СОЗДАТЕЛЬ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
СОЗДАТЕЛЬ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Работы над жидкостно-реактивными двигателями велись во 2-м отделе ГДЛ, возглавляемом В.П. Глушко. Эта фамилия известна — но не так широко, как того заслуживает. Большую часть своей жизни В.П. Глушко был засекречен, а когда все секреты устарели, было как-то неудобно говорить о человеке, которому Советская страна в весьма значительной мере должна быть благодарна за свою ракетную славу — и которого она наградила клеветой, пытками и приговором к 8 годам исправительно-трудовых лагерей. Но такой человек был, и рассказать о нем необходимо — как-никак его имя носит один их кратеров на обратной стороне Луны.
В.П. Глушко родился 2 сентября 1908 г. в Одессе на Ольгиевской улице в доме № 10, около которого теперь стоит его бронзовый бюст. Любознательность проявилась в нем рано, и она весьма поощрялась отцом, особенно его увлечение астрономией. Валентин часто посещал Одесскую народную астрономическую обсерваторию. Во время противостояния Марса Глушко часами просиживал у телескопа, делая зарисовки. Своему увлечению астрономией Глушко не изменял в течение всей жизни.
Как-то в Одессу приехал талантливый популяризатор астрономических проблем Василий Иосифович Прянишников, читать лекции по межпланетным путешествиям. К нему юный Глушко обратился с просьбой помочь получить образование в этой области, которой он уже тогда решил посвятить свою жизнь. Прянишников рассказал о встрече бывшему народовольцу Николаю Александровичу Морозову, ведавшему тогда в Ленинграде вопросами науки, и Глушко получил путевку на физико-математический факультет Ленинградского государственного университета...
Еще в 1923 году Константин Эдуардович Циолковский получил письмо от одного из юных энтузиастов реактивного движения — а это был Глушко, — которого зажгла энтузиазмом одна из книг ученого о межпланетных перелетах. Автор письма внимательно изучил книгу, сидя в читальном зале, но больше нигде найти ее не мог. Освоение космоса его очень интересовало, и он просил, если есть такая возможность, помочь в приобретении книги. Константин Эдуардович отослал по обратному адресу целую стопку книг и подробно ответил на все полученные вопросы. Так началась переписка основоположника советской космонавтики К.Э. Циолковского и В.П. Глушко — человека, который обратит в явь мечты и расчеты великого мыслителя. Эта переписка еще продолжалась, когда Валентина Глушко попросили прийти в Военно-научно-издательский комитет при Реввоенсовете СССР. Проект электрического ракетного двигателя В.П. Глушко получил столь высокую оценку специалистов, что автору предложили прервать учебу в университете и возглавить лабораторию. В.П. Глушко все же завершил свое образование в Ленинградском университете и в 1929 году поступил на работу в ГДЛ.
ГДЛ в это время подчинялась военному ведомству, которое ставило соответствующие своим целям задачи. Глушко вспоминал: «Большое влияние на развитие ракетной техники в СССР в начальный период ее становления оказал герой гражданской войны М.Н. Тухачевский. В 1928 г. он становится командующим войсками Ленинградского военного округа и с этого времени оказывает помощь ГДЛ. С назначением М.Н. Тухачевского в 1930 г. начальником вооружений РККА Газодинамическая лаборатория переходит в его подчинение. Проявляя постоянный интерес к работам и нуждам ГДЛ, посещая ее, участвуя в испытаниях, М.Н. Тухачевский оказал неоценимую помощь».
Работы над реактивными двигателями развивались следующим образом.
В 1931 году Цандером был создан первый жидкостно-реактивный двигатель — ОРМ. Двигатель являлся чисто экспериментальным, на нем проверялись элементы работы двигателя. Тяга двигателя составляла 6 кг. В этом же году появился ОРМ-1 с тягой в 20 кг.
В 1933 году со смертью Цандера разработку реактивных двигателей возглавляет Глушко. Прошел стендовые испытания ОРМ-50, двигатель, который можно было использовать многократно, тяга — 150 кг. Прошел сдаточные испытания ОРМ-52 для морских торпед. Его тяга достигла 300 кг. В.П. Глушко вспоминал: «В начале 1933 г. начальник вооружений Красной Армии М.Н. Тухачевский, которому была подчинена Газодинамическая лаборатория, присутствовал при стендовом испытании жидкостного ракетного двигателя и высоко оценил достижения ГДЛ».
