Вначале выбрасывались макеты
Вначале выбрасывались макеты
Летным испытаниям ракеты обязательно предшествует всесторонняя наземная отработка, в процессе которой проверяется обоснованность и правильность принятых теоретических, схемных и проектных решений. Независимо от общего объема испытаний, связанного с проверкой на функционирование механизмов, узлов и агрегатов и требующейся для этого материальной части, вначале изготавливаются несколько экземпляров ракет. Последний из них повезут на полигон на стартовую позицию, но только после того, как закончился весь комплекс испытаний, предусмотренных программами экспериментальной отработки. А первые — это "жертвенные" экземпляры, которые экзаменуют специалисты, ответственные за прочность ракеты. В специальных испытательных помещениях, оснащенных мощными нагружающими устройствами, их "ломают" поагрегатно и вместе. На языке профессионалов это называется статическими испытаниями на прочность. Цель экспериментов — определить те значения статических и динамических нагрузок, которые приводят к разрушению узлов ракеты. Они должны подтвердить результаты проведенных расчетов на прочность, на основе которых назначены толщины элементов силового корпуса. Только после этого будет дано заключение, что ракету можно допустить к летным испытаниям, и первую летную машину выпустят из ворот сборочного цеха.
Большое значение при наземных исследованиях приобретает разумное сочетание теоретических и экспериментальных методов, математическое и приближающееся к натуре моделирование, позволяющие получить достоверную оценку характеристик системы. Это особенно важно в условиях ограниченных возможностей проведения натурных экспериментов.
В данном случае все обстояло намного сложнее. Несмотря на кажущуюся простоту идеи минометного старта, его реализация как принципиально нового конструктивного решения в условиях отсутствия какого бы-то ни было предшествующего опыта потребовала не только создания и разработки совершенно новых узлов и агрегатов, но и нестандартного подхода ко всему объему испытаний. Так впервые в истории ракетной техники в программе наземной отработки комплекса появились крупномасштабные испытания, получившие название бросковых.
Бросковые испытания проводились в четыре этапа, соответственно называвшиеся по первым буквам БИ-1, БИ-2, БИ-3 и БИ-4. Для того, чтобы проверить различные ситуации, возникающие в процессе выброса ракеты, необходимо было создать специальную оснастку, которая, кроме того, что ее нужно было сначала "изобрести", требовала, в свою очередь, также экспериментальной отработки. В процессе бросковых испытаний отрабатывались запуск и работа ПАДов, динамика движения и газодинамические процессы, разделение заправочно-стыковочных магистралей и электрических разъемов, отделение и увод в сторону поддона, запуск двигателя первой ступени. Для осуществления намеченной программы были спроектированы и построены специальные стенды, на которых можно было воспроизводить все эти архисложные ситуации, возникавшие при минометном старте.
В процессе создания стенда для проведения бросковых испытаний возникли дополнительные трудности: если, стартовав, ракета улетает, то при бросковых испытаниях весовой макет после выхода из имитатора шахты надо вовремя поймать, ибо в противном случае 210 тонн, упав обратно, разрушат полностью стенд. Постройка же нового стенда не только удорожала процесс отработки, но и удлиняла сроки проведения экспериментальной отработки минометного старта.
Для реализации бросковых испытаний конструкторами нестандартного оборудования был разработан специальный стенд, который представлял сложное сооружение, позволявшее многократный запуск в режиме минометного старта. В качестве же имитатора использовался весовой макет массой в 210 тонн. Основными элементами стенда являлись мощная грузовая платформа с весовым макетом ракеты и направляющие квадратного сечения колонн с неподвижным закреплением на верхнем силовом поясе, обеспечивавшие движение платформы в строго заданном направлении на требуемую высоту подъема весового макета. Оригинальным техническим решением, позволявшим многократный запуск стенда, явились неподвижные клиновидные захваты, через которые проходили штанги. Они не препятствовали движению платформы с весовым макетом и надежно фиксировали ее в заданном положении после вылета из контейнера. Захваты стенда, работа которых основывалась на использовании силы трения, функционировали безотказно.
