На стартовой позиции

Несколько слов о характере полета головной части на конечном участке траектории. Коль в это время на нее действуют большие аэродинамические силы, то она неизбежно будет беспорядочно кувыркаться и может не попасть в цель. Этого допустить нельзя. Чтобы боеголовка при подлете к цели не кувыркалась, ее снабжают стабилизатором юбочного или лопастного типа. Этим обеспечивается стабилизация головной части.

Боевой заряд предназначен для поражения цели: уничтожения, разрушения, воспламенения ее и т. д. По своему характеру действия боевые заряды классифицируются на:

— фугасные, которые предназначаются для разрушения оборонительных сооружений;

— осколочные, применяемые для стрельбы по воздушным и наземным целям, в том числе для поражения живой силы и боевой техники;

— кумулятивные, используемые для поражения бронированных целей, долговременных огневых точек и других прочных сооружений. Такой заряд имеет в передней части выемку типа воронки. При взрыве образуется так называемая кумулятивная струя, обладающая значительной пробивной силой;

— зажигательные, предназначенные для воспламенения целей;

— ядерные, поражающими факторами которых являются: ударная волна, световое излучение и проникающая радиация.

Средняя часть корпуса изготовляется, в зависимости от ее назначения, из алюминиевых сплавов или легированной стали. Специальные сорта стали приходится применять потому, что при полете ракеты в атмосфере, при разгоне ее на начальном участке траектории корпус испытывает значительные перегрузки и сильный аэродинамический нагрев.

В последнее время конструкторы, решая вопрос о выборе материала для корпуса ракеты, все чаще обращают внимание на титановые сплавы: они более легкие и прочные в условиях нагрева. Правда, стоимость титана значительно больше, чем стали. Но зато листы из титанового сплава можно взять меньшей толщины, а это позволит, например, увеличить полезную нагрузку. И еще один материал считается довольно перспективным — термостойкие пластмассы. Они начинают достаточно широко применяться в ракетостроении для изготовления корпусов ракет, различных деталей, всевозможных обтекателей, тепловых экранов, корпусов антенн, контейнеров и т. п. При этом электронная аппаратура лучше защищается от нагрева. А главное, применение термостойких пластмасс особенно эффективно: существенно уменьшается вес ракеты. Следовательно, при одном и том же запасе топлива на борту «пластмассовая» ракета полетит дальше, чем стальная.

Хвостовая часть корпуса ракеты имеет коническую, а иногда овальную форму. Правда, угол конусности небольшой. Это сделано для того, чтобы уменьшить сопротивление воздушного потока, обтекающего корпус.

К нижней, хвостовой, части корпуса прикреплены стабилизирующие поверхности. Площадь их сравнительно невелика, но вполне достаточна, чтобы сделать устойчивым полет ракеты в атмосфере. Испытания показали, что ракете не нужны большие стабилизаторы. Площадь их поверхности должна быть «как раз» — не больше и не меньше определенного среднего значения. Если сделать их больше, то ракета будет «чересчур» устойчивой: как говорят специалисты, перестабилизирована. Ракета станет «ленивой», будет плохо слушаться рулей, медленно исполнять команды, что затруднит управление ею в полет.

Теперь о двигателе ракеты. Это одна из главнейших частей, поистине ее огненное мощное «сердце».

Что же такое ракетный двигатель? Как он устроен? Откуда берется огромная сила, способная разгонять ракету не только в атмосфере, но и вне ее, там, на огромной высоте, где молекула воздуха столь же редка, как и капля воды в пустыне.

Мы привыкли к тому, что любое транспортное средство, будь то автомобиль, тепловоз, самолет или океанский лайнер, приводится в движение двигателем.