В 1936 году прошли испытания ОРМ-65 с регулируемой тягой (от 50 до 175 кг), что позволяло ставить его на самолет. Двигатель предназначался для ракетоплана «РП-318» и крылатой ракеты «212» конструкции С.П. Королева. В 1936—1938 годах «РП-318» прошли испытания, в воздух этот самолет поднимал буксировщик.
В ночь на 23 марта 1938 года органы НКВД города Москвы на основании информации НКВД о «вредительской деятельности» в ракетной технике В.П. Глушко арестовали и отвезли в Бутырку. Как его «обрабатывали» и заставляли дать нужные показания, Глушко много лет спустя весьма неохотно рассказал журналисту Голованову. В НКВД был «конвейер», когда подследственного оставляли стоять, в то время как следователи менялись. Были и другие методы — резиновые шланги с металлом внутри, плетенки из кабеля со свинцовой изоляцией, бутылочные пробки со вставленными внутрь булавками, острия которых выходили на два-три миллиметра.
Несмотря на пытки, Глушко категорически все отрицал, и следствие зашло в тупик. Научного работника в казуистике судебного следствия запутать было трудно. Глушко требовал очной ставки с Клейменовым, Лангемаком и Королевым. Но Лангемак и Клейменов были расстреляны, а Королев после угроз расправиться с семьей достаточно быстро отправился в лагерь. Тут еще выяснилось, что «показания Клейменова неконкретны» и что из них трудно вывести материал для обвинения. Расстрелять Клейменова явно поспешили.
Обвинение было с большим трудом составлено только через два года — но все же и оно было очевидно липовым. Тем не менее, хотя в совершенно секретной «Повестке» к заседанию Особого совещания и указывалось, что «в настоящий момент уточнить его вовлечение в троцкистскую организацию не представляется возможным», Особое совещание приговорило В.П. Глушко к восьми годам исправительно-трудовых лагерей.
Долгое сопротивление помогло продержаться до начала работы «шарашек». Когда Глушко оказался в камере, его соседом был, среди прочих, выдающийся конструктор Борис Сергеевич Стечкин, уже побывавший в свое время в «шараге». Он подсказал Глушко идею написать заявление с просьбой использовать как специалиста. Это сработало: Глушко перевели на Московский авиационный моторостроительный завод в Тушино и дали в помощь несколько человек. В Тушино Глушко занимался разработкой проекта вспомогательной установки ЖРД на двухмоторном самолете С-100 для форсирования маневров самолета. Этот самолет так и остался экспериментальной машиной.
Затем конструктора отправили в Казань, и в 1941 году его группа создала двигатель РД-1 с тягой в триста килограммов, работавший на тракторном керосине и азотной кислоте. С начала 1942 года Глушко провел серию испытаний на стенде и добился того, что камера не прогорала и через 70 минут после запуска.
За период до 1944 года под его руководством было создано целое семейство вспомогательных авиационных жидкостно-реактивных двигателей с тягой от 300 до 900 кг у земли. Эти двигатели прошли испытания на самолетах Пе-2Р, Ла-7Р, Ла-120Р, Як-3, Су-6 и Су-7.
Истребитель Ла-7Р достиг скорости 742 километра в час. Позднее Ла-120Р с ракетным ускорителем развил скорость 805 км/ч. Эта машина вызвала бурю восторга на авиационном празднике в Тушине 18 августа 1946 года. Но, несмотря на эффектный пролет, было ясно, что у такой системы может быть только ограниченное применение. С помощью ускорителей самолеты могли увеличивать скорость на протяжении лишь небольшого времени, основную же часть времени ракетный ускоритель не работал и был бесполезным грузом, снижающим скорость и уменьшающим дальность полета. С наступлением эры реактивных самолетов поршневые машины с реактивными ускорителями стали анахронизмом.
Здесь следует вспомнить, что в СССР велись работы над ракетами, способными, стартуя с земли поражать воздушные цели. Это были ракеты серии 217. Ракеты 217/I имели неважную систему наведения — после старта они значительно отклонялись от первоначального направления (до 100 м на 1 километр полета), ложились в плавный вираж и падали. Но ракета типа 217/II двигалась точно в плоскости пускового станка, не уходя никуда в сторону. Разработку этих ракет прервали аресты Королева и Глушко.
