшить его вес.
Рис. 33. Ускоритель на твердом топливе
Такие ускорители применяются для запуска больших управляемых снарядов, например самолетов-снарядов «Матадор». Было также несколько попыток использовать их на экспериментальных пилотируемых самолетах-истребителях. Кроме того, пробовали ставить ракетные ускорители на специальные ракетные салазки и тележки для проверки влияния больших ускорений и замедлений на организм человека. Подобные ускорители были испытаны и на зенитных ракетах, что привело к созданию совершенно нового типа исследовательских ракет, которые рассматриваются в последующих главах книги. И, наконец, эти тяжелые литые заряды позволили создать новые ракеты класса «земля—земля», способные нести тяжелую боевую головку, в том числе и атомную, на расстояние, соответствующее дальности стрельбы самой дальнобойной артиллерии.
Рис. 34. Ракета «Онест Джон» и траектории ее полета
Ракета, которую я имею в виду, называется «Онест Джон» (рис. 34). Эта тщательно испытанная и вполне надежная система, официально именуемая артиллерийской ракетой М-31, имеет пусковую установку типа ХМ-289 с углом возвышения около 45°. По внешнему виду «Онест Джон» напоминает огромную ракету «Базука», главным образом из-за массивной заостренной боевой головки. 4 октября 1956 года во время показа на Абердинском полигоне одна из ракет «Онест Джон» покрыла расстояние 20 800 м, а вторая прошла 20 600 м.
Характерным в ракете «Онест Джон» является то, что она не имеет никакой системы наведения; наводка осуществляется, подобно артиллерийскому орудию, посредством изменения угла возвышения пусковой установки. Поскольку все пороха горят с различной скоростью, во многом зависящей от температуры окружающего воздуха, результаты запусков неуправляемых ракет не совсем одинаковы. Чтобы как-то снизить температурное влияние окружающего воздуха, ракета «Онест Джон» снабжается специальными термоэлектрическими покрывалами. В условиях низких температур эти покрывала поддерживают оптимальную температуру порохового заряда. В настоящее время создан уменьшенный вариант ракеты «Онест Джон» — так называемый «Литтл Джон» ХМ-47. Эта ракета имеет калибр 318 мм.
Глава восьмая. Пенемюнде
На мировую историю очень часто влияют случайные факторы. Так, первые большие ракеты появились у немцев только потому, что в известном международном договоре не было ничего сказано о ракетах. И построены они были в Пенемюнде — уединенном уголке Германии, о существовании которого главный конструктор этих ракет знал только потому, что его отец охотился там когда-то на уток.
Как уже отмечалось, немецкая сухопутная армия, а точнее, специалисты отдела баллистики и боеприпасов управления вооружений сухопутных войск, руководимого Беккером, много думали о ракетах. Ракеты на твердом топливе давали те выгоды, о которых в свое время говорил еще Конгрев. Для них не были нужны запрещенные Германии артиллерийские орудия, и вся задача состояла только в том, чтобы сделать их безопасными и надежными. Жидкостные ракеты давали, по крайней мере теоретически, возможность стрелять дальше, чем это делала артиллерия. К тому же теория говорила, что ракеты будут в отличие от самолета неуязвимы в полете. Именно этими обстоятельствами и было продиктовано решение, принятое в 1929 году, о возложении на отдел баллистики ответственности за разработку ракет.
Не будет большим преувеличением сказать, что задача, поставленная отделу, была почти невыполнима. Ведь не имелось практически ничего, чем можно было бы руководствоваться. Ни один технический институт в Германии не вел работу в области ракет, не занималась этим и промышленность. Единственно известное экспериментирование с ракетами проводилось, как уже было сказано, с целью рекламы для кинофильмов. Конечно, были и отдельные изобретатели, но большинство из них хранило свои мысли в тайне и походило на сумасшедших. Сотрудник отдела баллистики капитан Горштиг, ведавший организационными вопросами, долго не мог найти такого изобретателя, который при значительной финансовой помощи мог бы дать какое-либо законченное изобретение.
В 1930 году в помощь Горштигу был назначен новый человек, профессиональный офицер, служивший в тяжелой артиллерии во время первой мировой войны и только что вернувшийся из длительного отпуска, который он брал для завершения своего технического образования и для получения степени доктора технических наук. Этим человеком был капитан Вальтер Дорнбергер. Он-то и помог Горштигу найти объект финансовой помощи. Однажды, присутствуя на испытательных стрельбах в «Ракетенфлюгплатц», Дорнбергер уговорил доктора Хейландта, который после смерти Валье поклялся не допускать больше на его заводе никаких работ над ракетами, разработать небольшой жидкостный ракетный двигатель, который можно было бы применять для испытания различных топливных смесей. Когда разработка началась, Дорнбергер понял, что управлению вооружений так или иначе придется взять на себя выполнение этой задачи и перенести рабогы на свои испытательные стенды. Эта идея получила одобрение, и вскоре на артиллерийском полигоне в Куммерсдорфе, в 27 км от Берлина, была создана новая испытательная станция. Она называлась экспериментальной станцией «Куммерсдорф — Запад». Начальником ее был назначен полковник Дорнбергер.
Первым штатским служащим станции был Вернер фон Браун, вторым — способный и талантливый механик Генрих Грюнов. В ноябре 1932 года к ним присоединился я Вальтер Ридель, работавший для фирмы доктора Хейландта. А несколько позднее сюда перешел от Хейландта его главный инженер Питч, предложивший управлению вооружений проект ракетного двигателя на спирте и жидком кислороде. Этот двигатель должен был обеспечивать в течение 60 секунд тягу порядка 295 кг. Питч получил аванс на закупку материалов и оплату рабочей силы и... исчез. Его помощник Артур Рудольф утверждал, что истинным изобретателем двигателя является он, и доказал это, закончив незавершенную работу.
Деятельность экспериментальной станции «Куммерсдорф — Запад» началась с постройки здания для испытательного стенда, где можно было бы получать полезные научные данные. В «Ракетенфлюгплатц» все аналитические работы ограничивались только измерениями тяги и продолжительности работы двигателя. Давление газа в топливных баках, то есть начальное давление, было известно, а расход топлива устанавливался приблизительно путем подачи в баки определенного количества топлива. Затем по формуле Р=с .dm/dt , где Р-тяга двигателя, с—эффективная скорость истечения и — dm/dt- секундный расход топлива, рассчитывалась скорость истечения продуктов сгорания. Новый испытательный стенд отдела баллистики предназначался для определения всех предполагаемых параметров.
