Истоки отечественного твердотопливного ракетостроения

Истоки отечественного твердотопливного ракетостроения

Павел Качур

(к 60-летию Московского института теплотехники)

Федеральное государственное унитарное предприятие «Московский институт теплотехники» (ФГУП «МИТ») занимает ведущее место в области твердотопливного ракетостроения. Широко известны разработанные МИТ подвижные грунтовые ракетные комплексы стратегического назначения, не имеющие аналогов в мировой практике: «Темп-2С», "Тополь», «Тополь-М». В настоящем очерке представлены материалы, впервые дающие возможность проследить их истоки, начало которых относится к XIX веку.

Предшественники Ракетчики Российской Империи

Россия издавна занимает передовые позиции в мире в твердотопливном (пороховом) ракетостроении. Российская Империя в области теории и практики ракетостроения, производства и применения боевых пороховых ракет неизменно была в числе первых. В 1680 г. в Москве, в 1826 г. в Санкт-Петербурге, а в 1864 г. в Николаеве открылись ракетные заводы, выпускавшие разнообразные (осветительные, сигнальные, зажигательные, боевые и спасательные) ракеты в большом количестве и с высокими техническими характеристиками, Ракеты производились также на Шосткинском пороховом заводе.

Эксперименты по усовершенствованию боевых и осветительных ракет на черном (дымном) порохе проводились А.Д. Засядко (в Могилеве в 1817 г.), К.И. Константиновым (в Санкт-Петербурге в 1850–1864 гг. и в Николаеве в 1864–1871 гг,), М.М.Поморцевым (в Николаеве в 1902–1908 гг. и в Аэродинамическом институте в Кучино под Москвой в 1911-191 Згг.), Кстати, вовремя Крымской войны 1854–1855 гг. подполковник корпуса морской артиллерии Ф.В. Пестич предложил организовать подвижную ракетную батарею, размещая пусковые станки для доставленных в Севастополь ракет Константинова на полуфурках, которые могут считаться прообразом будущих систем залпового огня. Именами А.Д. Засядко, К.И. Константинова (сына великого князя Константина Павловича и французской певицы Клары-Анны Лоран) и М.М. Поморцева названы кратеры на обратной стороне Луны. Следует отметить, что основной проблемой совершенствования пороховых ракет являлось обеспечение устойчивости их полета на траектории (деревянный стержень у ракет К.И. Константинова и надкалиберные стабилизаторы у ракет М.М. Поморцева). Но в соревновании со ствольной артиллерией боевые ракеты на дымном порохе из-за низкой точности потерпели поражение, и к концу XIX в. они были сняты с вооружения, хотя работы по усовершенствованию ракет продолжались.

Конструктор боевых пороховых ракет генерал- лейтенант А.Д. Засядко (1779–1837).

Конструктор боевых пороховых ракет генерал- лейтенант К.И. Константинов (1818–1871).

Полковник корпуса морской артиллерии Ф.В. Пестич (1821–1894).

Конструктор и исследователь пороховых ракет генерал- лейтенант М.М. Поморцев (1851–1916).

Принцип реактивного движения, однако, не был забыт в России в начале XX века. В апреле 1912 г. помощник директора Обуховского завода И.В. Воловский представил в Военное министерство России проект многозарядной пусковой установки для стрельбы ракетами с движущихся автомобилей. 14 июля 1916 г. преподаватель Михайловской артиллерийской академии (ныне Академия имени Петра Великого) полковник И.П. Граве по заявочному свидетельству № 746 на изобретение получил патент № 122. Этим документом был установлен отечественный приоритет в создании ракетного заряда из бездымного пороха. Он же разработал проект ракеты на этом порохе. События 1917–1920 гг. в России временно приостановили исследования в области ракетной техники.

Ракетная система (ракета с шестовым стабилизатором и пусковой станок) К.И. Константинова, 1862 г.

