"Маяки" ракетной техники

"Маяки" ракетной техники

Решение принято. Но кому доверить свою идею, на кого можно положиться при ее реализации? Михаил Кузьмич начинает переговоры с Главным конструктором наземных установок В.П. Барминым. Старт был задуман по газодинамической схеме и в принципе повторял условия наземного старта, т. е. свободный выход ракеты из шахты с запущенным двигателем. В результате рождается проект первой экспериментальной шахтной установки, который реализуется на полигоне Капустин Яр. Именно туда прибывает в начале 60-х годов строительный отряд для сооружения "вертикального туннеля метро". Причина столь необычного решения возведения вертикального туннеля, вызывавшая недоумение у непосвященных, объяснялась очень просто.

Конструктивно шахтная пусковая установка была решена в виде цилиндрической трубы-стакана диаметром 8 м и высотой 25 м, набранной, как и туннель метрополитена, из отдельных цилиндрических панелей — чугунных тюбингов, облицованных изнутри металлическим листом. В целях ускорения и удешевления создания шахты, чтобы не привлекать специальную технику и оборудование для выкапывания ствола, стакан заглубили в землю не на всю высоту, а снаружи до верхнего уровня засыпали грунтом. Правда иную точку зрения на причину неполного заглубления в землю ствола шахты высказывает ветеран полигона Н.Ф. Шлыков:

"При создании первых двух шахтных пусковых установок на полигоне строители на глубине примерно 20 м столкнулись с плывуном. Так как в то время еще не были отработаны методы прохождения плывунов, приняли решение нарастить шахту вверх, насыпав грунт… в виде кургана высотой около семи метров. В этом случае ракета полностью погружалась в ствол шахты".

Так с наименьшими затратами был сооружен экспериментальный комплекс, имитирующий шахту. По внешнему виду он напоминал одиноко возвышающийся курган. Но эта "усыпальница" таила в себе огромную силу. В историю развития стартов она вошла как насыпная шахта.

На дно шахты устанавливался пусковой стол, на котором стояла ракета. От стенок шахты корпус ракеты изолировался с помощью металлического стакана, приваренного к специальным поясам, вмонтированным в стены шахты. В результате между стеной шахты и стаканом создавалось кольцевое пространство. По нему раскаленные газы работающего реактивного двигателя, отражаясь от конусного дна пускового стола и не соприкасаясь практически с корпусом ракеты, устремлялись вверх. Сверху в стакане была предусмотрена расширяющаяся часть — раструб, который направлял газы в сторону от ракеты.

Для обслуживания ракеты при подготовке к пуску на нее "натягивалась" и устанавливалась на четырех опорах на дно шахты кольцевая ферма с площадками. После проведения всех работ ферма вынималась с помощью крана. Достаточно примитивным был и процесс установки в шахту. Поскольку специально предусмотренного для этих целей установщика еще не было, процесс опускания ракеты в шахту проводился в два этапа: предварительно она устанавливалась на обычный пусковой стол метров в десяти от шахты, а затем двадцатипятитонным краном с длинной стрелой переносилась и опускалась в шахту.

Однако главный вопрос оставался открытым: само предложение о свободном выходе ракеты из шахты для своего времени было настолько дерзким, что никто не решался дать добро на пуск. Не было ни научных обоснований, ни технических предпосылок, как поведет себя ракета при выходе из шахты, как подействует на нее газовый поток? Какие неизвестные еще силы могут неожиданно возникнуть при новом и поэтому, естественно, еще не отработанном динамическом процессе движения в глухом стакане? Ведь история становления перемещающихся в окружающей среде аппаратов знает много примеров подобного рода, которые давали в дальнейшем толчок для развития новых направлений в науке. Так, в частности, с рождением авиации появилось понятие аэроупругости, связанное с возникающими новыми, неизвестными до того, эффектами, возникающими в процессе взаимодействия движущегося тела с окружающей средой. Одни только названия говорят сами за себя: флаттер, бафтинг, шимми и т. д.

Научные эксперты из головного отраслевого ракетного Центрального научно-исследовательского института машиностроения — в смятении. Возникшую ситуацию характеризует такой факт: накануне первого старта из экспериментальной пусковой установки еще нет положительного заключения этого института. Оно было дано только за несколько часов до назначенного времени пуска. Осуществить впервые в практике ракетостроения свободный выход ракеты из шахты — это было дерзкое техническое решение. Оно оказалось под силу только М.К. Янгелю. Главный конструктор, основываясь практически на инженерной интуиции, подкрепленной научно-практическим опытом всей предыдущей деятельности, осмыслив все комплексные выгоды нового направления, верный себе, берет огромное бремя ответственности и принимает решение, фактически единолично. И первый же пуск явился триумфом инженера М.К. Янгеля: один лишь этот факт, несомненно, дает ему право войти в "шеренгу" крупнейших инженеров нашего времени.

Вот как воспроизводит все, что связано с первым пуском, один из его активных участников — офицер полигона Капустин Яр П.Д. Сапсай.

