<< 1 часть

ФАУ-2 (V-2, A-4). Оружие возмездия.
История создания. Часть 2.

Уже в то время, когда ракета А-3 находилась в стадии проектирования (лето 1936 года), фон Браун и Вальтер Ридель задумали создать еще большую ракету, которая в дальнейшем стала известна как ракета A-4. К ним присоединился и Дорнбергер, который имел на этот счет свои соображения. Так как во время Первой мировой войны он служил в тяжелой артиллерии, он, конечно, не мог не знать о существовании сверхдальнобойного орудия, официально называвшегося "Кайзер Вильгельм ге-шютц", но более широко известного по прозвищу "Большая Берта", или, как именовали его англичане, "Парижская пушка". Именно она и привела Дорнбергера к мысли о необходи­мости создания мощной дальнобойной ракеты.
Предполагалось, что ракета будет иметь дальность стрельбы в два раза большую, чем у "Большой Берты", а боевая часть будет весить целую тонну. Намеченная дальность полёта в 260 километров означала, что ракета должна иметь максимальную скорость порядка 1600 метров в секунду. Вес боевой части определял сухой вес ракеты, и он должен был примерно равняться 3 тоннам. Для достижения необходимой максимальной скорости было нужно, чтобы вес топлива в два раза превышал сухой вес ракеты. Таким образом, стартовый вес ракеты следовало довести до 12 тонн, а это, в свою очередь, означало, что тяга ракетного двигателя должна составлять приблизительно 25 тонн.
По этим данным, однако, можно было бы спроектировать большое количество разных ракет. Одни могли оказаться очень длинными и тонкими, другие - короткими и толстыми. Следовательно, были нужны какие-то соображения для определения габаритов ракеты. Новая ракета должна была быть таким оружием, которое можно подтягивать если не вплотную к линии фронта, то уж во всяком случае куда-то поблизости от нее. Кроме того, она должна была отвечать требованиям, связанным с ее перевозкой на дальние расстояния по шоссейным или железным дорогам. Максимально допустимые габариты диктовались шириной туннелей и кривизной закруглений железнодорожной колеи.

Таким образом, характеристики ракеты A-4 были определены и в первом приближении обоснованы еще до того, как была закончена ракета А-3, не оправдавшая, как известно, возложенных на нее надежд. Поэтому, прежде чем продвинуть работу дальше, необходимо было довести ракету А-3 до приемлемого уровня. Практически же даже при сохранении прежних габаритов нужно было создавать новую ракету. Она получила обозначение А-5.
Ракета А-5 имела первый вариант двигателя ракеты А-3 с большими графитовыми газовыми рулями и усовершенствованным корпусом, которому была придана почти такая же аэродинамическая форма, что и у более поздней ракеты A-4. И что важнее всего - ракета была снабжена принципиально новой системой управления.
Фактически для нее было создано целых три системы управления разных модификаций, причем все они работали успешно. Тем не менее первая ракета А-5, запущенная осенью 1938 года, почему-то вообще не имела системы управления - видимо, ракетчики хотели отчитаться перед начальством хотя бы таким запуском. И только через год, когда уже шла война с Польшей, ракета А-5 взлетела с полным оборудованием и безупречно поднялась на высоту 12 километров.
Всего было сделано 25 пусков ракет А-5: сначала они запускались вертикально, а затем - по наклонной траектории.
Все ракеты имели по два парашюта: вытяжной, который мог раскрываться даже на околозвуковых скоростях, и основной, вытягивавшийся через 10 секунд после первого. Купола уменьшали скорость падения примерно до 14 метров в секунду. Ракеты А-5, как и ракеты А-3, запускались с острова Грейфсвальдеройе. Система возвращения ракет на землю с помощью парашютов работала вполне надежно, поэтому многие ракеты удавалось запускать по несколько раз.
Интересная деталь: в одном из протоколов допроса сотрудников Пенемюнде разведывательной службой союзников сказано, что двигатель ракеты А-5 работал не на сжигании топлива, а генерировал газы за счет разложения концентрированной перекиси водорода. Это неверно. Ошибка, вероятно, объясняется вот чем.
Ввиду отставания в разработке механизма управления и хвостовых стабилизаторов решить эту проблему было поручено профессору Гельмуту Вальтеру, На заводе в Киле было изготов­лено несколько уменьшенных моделей ракеты А-5 диаметром 20 сантиметров, длиной 160 сантиметров и весом 27 килограммов. В баках таких моделей имелось 20 килограммов перекиси водорода, создававшей тягу порядка 120 килограммов в течение 15 секунд. Модели использовались для испытания хвостовых стабилизаторов различной формы. Эти модели и были приняты в ходе допроса за полноразмерные ракеты А-5.
Впрочем, перекись водорода давно привлекала внимание некоторых экспериментаторов ракет как возможный заменитель жидкого кислорода. Но дальше предложений дело не шло, так как приобрести в готовом виде перекись водорода надлежащей концентрации было почти невозможно. Лишь немногие заводы могли производить 30-процентный раствор, но и он в качестве заменителя кислорода был совершенно бесполезным.
Каждая начерченная линия и каждое движение логарифмической линейки в Пенемюнде имели прямое или косвенное отношение к "большой ракете", той самой ракете, которая довольно преждевременно была названа A-4. Именно она позднее стала называться ракетой "Фау-2", которую союзники или, по крайней мере, европейские газеты, выходящие на английском языке, называли "ракетой Гитлера".