Немцы начали создавать ракеты для уничтожения воздушных целей сравнительно поздно — но конструкторам никто не мешал, и ракета была доведена до конца. После войны в своих воспоминаниях бывший министр вооружений Германии А. Шпеер писал, что от ракеты «Вассерфаль» не мог уйти ни один бомбардировщик того времени. Шпеер считал, что если бы предпочтение было отдано не «Фау-2», а «Вассерфалю», то уже весной 1944 года можно было бы надежно защитить промышленные объекты Германии от налетов. А. Шпеер знал, что говорил — именно он возглавлял производство вооружений, и именно ему приходилось в последние месяцы латать дыры, когда техника не могла выйти с завода, потому что откуда-то не были поставлены комплектующие.
1 сентября 1942 года появился меморандум генерального инспектора ПВО генерала фон Аксхельма, который предусматривал проведение следующих работ:
— Создание дешевых неуправляемых ракет с двигателями на твердом топливе для заградительной стрельбы на путях следования целей.
— Исследование и развитие более крупных управляемых ракет на твердом и жидком топливе. Создание ракет с визуальным слежением и управлением по радио, которые можно было бы создать в кратчайшие сроки.
— Исследование и создание самонаводящихся ракет и неконтактных взрывателей.
Данный документ был разослан в различные фирмы, которые могли представить по ним свои предложения — как в виде проектов, так и экспериментальных образцов. Именно в 1942 году начались бомбежки немецких городов американской авиацией — но они были еще эпизодичны, и можно было не торопиться. Однако янки быстро наращивали мощь своих ударов, и настала пора переводить проекты из сферы предложений в практическую плоскость.
К 1943 году различными фирмами было представлено несколько проектов, однако комиссия, возглавлявшая их изучение, смогла вынести свое решение только в конце 1944 года. Среди победителей оказалась и зенитная управляемая ракета «Вассерфаль» («Водопад»). Ракета разрабатывалась в конструкторском бюро в Пенемюнде под руководством Вернера фон Брауна еще с 1941 года. За основу была взята Фау-2. Браун решил уменьшить эту ракету в два раза. В ноябре 1942 года люфтваффе заключило с Брауном специальный контракт на продолжение работ по проекту «Вассерфаль». Согласно этому контракту ракеты передавались на испытания в центр ракетного оружия в Пенемюнде.
Довольно сложной проблемой стала силовая установка. Сложность заключалась в том, что высокую тягу при малом собственном весе могли обеспечить лишь двигатели, основанные на самовоспламеняющемся топливе. Можно было использовать твердое топливо, но процесс его горения не поддавался управлению. Оставалось применение в качестве топлива двух компонентов, смешение которых приводит к самовоспламенению. В качестве окислителя использовался состав «Сальбай», состоящий на 98 процентов из азотной кислоты. В качестве горючего применялся состав «Визоль», представлявший собой винилизобутиловый спирт. Такого топлива требовалось 350—450 кг. Топливо было высокоагрессивным, и несмотря на внутреннее покрытие баков полимером время безопасного хранения ракет составляло всего несколько суток. При приведении ракеты в боевое положение подрывался пиропатрон, высвобождавший специальный поршень, который разрушал мембрану, разделяющую емкости с компонентами и сжатый азот.
В носовой части должна была располагаться аппаратура, в частности, взрыватель, который должен был срабатывать по команде с земли. Разрабатывались также неконтактные взрыватели — «Какаду», использующий эффект Допплера и срабатывающий в 15—25 метрах от цели; «Паплитц», использующий инфракрасное излучение цели, «Вассермаус», активный фотоэлектрический взрыватель, реагирующий на интенсивность отраженного сигнала и разрабатывавшийся специально для «Вассерфаля».
Отсек боевой части весил 250 кг, 145 кг из этого составляла взрывчатка, и еще 90 кг предназначалось для самоликвидатора при промахе.
Любопытно, что для управления ракетой на начальном участке траектории, пока скорость была мала и эффективность воздушных рулей невысока, служили газовые рули, которые вскоре после старта сбрасывались. Идею воздушных рулей предложил в свое время еще Циолковский.