Боевая ракета конструкции М.М. Поморцева, 1911 г.

Проект ракетной батареи И.В. Воловского для стрельбы с автомашин.

Изобретатель бездымного пороха и ракеты на бездымном порохе И.П.Граве (1874–1960).

Схема ракеты И.П. Граве, 1916 г.

Основатель и руководитель Газодинамической лаборатории Н.И. Тихомиров (1869–1930).

Конструктор пороховых ракет 8. Д. Артемьев (1885–1962).

Новые направлений

Началом официального и целенаправленного развития научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области ракетостроения в СССР, когда от труда увлеченных энтузиастов перешли к созданию организаций, решающих определенные задачи, в том числе оборонного значения, следует считать образование при военном ведомстве в марте 1921 г. Лаборатории для реализации изобретения инженера-химика Н.И. Тихомирова (1860–1930) — воздушно-реактивной мины.

Первоначально лаборатория — первая государственная ракетная научно- исследовательская и опытно-конструкторская организация — размещалась в Москве (Тихвинская ул., д. З). Основным направлением ее работ тогда стало создание твердотопливных ракет.

Эксперименты позволили установить, что состоявший на вооружении штатный артиллерийский бездымный пироксилиновый порох не подходил для двигателей ракет. Заряды из этого пороха, изготовленные на летучем спиртоэфирном растворителе, как правило, имели большую начальную поверхность и быстро сгорали, создавая повышенное давление, в то время как для ракетных снарядов требовались шашки большого диаметра (так называемые толстосводные). Но в таких шашках оставался большой процент растворителя, удалить который не удавалось. А это приводило к ненормальному горению пороха: при быстром испарении образовывались трещины, увеличивавшие начальную поверхность горения. Поэтому ракеты с одинаковым весом заряда летали на разные дистанции, что не удовлетворяло требованиям военных. Нужны были новые рецептуры порохов.

Первые существенные успехи были достигнуты в начале 1924 г., когда сотрудник лаборатории, в прошлом артиллерийский офицер-пиротехник, В.А. Артемьев 1* в результате длительных изысканий независимо от И.П. Граве предложил использовать в составе ракетного топлива тротил, получив бездымный порох на нелетучем растворителе.

1* Артемьев Владимир Андреевич родился в 1885 г. в Санкт-Петербурге. В 1908 г. окончил Алексеевское военное училище по специальности артиллерист и был направлен в Брест-Литовскую крепостную артиллерию. В1911-1915 гг. служил в снаряжательной лаборатории в Брест-Литовске, а затем переведен в ГАУ в Петроград. В 1921 г. начал работу в лаборатории Н.И. Тихомирова при военном ведомстве. В 1925 г. Особым совещанием при коллегии ОГПУза проступок при работе с секретными документами был осужден на три года принудительных работ и отправлен в Соловецкий лагерь. После освобождения в 1927 г. продолжил работу в Газодинамической лаборатории в Ленинграде над реактивными снарядами. Там же он разработал и создал реактивный снаряд на бездымном порохе, которым произвел первый в мире выстрел. Все основные конструктивные данные послужили ему основой для создания серии реактивных снарядов PC-82 и PC-132. В НИИ-3 (так с 1937 г. стал именоваться РНИИ) разрабатывал также реактивные глубинные бомбы в 1941–1945 гг. В 1946–1952 гг. работы в КБ-2МСХМ, ас 1952 г. — в НИИ-1 МОП. Умер в 1962 г. Важнейшим плодом деятельности В.А. Артемьева была разработка технологии и конструкции пироксилиновых и нитроглицериновых пороховых зарядов с постоянной поверхностью горения, давших возможность создать первые образцы твердотопливных ракетных двигателей к снарядам РС-82 и PC-132.

Разработчик шашечного пироксилинового ракетного пороха С.И. Сериков (1886–1937).

Начальник ГДЛ, конструктор пороховых ракет Б.С. Петропавловский (1898–1933).