Идеологами оригинальных решений конструкций нестандартного оборудования и оснастки для осуществления всех этапов бросковых испытаний, благодаря которым оказалась возможной успешная экспериментальная отработка минометного старта, стали С.И. Набутовский, В.И. Старчеус, В.Г. Ситало.
Персонально ответственными за отработку и создание стендов для отработки бросковых испытаний были назначены: от КБЮ — В.Н. Паппо-Корыстин, ЮМЗ — В.С. Соколов и Павлоградского машзавода — В.М. Шкуренко.
На первом этапе начинали с элементарных задач на укороченных макетах БИ-1К. Имитировался процесс вытеснения воздуха из чечевицеобразного объема между днищами ракеты и поддона для исключения догорания газов в момент запуска пороховых аккумуляторов давления. По результатам этих испытаний и был сконструирован и реализован "зонтик", гарантирующий полное вытекание воздуха.
Заканчивался первый этап бросковых испытаний отработкой процесса выхода на длинных макетах БИ-1Д. Контейнер, как и в будущей штатной конструкции, изготовили из стеклопластика. Его также пришлось отрабатывать "на марше". И это была еще одна проблема в проблеме. При первых пусках под действием температуры газов ПАДов стеклопластик загорался. Нашли специальные антипириновые добавки, ими пропитывали первые слои. Контейнер стал жаропрочным, но появилась новая задача. После выхода макета за счет истечения газов внутри возникало разрежение, приводившее к отрыву внутренних слоев стеклопластика. Для увеличения адгезии пришлось еще раз менять состав связующего. Так путем последовательных доработок, проводившихся в процессе испытаний, удалось создать многократно используемый контейнер.
В те ушедшие в историю "застойные времена" было принято приурочивать выполнение работ к традиционным общепризнанным праздникам или, как говорилось, "преподносить трудовые подарки". И, будем откровенны, в этом была огромная организующая сила, подвигавшая людей на "трудовой героизм". Много больших свершений на счету этого мобилизующего начала.
По такому примерно стандартному накатанному подходу и готовились к очередному пуску удлиненного макета. Решено было посвятить его празднику Первомая. В целях секретности, чтобы скрыть проведение работ от всевидящих глаз спутников-шпионов, пуск назначили на 4 часа ночи 1 мая 1971 года.
Присутствовавшие, а среди них Первый секретарь Днепропетровского обкома партии А.Ф. Ватченко и директор "днепровской кузницы" А.М. Макаров, стали свидетелями необыкновенного зрелища, многократно усиленного конструктивными особенностями экспериментального контейнера, из которого выбрасывался макет. И, в первую очередь, это было связано с особенностями материала конструкции контейнера. Несмотря на солидную толщину стенки — 35 мм, стеклопластик элементарно просвечивался под действием раскаленных газов. А на боковой поверхности для упрочнения корпуса контейнера были предусмотрены специальные металлические кольца-шпангоуты, которые, естественно, не просвечивались. Все это и создавало запоминающееся зрелище процесса выхода макета. Внутреннее давление газов достигало 10 атмосфер, и через просвечивающуюся стенку контейнера было видно, какая огненная сила "бушует" внутри. Создавалось такое впечатление, что он раздувается, как шар. Свою лепту в неповторимую картину выхода макета вносили шпангоуты. Когда макет проходил их, то в этом месте оставалась темная полоска. В результате "освобождавшийся" от макета раскаленный ярко-красный цилиндр контейнера становился полосатым, будучи разделен шпангоутами на отдельные секции. Завершилось же все мощным ударом упавшего грузового макета, потрясшего землю и возвестившего, что первое испытание очередного этапа отработки прошло успешно.
Так был преподнесен традиционный подарок к Первомаю, о чем незамедлительно было доложено в вышестоящие инстанции. Но первым узнал об этом Главный конструктор, который в это время из-за болезни находился в Москве.
