Пятьдесят лет в космической баллистике

История подтвердила справедливость такого решения. Действительно, созданная в середине 1950–х годов (решение о начале работ — 1954 г., первый удачный пуск — август 1957 г.) межконтинентальная двухступенчатая баллистическая ракета Р-7 «пакетной» схемы решила основную задачу, касающуюся обороны страны, а также задачу достижения первой космической скорости (4 октября 1957 года Р-7 обеспечила вывод на орбиту первого в мире ИСЗ). Однако, как боевая она имела существенные недостатки, и в мае 1959 года принимается решение о создании межконтинентальной двухступенчатой баллистической ракеты с последовательным расположением ступеней — Р-16. В конце 1950–х — начале 1960–х годов наша промышленность, опираясь на опыт создания одноступенчатых ракет средней дальности Р-12 и Р-14, уже могла решить и эту более сложную задачу. Первое испытание Р-16, состоявшееся 24 октября 1960, года оказалось неудачным. Ракета взорвалась при старте, погибли люди, в том числе маршал М. И. Неделин и ряд ведущих разработчиков ракеты Р-16. Завершилась разработка Р-16 лишь к концу 1961 года.

Идея «пакетной» схемы состояла в «объединении» в одно целое («пакет») нескольких баллистических одноступенчатых жидкостных ракет, уже имеющих производственную базу и все условия для отработки в полёте, с обеспечением одновременного включения двигателей всех составляющих ракет «пакета» на старте, с последующим переливанием топлива в полёте из вспомогательных ракет в основную (несущую боевой заряд) и отбрасыванием освободившихся от топлива вспомогательных ракет. Для создания такой межконтинентальной баллистической ракеты необходимо было, во — первых, найти соответствующий принцип «объединения» составляющих «пакет» одноступенчатых ракет в целую единую систему и, во — вторых, «научить» эту систему летать! При этом М. К. Тихонравов проанализировал возможности практического решения этой задачи и показал, что сформулированные требования выполнить легче, чем создать такую же ракету по схеме последовательного расположения ступеней.

И. М. Яцунский, 1960 г.

Тщательные исследования по научному обоснованию своих предварительных разработок возможности создания межконтинентальной баллистической ракеты «пакетной» схемы М. К. Тихонравову удалось начать лишь в сентябре 1947 года, когда к этим работам подключился Игорь Марианович Яцунский. Именно он под руководством Михаила Клавдиевича разработал методологию выбора и оценки основных конструктивных и баллистических характеристик составных ракет «пакетной» схемы. Несколько позднее к этим работам подключились молодые инженеры отдела: Глеб Юрьевич Максимов (система управления), Лидия Николаевна Солдатова (оценки аэродинамических характеристик и системы переливания топлива), Ян Иванович Колтунов (проблема старта) и я.

Мне в реализации идеи Тихонравова пришлось заниматься рядом вопросов, связанных как с проблемой «объединения» одиночных ракет в единый «пакет», так и с проблемой «обучения» его летательному искусству.

В проблеме «объединения» основное требование — обеспечить надёжность разделения ступеней «пакета». «Пакетная» схема двухступенчатой ракеты, в частном случае состоящей из двух ракет, основной и вспомогательной, предусматривала, что второй ступенью должна быть основная ракета, несущая боевую часть, и к моменту разделения ступеней (отделение вспомогательной ракеты) она должна быть полностью заправлена топливом. Поэтому, если обе, составляющие «пакет» ракеты были одинаковые (например, Р-2) и их двигатели при старте включились одновременно, то перед разделением, когда в баках каждой ракеты останется около половины топлива, его требовалось перелить из вспомогательной ракеты в основную, а затем «отбросить» вспомогательную ракету. Чтобы основная ракета смогла выполнить свою боевую задачу — поражение цели, необходимо было разделение ступеней произвести: во — первых, без механического повреждения основной ракеты, во — вторых, обезопасить «пакет» от возникновения пожара при переливании топлива и, в — третьих, после разделения не допустить у основной ракеты возникновения возмущений, с которыми не справилась бы система управления.

В мою задачу входило рассмотрение различных схем составления «пакета» из одинаковых ракет, оценка обеспечения требований надёжности, в частности, оценка возмущений у основной ракеты после разделения, определение весовых характеристик связей (элементов конструкции, объединяющих отдельные ракеты в «пакет»), а также выбор тех предложений для дальнейшего рассмотрения, которые окажутся наиболее простыми в реализации. Полученные при этом характеристики использовались: Максимовым — для оценки устойчивости полёта «пакета» после разделения, Солдатовой — для определения способов переливания топлива и оценки аэродинамических характеристик «пакета», Колтуновым — для анализа возможностей надёжного старта «пакета».

Схема пакета из трех ракет Р-3, предложенная в 1951 году М. К. Тихонравовым для создания межконтинентальной жидкостной баллистической ракеты в ОКБ-1

Мой анализ набора различных схем «пакета», составленного из двух или трёх ракет (рассматривались в частности реальная ракета Р-2, и проектный вариант ракеты Р-3), проводился методом математического моделирования движения «пакета» при различных схемах разделения. Исследовались такие схемы относительного движения ракет: а) по «направляющим»; б) за счет «расталкивания» их жесткими шарнирными связями; в) за счет динамического развода ракет специальными пороховыми движками; г) за счет крепления на шарнирных пироболтах, а также некоторые комбинации этих вариантов. Полученные результаты обсуждались в ОКБ С. П. Королева с создателями Р-7 в самом начале её разработки.

Надо отметить, что я рассматривал и вариант разделения, аналогичный принятому на ракете Р-7, и дал ему оценку как самого простого и надёжного с точки зрения конструктивного исполнения, но не обеспечивающего высокой надёжности в процессе динамики полёта при отделении вспомогательных ракет. В ряде рассмотренных вариантов (после выключения двигателей вспомогательных ракет и освобождения креплений вспомогательных ракет) основная ракета из?за несимметричного отхода от неё боковых ракет получала недопустимо большие возмущения.

При совместном анализе с конструкторами ОКБ С. П. Королева такой схемы соединения ракет в «пакет» мы к компромиссу не пришли. Однако, видимо, так и должно было быть: я рассматривал вариант создания «пакета» из одинаковых ракет, а сама ракета Р-7 была скомпонована из разноразмерных элементов. Конструкторы ОКБ-1 предложили вариант, который оказался очень надёжным и наиболее простым из всех рассмотренных.

Итак, наши общие усилия завершились разработкой двух вариантов проекта экспериментального «пакета» из трёх ракет: первый вариант — «пакет» из трёх ракет Р-2 с предельной дальностью полёта 1540 км, второй — «пакет» из трёх ракет Р-3 с предельной дальностью полёта порядка 8000 км. Кроме компоновочных схем и описания всех элементов этих вариантов «пакета», мною были составлены и данные о весовых характеристиках связей, «объединяющих» три ракеты в «пакет».

В 1951 году три тома научного отчета, куда вошли разработки всех участников группы М. К. Тихонравова, были представлены в ОКБ-1 С. П. Королёву. Этот отчет содержал совершенно уникальные по тому времени разработки, в частности, методику оптимизации параметров пакета, с использованием которой и были выбраны параметры указанных выше двух вариантов экспериментального «пакета» из трёх ракет.

На базе содержащегося в отчете варианта пакета из трех ракет Р-3, разработанного под руководством М. К. Тихонравова предполагалось создать в ОКБ Королева межконтинентальную баллистическую ракету (см. А. В. Карпенко, А. Ф. Уткин, А. Д. Попов «Отечественные стратегические ракетные комплексы» Санкт — Петербург, 1999, стр. 34.)