"Поскольку комплекс был экспериментальным, подготовка ракеты к пуску велась медленно. В течение трех дней трудился в поте лица многочисленный коллектив испытателей и конструкторов, чтобы надежно подготовить и осуществить этот первый экспериментальный пуск.

К исходу третьего дня все было готово: ракета прошла предстартовые проверки, заправлена компонентами топлива, наведена на цель, все агрегаты отведены от шахты, пусковая команда заняла места у пультов, остальной личный состав отведен на безопасное расстояние. С этого момента до пуска остается примерно полчаса.

Казалось, вся необозримая степь, все живое затаило дыхание в ожидании пуска — такая была тишина в течение этого получаса. Все взоры были обращены в одну точку — на вершину бугра. В момент "4" из шахты сначала показались красноватые языки пламени, а затем стремительно вырвался ослепительно яркий факел в виде раскрывшегося бутона тюльпана.

Через несколько секунд в центре "бутона" показалась ракета, медленно поднимавшаяся из ствола шахты. Выйдя почти полностью из шахты, она угрожающе качнулась, но затем выровнялась, и дальнейший полет, как мне показалось, проходил нормально, по крайней мере в пределах видимости на начальном участке траектории.

Вверх полетели фуражки, мы бросились поздравлять друг друга. Лица товарищей светились радостью. Но вот волнение несколько улеглось и все бросились к шахте. Она еще дышала жаром и подойти к ней вплотную, чтобы заглянуть вниз, было невозможно.

Что мы увидели, когда представилась возможность детально осмотреть состояние шахты, оборудования, прилегающей местности?

Первое, что сразу бросилось в глаза: металлический стакан шахты внизу, на большой площади выпучен вовнутрь. При дальнейшем осмотре были обнаружены обломки стабилизатора ракеты на дне шахты и полностью оторванная рулевая машинка на поверхности, рядом с шахтой. Стало ясно, почему ракета сильно раскачивалась при выходе из шахты: она буквально вырывалась из пытавшегося защемить ее стакана, прочность которого оказалась недостаточной.

Но ракета стартовала. Следовательно, доказана принципиальная возможность запуска из подземной пусковой установки. Что касается стакана, то это дело поправимое. В течение десяти дней его отрихтовали и наварили с внутренней стороны по всей высоте мощные металлические кольца. Второй и последующие пуски были успешными".

Первый в истории ракетной техники старт ракеты из шахтной пусковой установки, доказавший возможность реализации революционной по своему содержанию идеи, состоялся 31 августа 1959 года.

Всего было построено два экспериментальных старта. На них отрабатывался, по существу, не только сам принцип, но и основные решения. А поскольку время не ждало, то все делалось "в пожарном порядке" по максимально упрощенной схеме. Возвышаясь на равнинной поверхности выжженной степи одинокими курганами, стартовые установки видны были на 10–15 километров и являлись как бы своеобразными ориентирами при движении по полигону, а посему, по утверждению ветеранов полигона, и были прозваны маяками. Экспериментальные старты вошли в историю развития шахтных пусковых установок под названием "Маяк-1" и "Маяк-2". И это было, несомненно, символично, поскольку они явились действительно маяками в развитии нового подхода к комплексному решению защищенных пусковых стартов для межконтинентальных баллистических ракет. Может быть с тех пор это слово прочно войдет в обиход советской действительности для обозначения новых прогрессивных начинаний и ориентиров, на которые надлежит равняться. Именно из первой стартовой позиции "Маяк-1" и был произведен первый запуск первенца янгелевского конструкторского бюро — ракеты Р-12.

Но впереди еще отработка системы ракета-шахта, по результатам которой придется решать много вопросов, прежде чем появится первое поколение шахтных комплексов. Как уже было отмечено выше, при первом пуске ракета задела аэродинамическим стабилизатором за ствол шахты. Это явилось, очевидно, следствием недостаточной прочности металлического листа стакана, который под действием газов, вытекающих из двигателя, потерял устойчивость и выдавился внутрь. В результате был не только разрушен стабилизатор, но и оторвалась одна из четырех рулевых машинок, приводивших в действие газоструйные рули управления полетом. Ракета улетела без одной рулевой машинки, но оставшиеся три успешно справились с поставленной задачей, обеспечив управляемое движение точно по траектории до 57 секунды полета, когда система управления, оставшись без одного газового руля и при наличии трех стабилизаторов, создававших асимметрию обтекания, в момент прохождения зоны максимальных нагрузок не справилась со своей задачей. Ракета потеряла устойчивость и упала.

Как говорится, нет худа без добра. Случившееся послужило толчком для дальнейшего упрощения аэродинамической схемы ракеты. Более тщательный анализ показал, что можно обойтись и без воздушных стабилизаторов. Так доказали их ненужность и больше не применяли в последующих проектах, а при реализации первого штатного шахтного устройства за счет этого выиграли возможность создания дополнительного зазора в 400 мм между ракетой и стволом шахты.