О важности развернувшихся работ по наземной отработке минометного старта свидетельствовало и то, что они находились постоянно в поле зрения руководителей государства. Поэтому непосредственно на испытательной базе Павлоградского механического завода, где проводились бросковые испытания, можно было увидеть и секретаря ЦК КПСС Д.Ф. Устинова, курировавшего оборонные вопросы, заместителя председателя Военно-промышленной комиссии Б.А. Комиссарова и министра общего машиностроения С.А. Афанасьева.
"Богу — богово, кесарю — кесарево" звучит народная мудрость. Поэтому, когда в решение чисто инженерных задач начинали вмешиваться партийные и государственные деятели, часто это приводило к различного рода анекдотическим ситуациям, обильно обраставшим легендами, передававшимися из поколения в поколение. Как и в любом большом начинании, не обошлось без сопутствующих курьезов и при наземной отработке минометного старта.
На сей раз для "участия" в проведении бросковых испытаний в очередной раз прибыли руководители областного масштаба во главе с Первым секретарем обкома партии. Гости должны были наблюдать процесс увода грузового макета в сторону с помощью пороховых ракетных двигателей. Это был уже второй пуск. Первый, как говорят в таких случаях испытатели, прошел без замечаний. Однако на сей раз сработал "визит-эффект". В процессе выхода макета оказался перерезанным кабель, по которому "передавалась команда" на запуск порохового ракетного двигателя. И, как следствие, преждевременно сработало реле: запуск ПРД произошел, когда макет еще не вышел из контейнера, а потому и упал обратно в шахту.
Наблюдавшие за пуском находились на специальной смотровой площадке. В возникшей немой сцене все ждали, как прореагирует на неудачный пуск Первый. А он, явно чувствовалось, находился не в лучшем расположении духа. Надо заметить, что по своим взглядам руководитель области был блюстителем строгих нравов, пуристом. Так, однажды он не разрешил даме пройти в здание обкома партии, поскольку она была одета не по форме — в брюках. И это, несмотря на то, что командированная представляла, будучи специальным корреспондентом, центральный партийный орган — газету "Правда". На сей раз, как на грех, в момент наивысшего напряжения в связи с неудачным испытанием к группе гостей приблизился один из испытателей, который имел пристрастие к ношению бороды.
Первый, в этой связи, недовольно заворчал, и стал развивать мысль, что если от таких инженеров (а специалист-то в действительности был весьма грамотным инженером) будут зависеть испытания, то порядка не будет. Все многозначительно молчали. И в этой ситуации тишину нарушил один из присутствовавших испытателей, в шутливой форме, но для "данного уровня" явно дерзко заметивший, что окладистой бородой не гнушался Карл Маркс, а у Фридриха Энгельса была элегантная борода, да и сам Ильич имел слабость хотя и к небольшой, но все же бороденке. Все ждали, как прореагирует Первый. Ведь суд в то время был очень скорый. Одно лишь слово — и "плакал" волосяной покров на лице провинившегося. А Первый, не найдя контрдоводов против столь веских аргументов (как выразился один из участников этой сцены, "будто кочергу в рот засунули"), повернулся и пошел к автомашине. И вся свита потянулась в том же направлении. Так, один испытатель удачной ссылкой на классиков "спас" бороду другому.
Были курьезные ситуации, как говорится, и почище, при определенном желании которым можно было придать окраску не только политической незрелости, но и "вредительства" на государственном уровне. Штанги для стенда, в задачи которого входило поймать грузовой макет после его выброса, заказали сравнительно недалеко от Днепропетровска в Краматорске на крупнейшем заводе, производившем тяжелые машины — НКМЗ. Оттуда вовремя поступило сообщение, что изготовленная продукция отправлена в Павлоград на место проведения бросковых испытаний. Но штанги в Павлоград вовремя не прибыли. В составе же прибывшего поезда с грузом оказался вагон, в котором было оборудование для Польши. А это уже работа для Министерства иностранных дел и Комитета государственной безопасности. И, действительно, поиски привели в Польшу, где их, в конце концов, и обнаружили. И это в условиях того закрытого режима, который был установлен во всех организациях, работавших на оборону страны, когда даже любое указание на принадлежность к секретным работам могло привести к самым непредсказуемым последствиям. Как оказалось, просто безответственный работник погрузил их не в тот вагон, чем и обеспечил работой органы государственной безопасности.