Корпус ГДЛ на территории артиллерийского полигона в Ржевке (под Ленинградом).

Первые опытные реактивные снаряды, разработанные В.А. Артемьевым в ГДЛ в 1930–1933 гг.

Реактивный снаряд РС-82 калибра 82 мм.

Реактивный снаряд PC-132 калибра 132 мм.

Реактивный снаряд РС-132 калибра 132 мм с многолопастным стабилизатором.

Следующий шаг в создании твердотопливных ракет — разработка технологии изготовления толстосводных шашек из этого пороха. К работе были привлечены ленинградцы, сотрудники Института прикладной химии и Артиллерийской академии О.Г. Филиппов, С.А. Сериков и М.Е. Серебряков. Уже в 1924 г. благодаря их усилиям появились шашки диаметром 24 и 40 мм.

В 1925 г. лабораторию Н.И. Тихомирова перевели в Ленинград, ближе к предприятиям пороховой промышленности и артиллерийским полигонам. К 1928 г. были изготовлены шашки диаметром 75 мм. Производство этих шашек наладили в научно-технической лаборатории ВМФ, расположенной на территории Гребного порта в Ленинграде на Васильевском острове. Этой мастерской и выпуском шашек руководил В.А. Артемьев. Чтобы увеличить дальность полета снаряда, он предложил совместить активный и реактивный принципы и выстреливать ракеты из миномета. В марте 1928 г. на Научно-исследовательском испытательном артиллерийском полигоне на Ржевке были проведены испытания новых ракет. Первая в СССР ракета на бездымном порохе пролетела расстояние 1300 м. Созданием такой ракеты был заложен фундамент для конструктивного оформления ракетных снарядов.

К тому времени деятельность лаборатории вышла за рамки «разработки изобретения Н.И. Тихомирова», для чего она была создана. Штат лаборатории вырос, она пополнилась молодыми военными инженерами артиллерийского факультета академии им. Ф.Э. Дзержинского. Из числа выпускников академии в лаборатории Н.И. Тихомирова трудились Д.А. Вентцель, Н.А. Упорников, Г.В. Боголюбов, Г.Э. Лангемак, Б.С. Петропавловский. Тематика исследований расширялась, и в 1928 г. лаборатория была переименована в Газодинамическую лабораторию (ГДЛ) Военно-научно-исследовательского комитета при Реввоенсовете СССР.

В 1930 г. лабораторию возглавил Б.С. Петропавловский (1898–1933). При его непосредственном участии началась разработка твердотопливных реактивных снарядов (PC) калибра 82 мм и 132 мм в двух вариантах. По одному из них устойчивость реактивных снарядов в полете обеспечивалась выпуском газов через тангенциальные отверстия в плоскости центра тяжести. Эги снаряды назвали турбореактивными (ТРС-82). Согласно другому варианту, устойчивость в полете обеспечивалась за счет надкалиберного оперения. Трудности создания PC того времени заключались в отсугствии технологии изготовления шашек из пироксилин-тротилового пороха большой длины и трудоемкости в изготовлении.

С 1931 г. ГДЛ была переподчинена Управлению военных изобретений Технического штаба начальника вооружений РККА, а в 1932 г. перешла в ведение начальника вооружения РККА М.Н. Тухачевского.

В 1932 г. лабораторию возглавил И.Т. Клейменов (1898–1938). Его организаторский талант способствовал быстрому становлению ГДЛ как ведущей научно-исследовательской и опытно-конструкторской организации и увеличению размаха работ в области реактивной артиллерии. Особенно активно он ратовал за массовое применение реактивных снарядов в наземных войсках.

