antonkachinskiy

Category:

Р-9 - маленькая Н-1. Переохлажденная девятка.

Вячеслав Рахманин,
главный специалист НПО Энергомаш, к. т. н.,
член-корреспондент РАК им. Циолковского,
лауреат Государственной премии

История создания ракетных комплексов подобна биографии человека, индивидуальна и неповторима. Так было с созданием двигателя для первой ступени боевого ракетного комплекса (БРК) Р-9А.

Создание первого межконтинентального БРК Р-7, у которого в качестве топлива применялись жидкий кислород и керосин, стало огромным достижением отечественной науки и техники. Но недостатком его являлась низкая боеготовность. С.П. Королев наверное должен был бы сконцентрировать все работы ОКБ-1 в направлении исследования космического пространства. Но он понимал, что в условиях противостояния США и СССР государственные приоритеты будут отданы развитию ракетного вооружения. Об этом свидетельствовало принятое в декабре 1956 г. правительственное постановление о разработке в ОКБ-586 под руководством М.К. Янгеля стратегической ракеты Р-16. В такой обстановке ограничение только космической тематикой означало потерю поддержки со стороны министерства обороны (МО). А Королев по складу своего характера был лидер.

Королев попытался склонить Н.С. Хрущева к пересмотру постановления о Р-16. Однако Хрущев "устоял" и предложил Королеву заручиться поддержкой военных и представить предложения для правительственного постановления о разработке параллельно с Р-16 межконтинентального БРК на кислородно-керосиновом топливе.

Чтобы получить поддержку министерства обороны и успешно конкурировать с ОКБ-586, необходимо было разработать ракету с лучшими характеристиками по дальности действия, по удобству эксплуатации, по времени подготовки к пуску (боеготовности). По итогам обсуждения этих вопросов на совещании в ВПК, председательствующий В.М. Рябиков отметил, что ближайшей основной задачей является создание на базе Р-7 новой кислородной ракеты с дальностью действия 10-14 тыс. км (напомним, что дальность действия Р-7 - 8 тыс. км.). Не возражая против этого, выступивший на совещании генерал А.Г. Мрыкин заявил, что параллельно с кислородными ракетами следует разрабатывать ракеты и на высококипящем топливе.

Дальнейшая проработка новой ракеты велась по двум направлениям: первое: ракета Р-9А на кислородно-керосиновом топливе. Разработчик - ОКБ-1, двигателей - ОКБ-456 (главный конструктор В.П. Глушко); второе: ракета Р-9В на азотной кислоте и керосине. Разработчик ракеты - ОКБ-1 с участием по кооперации ОКБ-586, разработчик двигателей - ОКБ-2 (главный конструктор А.М. Исаев).

Почему же в ОКБ-1, у апологета кислородного топлива, появился вдруг вариант с азотной кислотой? Все дело в том, что вариант Р-9В, несколько проигрывая по дальности действия и массе ядерного заряда, имел существенное преимущество по боеготовности, а эта характеристика считалась более важной. Чтобы сделать вариант Р-9А конкурентоспособным, необходимо было заставить жидкий кислород в процессе его заправки и длительного хранения не испаряться. На первый взгляд это противоречит законам природы, ведь температура кипения кислорода на уровне моря составляет минус 183 °С. Вместе с тем, известно, что с понижением давления жидкость кипит при более низкой температуре. Если путем вакуумирования переохладить кислород до температуры минус 190…200 °С, то потери на испарение уменьшаются на два порядка. Идея использования переохлажденного кислорода принадлежит В.П. Мишину, в ту пору первому заместителю главного конструктора ОКБ-1.

Переохлажденный кислород позволил осуществлять заправку баков ракеты за 15…20 минут и поддерживать ракету в боеготовом состоянии в течение нескольких часов без дозаправки. Эти обстоятельства позволили в первой половине 1958 г. приступить к выбору основных характеристик и разработке проектных материалов, в которых доказывалась приоритетность варианта Р-9А по сравнению с ракетами Р-9В и Р-16. Следующим шагом в поддержку Р-9А стало решение Совета Главных конструкторов в сентябре 1958 г. Следует отметить, что у некоторых участников будущей разработки вызывала сомнения возможность реализации предлагаемых характеристик ракеты. Острые, порою жесткие споры возникли между В.П. Глушко и В.П. Мишиным по поводу схемы и параметров двигателя первой ступени. Глушко, исходя из необходимости начала летных испытаний двигателей в середине 1961 г., планировал разработку ЖРД на основе уже проверенных конструкторских решений, реализованных в двигателях ракет Р-7 и Р-12. Мишин настаивал на разработке двигателя по замкнутой схеме с более высокими параметрами. Королев поддержал Мишина и в ходе полемики заявил о возможности разработки альтернативных двигателей в ОКБ главного конструктора Н.Д. Кузнецова, специализировавшегося на авиационных моторах.