Принятая схема отработки и процесса выхода позволила достаточно быстро провести испытания первого этапа и перейти ко второму и следующим этапам, которые проводились на полигоне Байконур. В их ходе возникали и недоразумения чисто технического характера. Так, при изучении времени заполнения топливом двигателей, получили двукратный разброс: при одном бросковом испытании оно составило 0,1 с, а при другом — 0,2 с. Любителям спорта хорошо известно, что бегуны или конькобежцы на короткие дистанции для улучшения рекорда на 0,1 с тратят годы и десятилетия. А в данном случае речь шла о запуске в состоянии невесомости двигателя мощностью, соперничавшей с большой электростанцией. Как вскоре выяснили, причина разброса была отнюдь не инженерной задачей. Анализ последовательности всех операций, предшествовавших бросковым испытаниям, показал, что в одном случае сухой бак заполнялся чистой водой, а в другом — чистую воду влили в бак с остатками амила. В результате вязкость смеси изменилась, а следовательно, изменилось и время поступления жидкости в двигатель.
Были в процессе проведения бросковых испытаний третьего этапа и казусные случаи. Так, при первом пуске макета БИ-3 № 1, как и положено, он вылетел из шахты. Поддон же, вместо того, чтобы уйти в сторону под действием пороховиков, упал обратно в контейнер, а стоявшие на нем пороховики улетели одни. Оказалось, что не выдержал возникшую нагрузку кронштейн, на котором крепились пороховики. Как и принято в таких случаях, срочно собралась аварийная комиссия. Заводчане, естественно, отстаивая качество своих узлов, по отработанной схеме в случившемся винят конструкторов и расчетчиков. Проектанты, наоборот, доказывают, что у них все в порядке. Страсти накаляются. И вдруг, доведенный до крайней степени возбуждения, руководитель испытаний в сердцах, повинуясь инстинктивному чувству, "хватил" находившийся у него в руках, целый кронштейн о край стола. А он, к неописуемому удивлению всех участников совещания, как стеклянный, раскололся пополам. Непредвиденное никакими правилами спонтанное оперативное испытание было настолько эффективным, что продолжать дальше дискуссию и выяснять, кто прав, а кто виноват не имело никакого смысла. Оказалось, что стенки кронштейна имели более чем достаточную толщину — около 60 миллиметров: но качество литейного сплава, из которого он был изготовлен, оставляло желать лучшего. Технологам пришлось заняться улучшением качества литья.
Однако на этом история с кронштейнами не закончилась. Намного позднее, уже в процессе отработки минометного старта при летных испытаниях были отмечены случаи схода поддона по нерасчетной траектории. Он отстыковывался, но не уводился на достаточное расстояние в соответствии с данными расчета. Причину нашли довольно быстро: на кронштейнах обнаружили трещины, которые приводили к их разрушению. Стало совершенно ясно, что литая конструкция кронштейна крепления порохового ракетного двигателя исчерпала себя. На сей раз было принято кардинальное решение — делать кронштейны кованными с последующей механической обработкой. И все изготавливаемые поддоны стали комплектовать новыми кронштейнами.
Но на одной из ракет, находившейся в шахте и подготовленной к пуску, предстояло произвести замену непосредственно в пусковой установке. Задача была не из простых. Нужно было спуститься лифтом вниз, добраться до хвостовой части ракеты, снять люк поддона, отстыковать ПРД увода поддона и только после этого заменить кронштейн.
Для проведения операции требовались смельчаки. Рискованное предприятие возглавил ведущий конструктор ракеты С.И. Ус, личным примером воодушевляя спускавшихся в шахту. Как выразился один из них:
— Тут уж было не до эмоций, когда у тебя над головой огромная заправленная ракета со скрытой в ней мощью, а ты находишься на самом дне пусковой установки. Страшно и жутко. Малейшая неточность при проведении любой из операций по снятию и установке ПРД и кронштейнов для их крепления — и взрыв неминуем.