25 февраля 1933 г. на совещании у заместителя наркома по военным и морским делам М.Н. Тухачевского принято решение об организации в Москве Реактивного научно-исследовательского института (РНИИ) путем слияния ленинградской ГДЛ и Московской Группы изучения реактивного движения (МосГИРД), входившей в ОСОАВИАХИМ. Для размещения этого института выделили часть помещений здания строящегося на берегу реки Лихоборки на окраине Москвы Всесоюзного института сельскохозяйственного машиностроения (ВИСХОМ) на Лихачевском шоссе (современный адрес — Онежская ул., 8/10).

Постановлением Совета труда и обороны СССР от 31 октября 1933 г. № 104 «Об организации реактивного института» РНИИ был передан в систему Наркомата тяжелой промышленности. Директором РНИИ был назначен И.Т. Клейменов, заместителем директора и главным инженером РНИИ — сильный теоретик и тонкий экспериментатор, опытный артиллерист Г.Э. Лангемак (1898–1938). Он организовал работу так, что институт в своей исследовательской деятельности сочетал проектирование с испытанием ракет и ракетных снарядов, летательных аппаратов и двигателей для них. Под его руководством создавались PC и пусковые установки (ПУ) различного назначения. Конструкцией снарядов занимались специалисты РНИИ, корпуса изготавливали в мастерских лаборатории и на предприятиях Ленинграда, а взрыватели и пиропатроны разрабатывали в ЦКБ-22. Для PC была отработана технология изготовления крупных шашек из нового пироксилин-тротилового бездымного пороха с высокой энергетикой и стабильными характеристиками, а сами снаряды были доведены до промышленного освоения.

В РНИИ помимо практических исследований большое внимание уделялось научной работе. Так, в институте был сформирован Научно-технический совет, который стал издавать сборники статей по ракетной технике «Реактивное движение», первый из которых вышел в 1935 г. А в 1936 г. вышел первый сборник трудов РНИИ «Ракетная техника». Всего увидели свет три выпуска первого и девять выпусков второго сборника.

Большую помощь в научной работе сотрудникам РНИИ оказывал опыт предшественников, изложенный ими в печатных трудах. Как вспоминал специалист по порохам для реактивных снарядов Ф.Н. Пойда, для формирования фонда научно-технической библиотеки РНИИ во все доступные библиотеки были посланы «гонцы», которые отбирали необходимую литературу. Так сформировался институтский библиотечный фонд, который вскоре засекретили, в том числе труды К.И. Константинова и М.М. Поморцева. Многое, над чем они трудились, нашло свое применение в разработках РНИИ.

Начальник ГДЛ, затем начальник РНИИ И.Т. Клейменович (1898–1938).

Заместитель начальника ГДЛ, конструктор пороховых ракет Г.Э. Лангемак (1898–1938).

Титульный лист книги К.И. Константинова «О боевых ракетах» издания 1864 г.

Здание Реактивного научно-исследовательского института в Москве.

Работы РНИИ Главного управления боеприпасов Наркомата тяжелой промышленности способствовали развертыванию отработки PC широким фронтом, с привлечением многих научно-исследовательских институтов, опытно-конструкторских бюро, промышленных предприятий и полигонов, размещенных в Москве и Подмосковье. Расход реактивных снарядов для полигонных испытаний увеличился настолько, что их изготовление силами РНИИ стало недостаточным. В 1935 г. для опытных стрельб Артиллерийское управление РККА заказало московскому заводу № 70 им. Владимира Ильича (бывшему заводу Михельсона) первые большие партии корпусов: по 5000 реактивных снарядов калибром 82 мм (РС-82) и 132 мм (PC-132). К концу 1936 г. в РНИИ закончили составление полного комплекта технической документации на эти снаряды в соответствии с требованиями Артиллерийского управления РККА к производству боеприпасов, что позволило заводу подготовить технологическую документацию на промышленное изготовление снарядов. Промышленное производство пороха для реактивных снарядов решили организовать на старейшем в России пороховом заводе № 6 им. Н.А. Морозова, вблизи Шлиссельбурга.