Прошло ещё четыре года, прежде чем разработка ракеты A-4 приблизилась к концу. Ракеты были изготовлены летом 1942 года. Отметим, что первые семь ракет A-4 были почти на целую тонну тяжелее ракет A-4, запущенных в серийное производство позднее.
Ракета состояла из четырёх отсеков. Носовая часть представляла собой боевую головку весом около 1 тонны, сделанную из мягкой стали толщиной 6 мм и наполненную аматолом. Выбор этого взрывчатого вещества объяснялся его малой чувствительностью к теплу и ударам. Ниже боевой головки находился приборный отсек, в котором наряду с аппаратурой помещалось несколько стальных цилиндров со сжатым азотом, применявшимся главным образом для повышения давления в баке с го­рючим. Ниже приборного располагался топливный отсек - самая объемистая и тяжелая часть ракеты. При полной заправке на топливный отсек приходилось три четверти веса ракеты. Бак со спиртом помещался наверху; из него через центр бака с кис­лородом проходил трубопровод, подававший горючее в камеру сгорания.
Пространство между топливными баками и внешней обшив­кой ракеты, а также полости между обоими баками заполнялись стекловолокном. Заправка ракеты жидким кислородом про­изводилась перед самым пуском, так как потери кислорода за счет испарения составляли 2 килограмма в минуту. Поэтому даже 20-минутный интервал между заправкой и пуском приводил к потере около 40 килограммов жидкого кислорода. Это считалось (и считается) допустимым, но более длительная задержка требует уже дозаправки бака с кислородом.
Самой важной новинкой в этой ракете было наличие турбо-насосного агрегата для подачи компонентов топлива.

