Стратегический «Молодец». История железнодорожных ракетных комплексов

Существенным вопросом было привлечение к работам специализированных организаций по твердым топливам. Была важна не только разработка зарядов, теплозащиты корпусов, их совместимости, но и наличие промышленного производства компонентов твердотопливных зарядов, предприятий, на которых можно производить сами заряды.

Первые проработки показали, что с существующим твердотопливным потенциалом ракеты могли бы быть созданы с далеко не такими характеристиками, как хотелось бы заказчикам. КБ «Южное» в начале 60-х годов пришлось прибегнуть в работах по ракете РТ-20П к комбинации первой твердотопливной ступени и второй жидкостной, иначе требуемых характеристик достигнуть было невозможно.

Чрезвычайно важным было создание мощностей для производства самих двигателей и их испытаний. Такая база была создана в Павлоградском механическом заводе (ПМЗ), расположенном в г. Павлограде, недалеко от головного КБ «Южное» и головного «Южного машиностроительного завода». На территории бывшего артиллерийского полигона были созданы цеха для работы с твёрдотопливными двигателями и стенды для их огневых стендовых испытаний.

А затем в ПМЗ было организовано не только производство двигателей, но и сборка ракет семейства РТ-23, а затем комплектация, проверка и сдача боевых железнодорожных комплексов с ними. Он стал очень серьезным заводом.

Как уже указывалось выше, принципиальный сдвиг по твердотопливному направлению произошел на этапе работ по комплексу РТ-22. В ходе них был создан крупногабаритный твердотопливный двигатель 15 Д122. При его отработке было проведено 16 огневых стендовых испытаний (ОСИ).

Следующий важный шаг был сделан при создании семейства крупногабаритных двигателей 3Д65 / 15Д206 / 15Д305 с одним центральным соплом. Но их создание оказалось сложнейшей задачей, прежде всего в части создания системы управления вектором тяги.

16 сентября 1973 г. вышло постановление правительства № 692-222 о создании нового ракетного комплекса Д-19 системы «Тайфун» в составе тяжелого ракетного подводного крейсера, вооруженного двадцатью твердотопливными ракетами 3М65, оснащенными РГЧ с десятью боеголовками индивидуального наведения. Головным разработчиком ракеты являлось КБ Машиностроения (главный конструктор В.П. Макеев). Разработка двигателя первой ступени ЗД65 поручалась КБ «Южное». При этом учитывался уже полученный им опыт в разработке твердотопливных двигателей, а также мощная производственная база «Южного машиностроительного завода» и Павлоградского механического завода.

На этом этапе в очередной раз появилась идея унификации. Было выдвинуто требование обеспечить общность конструкции двигателей первой ступени для ракеты РТ-23 и морской ракеты Д19. Для выполнения этого требования был проведен большой цикл совместных проработок КБ «Южное» и КБ Машиностроения по определению взаимоприемлемых характеристик двигателей. Путем взаимных компромиссов, в ряде параметров существенных, к маю 1973 года специалистам КБ «Южное» и КБ Машиностроения удалось выбрать параметры двигателя для первых ступеней обеих ракет.

Полной унификации добиться не удалось, но большинство конструктивных решений по двигателю ЗД65, он шел с некоторым опережением, были использованы и при создании двигателя 15Д206 для ракеты 15Ж44. Двигатель 3Д65 был на тот период самым крупным из отечественных твердотопливных двигателей, его диаметр составлял 2,4 м, а масса заряда 48 т.

В разработку двигателя закладывались самые прогрессивные на то время решения. Прежде всего, это относилось к корпусу РДТТ. Использовавшаяся прежде технология изготовления корпусов маршевых РДТТ в виде пластиковой цилиндрической трубы с массивными металлическими днищами и узлами стыка не позволяла в полной мере использовать преимущества высокопрочных композитов. В разработку корпуса нового двигателя закладывалась новая по тому времени технология типа двуслойного «кокона» с вымываемой полимерно-песчаной оправкой. Силовая оболочка корпуса изготавливалась из высокопрочного органоволокна СВМ, для закладных элементов днища использовался титановый сплав. Разработку корпуса для двигателя 3Д65 вело КТБ Миноборонпрома СССР, серийное производство поручалось заводу «Пластмасс» (г. Сафоново).