В тот период руководство института приняло смелое решение, сыгравшее определяющую роль в дальнейшем ходе событий: применить вместо уже освоенного пороха ПТП еще мало изученный, но более перспективный нитроглицериновый порох (НГВ). В 1937 г. совместными усилиями специалистов РНИИ, химиков и работников завода № 6 завершилась разработка технологии проходного прессования шашек из пороха НГВ, а их изготовление было передано заводу по производству нитроглицериновых порохов. В процессе отработки пороховых зарядов была проведена большая научно-исследовательская работа. Как отмечал Г.Э. Лангемак, в результате исследований была разработана теория горения твердотопливных зарядов, новые методы расчета внутренней баллистики, создан критерий устойчивости горения с учетом изменений температур заряда. Тогда же в отделе РНИИ под руководством военинженера 2 ранга Л.Э. Шварца с участием В.А. Артемьева, Ю.А. Победоносцева, Е.С. Петрова, Д.А. Шитова, Н.П. Горбачева и других разработана конструкция реактивного ракетно-осколочно-фугасного снаряда (РОФС) калибра 203 мм. За заслуги в развитии ракетостроения именами руководителей РНИИ И.Т. Клейменова и Г.Э. Лангемака были названы образования на обратной стороне Луны.

Вместе с расширением тематики работ росли и штаты: если в 1934 г. в институте работали 395 человек, то в 1935 г. — уже 580. В связи с реструктуризацией промышленности страны вместе с другими научными учреждениями, занимавшимися оборонной тематикой, в начале 1937 г. РНИИ вошел во вновь образованный Наркомат оборонной промышленности и переименован в НИИ-3, а в январе 1939 г. был передан в Наркомат боеприпасов, выделившийся из Наркомата оборонной промышленности.

В июне 1938 г. Главное артиллерийское управление (ГАУ) РККА выдало НИИ-3 ТТЗ на разработку специального 132-мм реактивного снаряда и самоходной многозарядной залповой установки. К этому времени в институте был разработан 132-мм осколочно-фугасный снаряд М-13. Головная часть снаряжалась зарядом взрывчатого вещества, для подрыва которого использовались контактный взрыватель и дополнительный детонатор. Стабилизация снаряда в полете обеспечивалась с помощью четырех хвостовых стабилизаторов. Дальность полета достигала 8470 м. В разработке снаряда принимали участие Л.Э. Шварц, В.Н. Лужин, Д.А. Шитов, А.П. Павленко, Ф.Н. Пойда, В.Г. Бессонов.

Руководитель группы по разработке PC в РНИИ Л.Э. Шварц.

Инженер-механик по пороховым снарядам РНИИ Д.А. Шитов.

Инженер- конструктор РНИИ Ю.А.Победоносцев.

Инженер-механик РНИИ И.И. Гвай.

Инженер-механик РНИИ А.П. Павленко.

Инженер-механик РНИИ Ф.Н. Пойда.

Инженер-механик РНИИ В.Г. Бессонов.

Реактивный осколочно-фугасный снаряд М-13:

1 — взрыватель; 2 — боевая часть; 3 — воспламенитель; 4 — ракетная камера с зарядом; 5 — сопло.

Первый образец РСЗО МУ-1 (вид сзади), 1938 г.

Для стрельбы этими снарядами в РНИИ была сконструирована и изготовлена многозарядная пусковая установка. Первый ее вариант, размещенный на базе грузового автомобиля ЗИС-5, — МУ-1 (механизированная установка, первый образец) — имел пакет из 24 однопланочных направляющих желобкового типа, установленный на специальной раме в поперечном положении по отношению к продольной оси автомобиля. В работе по созданию первых мобильных ракетных комплексов (реактивных систем залпового огня) принимали участие Ю.А. Победоносцев. И.И. Гвай, Ф.Н. Пойда, А.П. Павленко, А.С. Попов, В.Н. Галковский и другие. Однако проведенные на Софринском полигоне под Москвой в период с декабря 1938 по февраль 1939 г. полигонные испытания установки показали, что она не в полной мере отвечала поставленным требованиям. Тем не менее МУ-1 послужила базой для развития систем РСЗО.