В небольших ракетах проблема подачи жидких топлив в ракетный двигатель решалась путем наддува баков. Требуемое давление при этом составляло несколько более 21 атмосферы. В большой же ракете такая система уже практически невозможна. Подача топлива может быть выполнена в ней только специальными насосами. Подобно газовым рулям в струе истекающих газов, топливный насос для ракет теоретически не был новинкой. Потребность в насосах возникла еще давно. Так, Годдард заявлял о его необходимости в одном из своих первых патентов; постоянно обращался к проблеме топливных насосов и Оберт, но построить такой насос казалось почти невозможным - ведь он должен был выполнять сразу множество функций: подавать компоненты топлива, одним из которых являлся сжиженный газ, под давлением порядка 21 атмосферы и перекачивать более 190 литров топлива в секунду. Кроме того, он должен был быть достаточно простым по конструкции и очень легким, а в довершение всего насос должен был запускаться на полную мощность в течение очень короткого (6 секунд) промежутка времени. Единственным облегчением было то, что насосная система должна была работать не многим более 1 минуты.
Когда фон Браун излагал эти требования персоналу завода, выпускающего насосы, он невольно ожидал возражений, что подобные требования невыполнимы. Вместо этого все слушали молча, поскольку оказалось, что требуемая конструкция напоминает один из видов пожарного насоса. Существующие образцы центробежных пожарных насосов и были положены в основу при проектировании ракетных топливных насосов.
Но, разумеется, любой насос нуждается в источнике энергии, то есть он должен чем-то приводиться в движение. Для этого были использованы концентрированная перекись водорода и раствор перманганата, соединяя которые можно было быстро получить определенное количество парогаза постоянной температуры. Агрегат турбонасоса, парогазогенератор для турбины и два небольших бака для перекиси водорода и перманганата калия помещались в одном отсеке с двигательной установкой. Отработанный парогаз, пройдя через турбину, все еще оставался горячим и мог совершить дополнительную работу. Поэтому его направляли в теплообменник, где он нагревал некоторое количество жидкого кислорода. Поступая обратно в бак, этот кислород создавал там небольшой наддув, что несколько облегчало работу турбонасосного агрегата и одновременно предупреждало сплющивание стенок бака, когда он становился пустым. Эту же работу в линии подачи топлива выполнял сжатый азот.
Из турбонасосного агрегата оба жидких компонента топлива подавались под давлением в двигатель. Кислород поступал непосредственно к 18 форсункам, расположенным в головке двигателя. Спирт, прежде чем попасть к форсункам, проходил через рубашку охлаждения двигателя.
Самой трудной проблемой в разработке ракетного двигателя было создание критической части реактивного сопла. Если ракетный двигатель прогорал, это почти неизменно происходило в критической части сопла. Станция "Пенемюнде-Восток" также не раз сталкивалась с этой трудностью, однако выход из этого положения оказался удивительно простым. Все заключалось в создании слоя относительно холодных паров спирта между раскаленной струей истекающих газов и стенкой сопла путем впрыска спирта через специальные отверстия в критической части. Этот метод называется пленочным охлаждением.
Двигатель ракеты A-4 имел четыре ряда таких отверстий в стенке сопла; первый ряд располагался несколько выше критического сечения, а остальные - ниже. Загоранию охлаждающей спиртовой пленки препятствовало отсутствие кислорода в данном месте. Спиртовая пленка загоралась только тогда, когда выходила из сопла на открытый воздух. Поэтому факел двигателя ракеты A-4 имел длину около 15 метров. Если бы двигатель мог работать без пленочного охлаждения, длина его факела составила бы, вероятно, всего лишь 6 метров и даже меньше.
Для пуска ракета A-4 устанавливалась на стартовом столе, представлявшем собой массивное стальное кольцо, укрепленное на четырёх стойках. Кольцо должно было иметь строго горизонтальное положение, чтобы ракета стояла на столе в вертикальном положении. Ниже стального кольца по оси ракеты находился дефлектор (отражатель) реактивной струи, который представлял собой пирамиду из листовой стали, разбивавшей газовую струю ракетного двигателя в момент старта. Для повышения живучести дефлектора его наполняли водой, поглощавшей часть тепла.
Заправка ракеты производилась после ее установки на стартовом столе. Все это время электрооборудование ракеты работало от внешнего источника питания, ток от которого подавался по кабелю к разрывному штеккеру, удерживаемому в специальном гнезде на корпусе ракеты с помощью электромагнита. Штеккер с кабелем отсоединялся от ракеты в момент старта. Воспламенение в ракетном двигателе осуществлялось с помошью простого пиротехнического устройства, вращающегося в горизонтальной плоскости внутри камеры сгорания. Из-за крестообразной формы оно было названо "воспламенительным крестом". Когда двигатель начинал работать, этот "крест" сжигался струей истекающих газов.


Пожалуйста, оцените эту статью. Ваше мнение очень важно для нас (1 - очень плохо, 5 - отлично)
                   
Copyright © Ян Середа, 2000-2012.
Site powered by IndigoCMS 2.5
Страница сгенерирована за 0.01 сек.