Первоначально предполагалось, что «Вассерфаль» будет наводиться РЛС, которая будет сопровождать цель и выдавать нужные команды бортовой системе управления. Но эту систему реализовать не удавалось, и потому была предложена система для наведения при помощи двух систем наведения и двух РЛС — одна отслеживала цель, другая направляла ЗУР. Отметки от цели и ракеты выводились на одну электронно-лучевую трубку, и оператор с помощью ручки управления пытался их совместить.
Но и эта система требовала времени для доводки, и потому на первых порах решили наводить ракеты на цель визуально.
А пока шли работы над двумя системами самонаведения на конечном участке траектории. Предполагалось использовать пассивное инфракрасное или полуактивное радиолокационное наблюдение.
В феврале 1944 года ракеты поступили для испытаний.
Примерно в это же время ракетный двигатель, разработанный Глушко в заключении, пытались приспособить для использования в советских ПВО. В 1943 году над Москвой на большой высоте стали летать немецкие «Юнкерсы». Это были Ю-86Р, которые забирались на недоступную для советских истребителей высоту в 13—14 тысяч километров. МиГ-3 к этому времени на такую высоту подняться не могли. Тогда Сталин и поручил нескольким конструкторским бюро приступить к созданию высотных перехватчиков.
В КБ П.О. Сухого для ускорения работ решили воспользоваться серийным самолетом, но установить на него двигатель повышенной мощности, чтобы поднять высотность. Мотор АШ-71Ф развивал 2200 л.с. и имел два турбокомпрессора — однако единственный экземпляр самолета Су-6, что имелся в КБ, интенсивно использовался для испытаний, и потому ресурс мотора был исчерпан. Оставался серийный АШ-82ФН меньшей мощности. Как быть?
И вот тут и вспомнили о реактивных ускорителях, созданных В.П. Глушко. Они представляли собой жидкостной реактивный двигатель с тягой в 300 кг. Двигатель использовал азотную кислоту и керосин. Испытания РД-1 проводились С.П. Королевым на бомбардировщике Пе-2.
Проектируемый высотный истребитель-перехватчик получил наименование Су-7. Вступить в бой с немецкими «Юнкерсами», однако, не пришлось — летчик-инспектор Шолохов на самолете Як-9ПД с нагнетателем В.А. Доллежаля атаковал одного из немецких разведчиков на большой высоте, и после этого «Юнкерсы» над Москвой не показывались.
Тем не менее испытания ускорителей продолжались. Они проводились на Як-ЗРД и Ла-7Р. Скорость машин на время действия ускорителей повышалась. Однако для ракетного топлива пришлось уменьшить емкость бензобаков, что означало, что за кратковременное достижение высокой скорости пришлось платить малой дальностью. К тому же, сделав свою работу, ускоритель вместе со всеми своими системами становился мертвым грузом, и это тоже снижало дальность. Во время Второй мировой войны этот путь оказался тупиковым. Собственно, сам Глушко рассматривал маломощные ЖРД лишь как переходный этап к мощным. ЖРД на 300 кг был сделан им еще в 1933 году, и не его вина, что к этому пришлось возвращаться еще раз.
По одним данным первый удачный пуск немецкой зенитной ракеты «Вассерфаль» был выполнен 28 февраля 1944 года с острова Грефсвальдер, по другим — 8 марта 1945 года.
Третий экземпляр ракеты развил скорость 760 м/с и достиг высоты 18—20 км. Это было намного больше высоты, на которой летали какие-либо самолеты того времени вообще.
Полученные данные оказались блестящими, они превышали предусмотренные заданием характеристики: скорость 600 м/с, потолок 10 км, горизонтальная дальность 32 км.
Были сделаны приготовления к серийному выпуску, но... война завершилась.
После войны ракеты были изучены советскими специалистами. Вот что писал д.т.н. В.В. Казанский, в то время — сотрудник НИИ-88 — о пусках немецких ракет на советском полигоне.
«Следует сказать, что первые пуски ракет, как это часто бывает, прошли довольно успешно — система подачи топлива и двигатель ракеты хорошо запускались, двигатель отрабатывал полный импульс, работала система стабилизации (сначала — на газовых рулях, потом, после их сброса, — на аэродинамических). Однако система управления имела определенные недостатки, и нам не удалось добиться полностью адекватной реакции ракеты на положение ручки «кнюппеля» (устройства управления. — А.П.), хотя на первых порах много было оптимистов, особенно из числа «управленцев», которые убеждали нас в «разумном» поведении ракеты».