На "Маяках" были отработаны все принципы свободного выхода ракеты из шахты, исключающие возможность соударения со стенками с учетом возникающих перемещений ее в процессе движения, а также определены геометрические соотношения между размерами бетонного ствола и металлического стакана.

А природа все же проявила свой нрав. И это случилось при пуске ракеты Р-12 из штатной шахтной пусковой установки "Двина". В процессе движения в шахте стали возникать акустические колебания, в результате которых выходили из строя гироскопические приборы системы управления: гирогоризонт и гировертикант. И, как следствие, ракета или "возвращалась" обратно в шахту и, естественно, разрушала ее, или сходила с траектории и падала, где ей "заблагорассудится", по трассе. Усмирить акустические колебания удалось с помощью специальных перфорированных решеток, установленных на стакане шахты на высоте двух третей от уровня пола.

Об огромном значении, которое придавало руководство страны повышению эффективности ракетного оружия, свидетельствует тот факт, что пуск из экспериментальной установки "Маяк" был задействован в программе смотра новой ракетной и авиационной военной техники осенью 1960 года. Такие смотры, в которых кроме главы государства и членов правительства принимали участие высшие военные руководители и главные конструкторы авиационной и ракетной техники, проводились в то время регулярно. На сей раз в свите Н.С. Хрущева Председатель Президиума Верховного Совета СССР, ответственный за ракетную технику Л.И. Брежнев и министр обороны СССР маршал Р.Я. Малиновский.

Непосредственным участникам этого пуска — испытателям и конструкторам такое внимание было явно не по душе. Мало ли что может случиться: ведь пуск-то один из первых и по сути экспериментальный.

О впечатлении, которое произвел старт ракеты из шахты, рассказал впоследствии один из участников смотра новой военной техники — известный авиаконструктор А.С. Яковлев в своей книге "Цель жизни (Записки авиаконструктора)".

"…Все собрались на площадке "Игрек". Разместились на несколько приподнятой над местностью трибуне… Сначала был показан последовательно весь цикл операции приведения в боевую готовность одной из ракетных установок… И хотя установки находятся на довольно большом расстоянии, все отчетливо видят, как маленькие человечки в синих комбинезонах хлопочут около ракеты, а когда все подготовлено — уходят в укрытия, отрытые в земле. Мгновение — и окутанные вначале клубами пыли ракеты одна за другой с характерным свистом устремляются в небо.

Но самое интересное — в конце показа.

Прямо перед трибуной, на расстоянии примерно полутора-двух километров, насыпан огромный воронкообразный холм земли в виде конуса. Около него какие-то сооружения, а из кратера возвышается гигантский корпус остроконечной баллистической ракеты.

Перед пуском ракеты, которая была нами предварительно осмотрена, по специальному сигналу все спустились в укрытие, чтобы наблюдать старт. Точно в назначенное время, секунда в секунду, огромные клубы пыли и дыма скрыли от наших взоров и холм, и саму ракету. Воздух сотрясали громоподобные раскаты газов, вырывавшихся на свободу из стального тела ракеты. За пыльной завесой видно, как нос ракеты сначала очень медленно, очень плавно, как бы нехотя, устремляется вверх. С каждым мгновением движение ракеты ускоряется, и вот, наконец, с грохотом, оставляя за собой сноп раскаленных газов, она устремляется ввысь.

Я впервые видел запуск ракеты таких размеров. Зрелище потрясло. Все мы с детства читали Жюля Верна и других авторов-фантастов. Но то, чему мы сейчас были свидетелями, превзошло всякую фантастику".

По лицам участников смотра видно, что великолепное запоминающееся зрелище выхода ракеты из шахты и ее последующий полет на всех произвел большое впечатление. Затихающий гул двигателей. Вскоре докладывают, что головная часть достигла цели, попала в "квадрат". Так называется площадь вытянутого по направлению стрельбы прямоугольника (несколько километров в длину и ширину), в которую должна упасть головная часть ракеты, чтобы пуск считался нормальным. Значит, весь полет прошел успешно. Н.С. Хрущев, воочию убедившись в возможности пуска ракеты из шахты, доволен и не скрывает этого. Тут же, на стартовой площадке М.К. Янгель докладывает руководителю государства, что представляет собой шахтная установка и какие решаются с ее помощью задачи. Н.С. Хрущев, давая высокую оценку новому направлению, особо подчеркивает:

— Кругом ровная выжженная степь, а в ней стоят невидимые ракеты.

Между тем показательный пуск был на грани срыва: по двухчасовой готовности произвели прорыв мембран подачи компонентов топлива в двигатели. И вдруг обнаружилась течь: из-под фланца мембраны начал капать окислитель. Срочно спустившиеся в шахту испытатели установили, что за оставшееся время до пуска "накапает" меньше чем солдатская фляжка, а посему опасности никакой нет. В спешке один из обследовавших течь офицер забыл в шахте свою фуражку, которая и была "принесена" в жертву ракетной технике.

Так была одержана очередная победа, свидетелями которой стало высшее руководство, генералитет и все ведущие Главные конструкторы страны.