Он превращает либо химическую энергию, либо тепловую, электрическую в механическую работу вращения. У автомобиля это вращение колеса, у самолета — воздушного винта, у парохода — гребного винта и т. д., словом, вращение движителя. Движитель (колесо, винт), вращаясь, взаимодействует со средой соприкосновения (грунт, рельс, воздух, вода), стремится отбросить или отбрасывает ее назад, а сам транспорт движется вперед. Силы, приложенные к отбрасываемой «порции» воздуха или воды, одинаковы по своей величине с силой, приложенной к самолету пли пароходу, но направлены в обратную сторону. Из школьного курса физики мы знаем, что если силу, с которой отбрасывается воздух или вода, считать активной, то сила, заставляющая двигаться самолет или пароход, будет… реактивной. Значит, по своей природе движение парохода и самолета реактивное.

А у автомобиля, тепловоза или, скажем… человека? — спросит читатель. Ответ прост. Они гоже, при своем движении отбрасывают «порцию» массы. Но этой порцией является масса… Земли. Принцип движения здесь тоже реактивный. Только одно… но. Суммарная масса всех средств и существ, движущихся по Земле, ничтожна, несоизмеримо мала по сравнению с массой Земли. Поэтому она и «не движется» в обратном направлении, подобно «порции» водуха или воды.

Во всех рассмотренных случаях есть одна немаловажная деталь. А именно — движение осуществляется за счет силы двигателя или мускульной энергии, но реакция на отбрасываемую массу передается через движитель (колесо, винт и т. д.). Это характерная деталь. Запомним ее.

Ну, а как же движется ракета, за счет чего? У нее ведь нет ни колеса, ни винта…

Разберемся по порядку.

Представим себе, что камера сгорания ракетного двигателя заполнена газами под давлением и сопло ее плотно закрыто крышкой. Давление на стенки камеры и крышку одинаково. Все результирующие силы, как боковые, так и осевые, попарно взаимно компенсируются. Нет движения газов — камера сгорания на месте.

Допустим, что крышка, закрывающая сопло, мгновенно открылась. И тут же равновесие сил нарушается. Это, как видно из рисунка, происходит за счет осевых сил давления.

Газ получает свободу движения. Вследствие этого возникает результирующая сила внутреннего давления — она направлена по оси камеры влево. Это и есть не что иное, как реактивная сила. Газ вырвется наружу вправо, а возникшая реактивная сила толкнет камеру влево: подобно тому, как при выстреле под действием пороховых газов заряд дроби летит из ствола в одну сторону, а ружье — в противоположную. Правда, оно никуда не улетает. Охотник удерживает ружье и ощущает действие реактивной силы, как отдачу — легкий толчок в плечо. Образно говоря, в ракетном двигателе «выстрелы» раздаются непрерывно, а микроскопические частицы раскаленных газов вылетают из «ствола», в данном случае из сопла двигателя.

Вглядевшись в рисунок внимательней, мы найдем ответ на вопрос о движителе. Действительно движение возникает в результате прямой реакции (взаимодействия) двух тел: газа — с одной стороны и самой камеры — с другой, без каких-либо «посредников» — колеса, винта и т. д. Значит, остается только одно — сама камера сгорания одновременно является двигателем и движителем. В этом главное отличие реактивного двигателя от остальных. Он является двигателем прямой реакции.

Мы часто слышим выражения «принцип реактивного движения», «реактивная сила»; но «ракетный двигатель». В чем дело? Какая разница между определениями «реактивный» и «ракетный»?

Прежде всего запомним, что понятие «реактивный» более широкое, чем «ракетный», так как в нем отражен сам принцип движения. Класс реактивных двигателей необычайно широк. Он объединяет все двигатели прямой реакции.

Ракетные двигатели — это подкласс реактивных. Отличительной особенностью ракетного двигателя является независимость его работы от внешних условий: все компоненты топлива для его работы размещены на борту ракеты. Благодаря этому она способна двигаться в любой среде.

Итак, ракетный двигатель — это мощная тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в кинетическую энергию продуктов сгорания (газов), выбрасываемых с огромной скоростью из его сопла.