Надо сказать, зенитная ракета «Вассерфаль» была не единственной. В Германии было целое семейство зенитных ракет. В мае 1944 г. были проведены испытания ракеты «Шметтерлинг» («Бабочка»). «Бабочка» была сброшена с самолета с целью определения аэродинамических характеристик и показателей устойчивости и управляемости. Ракета имела крылья. Скорость ракеты в момент сброса ускорителей составляла 304,5 м/с, а затем снижалась до 210—270 м/с. Высотность составляла 10 500 м, а горизонтальная дальность — до 32 км. С увеличенным боевым зарядом (40 кг) ракета Hs 117H достигала высоты 4,8 км и дальности 12 км. Всего было проведено 59 пусков, из них 29 признано успешными.
Так как конструкция ракеты была проста, то испытания и доработки выполнялись быстро, вследствие чего на начало 1945 г. она оказалась самой отработанной из всех предложенных ракет и была принята к серийному производству.
После войны ракеты Hs 117 (под обозначением Р-105) испытывались в СССР на полигоне Капустин Яр. В.В. Казанский вспоминал:
«Не могу не поделиться воспоминаниями и впечатлениями от первых пусков крылатой управляемой ракеты «Шметтерлинг». Они также проводились в районе стартовой площадки ракеты «Вассерфаль», в перерывах между ее пусками. «Шметтерлинг» разрабатывалась для низколетящих целей и обладала чрезвычайной маневренностью. Так вот, при первых пусках все были поражены этим ее качеством, ее действительно порхающим (бабочка) полетом, крутыми виражами на высоте 300—350 метров. И поначалу относили это за счет действия системы управления и искусства нашего оператора. И даже военные поддались этому чувству. Летала она долго — минуты 3—4, уходила в сторону, затем возвращалась, делала несколько восьмерок, причем все это сопровождалось ревом ее ракетного двигателя, потом снова уходила в степь, пока не кончался запас топлива. Однако вскоре наблюдавшие специалисты стали отмечать некоторые расхождения между движениями ручки управления у оператора и маневрами ракеты, а когда на четвертом или пятом пуске она заложила совершенно фантастическую петлю и умчалась в сторону технической позиции, где любители острых ощущений чуть не поломали себе шеи (поскольку в нарушение инструкции вылезли на крышу сборочного ангара), испытания решили прервать до особых распоряжений».
В 1943 г. в Аугсбурге под руководством доктора Вирстера начались работы над зенитной ракетой «Энциан». По своей схеме ракета была аналогична схеме истребителя Me-163, но в чуть уменьшенном виде. Всего было создано несколько модификаций этой ракеты. «Энциан» Е-1 должна была иметь стартовый вес 1970 кг и нести при этом боевую часть весом 500 кг — это была рекордная величина. Для запуска снаряда использовалась пусковая установка с направляющей в виде фермы длиной около 10 м, смонтированной на лафете 88-миллиметрового зенитного орудия.
Всего в воздух было запущено от 24 до 38 ракет «Энциан» (разных модификаций), из них 16 имели систему управления. Успешные запуски составили 30—35 процентов. Испытания проходили недостаточно аккуратно, ряд характеристик были определены весьма приближенно. Это повлияло на позицию Министерства авиации, которое требовало от фирмы прежде всего выпуска ракетного истребителя Me-163. Но все же 17 января 1945 г. было принято решение о продолжении работ, которые велись вплоть до марта, когда стало ясно, что ракету довести не успеют.
2 августа 1944 года В.П. Глушко был освобожден и вскоре направлен в Германию с целью ознакомления с трофейной немецкой ракетной техникой. Ничего выдающегося в «Фау-2» он не нашел и быстро выдвинул предложения, как существенно увеличить характеристики немецкой ракеты. С 1947 года он начал руководить двигателестроительным ОКБ. 30 мая 1956 года постановление Особого Совещания при НКВД СССР было отменено; дело за отсутствием состава преступления прекращено.
Глушко стал создателем двигателей для ракетоносителя «Восток» и «Протон». Именно он был генеральным конструктором многоразового ракетно-космического комплекса «Энергия»—«Буран».
Но это уже другая история.