Во многом успех работ определили маленький рост и умелые действия в ограниченном объеме одного из представителей военной приемки — В.М. Федюшкина. Операция по замене прошла успешно. Без замечаний был и последовавший затем пуск.
Проблемы порой возникали, как говорится, буквально на пустом месте. Казалось бы, безразлично, в каком направлении двигаться при установке опор на ракете в шахте: сверху вниз или снизу вверх, но на практике разница оказалась принципиальной.
Дело в том, что связь ракеты с пусковым контейнером осуществлялась с помощью регулируемых опор, каждая из которых состояла из трех полуколец, представлявших собой двухслойную конструкцию. Наружная часть кольца, скользившая по контейнеру, изготавливалась из фторопласта, а внутренняя, связанная неподвижно с ракетой, — из специальной резины. После выхода из контейнера кольца автоматически отстреливались разжимными пружинами. Для предотвращения попадания газов на поддоне была сконструирована специальная обтюрирующая манжета, которая герметизировала пространство между ракетой и пусковым контейнером. В поперечном сечении она напоминала форму знаменитого уса запорожца и крепилась основанием "уса" к поддону, а концом опиралась на контейнер. Такая форма манжеты обеспечивала надежную герметизацию ракеты при движении: газы пороховых аккумуляторов давления плотно прижимали манжету к контейнеру.
Если строго по центру выводилась верхняя опора, то за счет искривления корпуса нижняя его часть, а следовательно, и поддон могли значительно сместиться в одну сторону. Соответственно и обтюрирующая манжета в одном месте сильно прижималась к корпусу контейнера, а в другом — лишь слегка касалась его. В результате прорыв газов становился неизбежным. Такой случай произошел на одном из бросковых испытаний. Если же установку опор начинать с нижней, то уплотнительная манжета окажется строго центрированной. Возникающее же смещение верхней опоры никак не скажется на процессе выхода ракеты из шахты.
Бросковые испытания, как и любые другие при отработке функционирования узлов, не говоря уже о летных испытаниях ракет, всегда несут в себе элемент риска с непредсказуемыми последствиями. Именно одна из таких ситуаций возникла в довольно спокойной обстановке, когда уже прошли испытания и все казалось позади.
— Случилось это глубокой осенью — вспоминает начальник отдела И.Г. Писарев, ставший на одном из этапов этих испытаний председателем комиссии. — Поздно вечером, после длительной подготовки было проведено очередное бросковое испытание. Погода — хуже не придумаешь. Моросит дождь, вдобавок опустился густой туман. Между тем грузовой макет вылетел нормально и, как положено, был "пойман" удерживающими захватами. Прозвучал отбой, и мы пошли осматривать контейнер, так как иногда после броска происходил небольшой пожар. В свете прожекторов вокруг контейнера, как копна сена, образовалось небольшое желтое облако. Когда подошли вплотную и внедрились в окружающий установку дым, то сразу ощутили неприятный запах, из глаз потекли слезы, начался кашель. Пришлось быстро покинуть задымленную зону. В последовавшие после этого недели мучила рвота, возникла одышка. В общем, полный набор неприятных ощущений. Ну и, естественно, полное отсутствие аппетита.
А бросок происходил после продувки задонной части фреоном. И только через год я узнал от Главного химика Министерства химической промышленности Сиволодского, что при воздействии на фреон температуры 2000–2500 оС, возникающей в газах пороховых аккумуляторов давления, происходит его разрушение с образованием фосгена и дихлорфосгена, которые являются сильными отравляющими веществами.
Когда я поведал ему о своем самочувствии после той злополучной ситуации, то он пояснил, что если бы я простоял в облаке еще две-три минуты, то меня можно было уже хоронить.
К счастью, мы вовремя интуитивно поняли опасность, таившуюся в этом дыме…