7 июня 1939 г. на Софринском полигоне успешно прошли испытания созданные в НИИ-3 установки МУ-2, смонтированные на шасси автомобиля высокой проходимости ЗИС-6. Новая ПУ имела 16 направляющих, расположенных пакетом вдоль оси автомобиля. Пакет снабжался поворотным и подъемным механизмами. Для них был разработан новый осколочно-фугасный снаряд. В конце 1939 г. разработанные конструкции PC и ПУ были одобрены Заказчиком и рекомендованы для проведения следующих этапов работ. Конструкции получили индексы: реактивный снаряд калибра 132-мм — М-13, пусковая установка с этими снарядами — боевая машина БМ-13.

Таким образом, в 1939 г. в НИИ-3 НКБ был создан комплекс реактивного вооружения. Параллельно с этим разрабатывалась реактивная система залпового огня, состоявшая из реактивных снарядов калибра 82 мм М-8 и пусковой установки БМ-8-48.

Многозарядная пусковая установка МУ-1 (механизированная установка, первый образец) на базе грузового автомобиля ЗИС-5, 1938 г.

Испытания МУ-2 на Софринском полигоне, 1939 г.

Инженер-механик РНИИ А.С. Попов.

Инженер-механик РНИИ В.Н. Галковский.

К 1940 г. в пороховой промышленности была окончательно разработана технология прессования нитроглицериновых порохов, обеспечивавшая лучшее их смешение. На основе новой технологии составили типовой проект нитроглицеринового порохового завода, и началось строительство одного из таких предприятий. В разработке реактивных снарядов принимали участие также сотрудники завода № 512 Наркомата боеприпасов (ныне ФЦДТ «Союз», г. Дзержинский).

Испытания ПУ и PC, созданных НИИ-3, сосредоточившим в тот период в своих стенах практически всех специалистов страны в области ракетной техники. проводились на Софринском полигоне, который приобрел особое значение как главная база летных испытаний. На полигоне размещалось отделение НИИ-3 со сборочной мастерской.

Буквально накануне войны, с 15 по 1? июня 1941 г., на подмосковном полигоне ГАУ РККА в Софрино (ныне г. Красноармейск) в присутствии наркома обороны Маршала Советского Союза С.К.Тимошенко, начальника Генерального штаба генерала армии Г.К. Жукова, начальника ГАУ Маршала Советского Союза Г.И. Кулика, наркома вооружения Д.Ф. Устинова, наркома боеприпасов П.Н. Горемыкина, ряда ответственных работников ЦК ВКП(б) и специалистов оборонной промышленности были продемонстрированы стрельбы снарядов М-13 (PC-132) с пусковой установки БМ-13. Боевым расчетом командовала из рубки № 5 руководитель опытов ииженер А.М. Чунашова. Действие осколочно-фугасных реактивных снарядов произвело большое впечатление на присутствовавших. Они дали высокую оценку этому грозному оружию. В результате 21 июня 1941 г. Комитет обороны при СНК принял решение о развертывании серийного производства реактивных снарядов М-13, пусковых установок (боевых машин БМ-13), а также о начале формирований войсковых частей с этим вооружением.

Нарком обороны Маршал Советского Союза С.К. Тимошенко.

Начальник Генерального штаба генерал армии Г.К. Жуков.

Нарком вооружения Д.Ф. Устинов.

Начальник ГАУ Маршал Советского Союза Г.И. Кулик.

Нарком боеприпасов П.Н. Горемыкин.

Руководитель опытов инженер А.М. Чунашова (сидит в центре) рядом с рубкой № 5 Софринского полигона на 60-летии испытательных пусков, июнь 2001 г.

Продолжение следует