В США для управления полетом твердотопливных МБР применялись отклоняемые сопловые блоки, ключевым элементом кото — рых был крупногабаритный резинометаллический шарнир, на котором качался весь сопловой блок. В КБ «Южное» в то время реальной конструкции поворотного сопла и шарнира для него не было. Использование этого нового решения было связано с высоким риском. Трудно было прогнозировать, сколько времени это могло занять. А его не было. Международная обстановка требовала срочного создания новых сухопутных и морских твердотопливных МБР. На ранних стадиях проектирования КБ «Южное» рассматривало самые разные способы управления ракетой на участке работы первой ступени, но все они имели свои проблемы. В результате проработок была выбрана схема со вдувом «горячего» газа в закритическую часть сопла двигателя первой ступени. Стационарное сопло двигателя первой ступени, спроектированного КБ «Южное», должно было быть оснащено восемью попарно расположенными в плоскостях стабилизации клапанами вдува, обеспечивавшими управляемость по всем каналам управления. Считалось, что это более простой и быстрый способ получить нужный результат. Было также важным, что быстродействующая система «вдува» могла теоретически обеспечить высокие динамические характеристики управляемости ракеты. В том числе и для парирования воздействии факторов ядерного взрыва.

В то время вдув газов или впрыск жидкостей в закритическую часть сопла был очень модным среди ракетных двигателистов. Автор, в частности, применял его еще в своем дипломном проекте маршевого ЖРД в МАИ.

В КБ «Южное» пошли по наиболее энергетически эффективному варианту. Газ, вдуваемый через специальные клапаны на закритической части сопла, отбирался непосредственно из камеры сгорания маршевого РДТТ. Схема была очень красивой, но ее отработка оказалась сложной задачей. Слишком высокими были тепловые нагрузки на конструкцию клапанов, особенно их подвижных заслонок. Работоспособность элементов клапанной группы из вольфрамовых сплавов долго не удавалось обеспечить. Аварии шли при стендовых наземных и летных испытаниях. Это вызывало крайне нервную реакцию на всех уровнях.

Заряд смесевого твердого топлива двигателя 3Д65 с внутренним каналом звездообразной формы разработки НПО «Алтай» обеспечивал программированный спад тяги перед завершением работы, что позволяло успешно решить проблему управляемости ракеты перед разделением ступеней.

В двигателе 3Д65 были применены конструкторские решения, обусловленные спецификой его применения в составе ракеты морского базирования. Обеспечивалась полная герметизация двигателя от попадания в него морской воды, предстартовый наддув воздухом внутренней полости двигателя с целью компенсации действующих на наружную поверхность корпуса внешних гидродинамических нагрузок во время старта ракеты, замотанная между наружным и внутренним коконом корпуса двигателя ленточная кабельная сеть и многое другое.

Для отработки основных решений ракеты 3М65 был создан уменьшенный аналог двигателя — 3Д65Б, обеспечивавший все расходнотяговые характеристики штатного двигателя в первые восемь секунд работы, включавшие в себя старт из шахты подводной лодки, а также проведение всех операций, связанных с этим переходным участком движения ракеты. Стендовая отработка этого двигателя началась в 1975 г., а с октября 1977 г. на полигоне ВМФ в г. Балаклаве проводились бросковые испытания двигателя 3Д65Б в составе макета ракеты с экспериментальной лодки в надводном и подводном положениях, в условиях, максимально приближенных к штатным. Весь этап испытаний прошел без замечаний к двигателю.