Тогда это казалось лишь аргументом для воздействия на неуступчивого партнера. Да и о какой альтернативе могла идти речь, если разработка ключевых конструкций двигателя для новой ракеты в ОКБ-456 была начата еще в первом квартале 1958 г., т.е. задолго до этих споров. В ходе первых испытаний были использованы двигатели ракеты Р-7, но работали они на режимах, выбранных для нового двигателя. При создании нового ЖРД широко использовался опыт разработки двигателей для ракет Р-7 и Р-12. Вместе с тем, конструкторские решения, примененные в двигателе, который получил обозначение 8Д716, вышли на более высокий технический уровень.

В марте 1959 г. минобороны согласилось с доводами Королева, и 13 мая 1959г. вышло правительственное постановление "О разработке ракеты Р-9А".

Постановление устанавливало головных разработчиков: по комплексу в целом - ОКБ-1, по двигателям первой ступени - ОКБ-456, по двигателям второй ступени - ОКБ-154 с участием двигательного отделения ОКБ-1. Для изготовления двигателей на этапе доводки и последующего серийного производства подключался завод №24 Куйбышевского совнархоза.

Был в этом постановлении среди множества пунктов один, ставший впоследствии "яблоком раздора" между Королевым и Глушко. Вот как он звучал: "С целью расширения проектно-конструкторской базы для дальнейшего совершенствования … характеристик ЖРД привлечь к этим работам ОКБ-165 (главный конструктор т. Люлька) и ОКБ-276 (главный конструктор т. Кузнецов). ГКОТ и ГКАТ представить в ВПК предложения по разработке ЖРД в ОКБ-276 и ОКБ-165, имея в виду участие этих организаций в разработке двигателей для Р-9А". Незадолго до выхода постановления, в начале апреля 1959 г., ОКБ-1 утвердило техническое задание (ТЗ) на разработку двигателей в ОКБ-456 и ОКБ-154 по традиционной открытой схеме с ранее согласованными параметрами.

Затем ОКБ-456 приступило к разработке эскизного проекта, который был завершен в октябре 1959 г. Новый двигатель 8Д716 имел более совершенную конструкцию и характеристики по сравнению с двигателями ракеты Р-7. Его тяга была увеличена почти вдвое, удельный импульс стал больше на 15 кгс·с/кг. Все операции по предстартовому обслуживанию выполнялись дистанционно. Двигатель 8Д716 стал новым этапом в ряду мощных ЖРД первого поколения, работающих на кислородном окислителе.

Параллельно в ОКБ-276 под руководством Н.Д. Кузнецова разрабатывался эскизный проект двигателя для первой ступени Р-9А. В.П. Мишин сумел убедить С.П. Королева подписать ТЗ для ОКБ-276 на разработку двигателя с давлением в камере сгорания 100 атм и дожиганием генераторного газа. Такая схема и параметры позволяли получить двигатель с более высокими энергетическими показателями, чем у двигателя 8Д716. В представленном ОКБ-276 эскизном проекте конструкция двигателя 8Д717 (более известного под обозначением НК-9) выглядела следующим образом. Двигатель тягой 35 тс (на первую ступень Р-9А устанавливаются 4 ЖРД) выполнен по закрытой схеме, имеет одну камеру, один ТНА и газогенератор. Достоинством его являлся более высокий по сравнению с двигателем 8Д716 удельный импульс тяги в пустоте (больше на 15 кгс·с/кг).

Оба эскизных проекта практически одновременно поступили в ОКБ-1. Активное лоббирование работ ОКБ-276 Мишиным привело к тому, что Королев решился на неординарный шаг. 25 ноября 1959 г. он обратился к секретарю ЦК КПСС Л.И. Брежневу с письмом, в котором сравнил проектные параметры двигателей 8Д716 и НК-9 и сделал вывод: "После тщательного анализа … работ по двигателям для ракеты Р-9 мы пришли к предложению о целесообразности принятия для этой ракеты одного двигателя НК-9, разрабатываемого ОКБ-276". Прервем здесь цитирование письма и зададимся вопросом - знал ли Королев о производственных возможностях ОКБ-276? Определенно знал, так как далее в письме указывалось на необходимость оказания помощи ОКБ-276 в немедленном развитии его производственной и экспериментальной базы со стороны ГКАТ. Далее Королев ставил крест на двигателях Глушко: "Работы же ОКБ-456 для Р-9 нам казалось бы целесообразно прекратить..." Не дождавшись немедленной реакции на это письмо, Королев повторил его 8 декабря в адрес отдела оборонной промышленности ЦК КПСС.

Что двигало тогда Королевым? Документальные свидетельства отсутствуют. Здесь, на мой взгляд, проявилась та черта характера Королева, которая привела к разладу в работе Совета Главных конструкторов: Королев все чаще и чаще действовал без согласования со своими партнерами, обращался, минуя все инстанции, непосредственно к высшим руководителям государства. Этому способствовало его безымянное возвеличивание в средствах массовой информации как "Главного конструктора космонавтики".

Вернемся, однако, к содержанию письма. Если отбросить техническую суть обращения, то Королев предлагал пересмотреть правительственное постановление, принятое всего полгода назад, в подготовке которого он принимал личное участие. Вряд ли столь серьезные предложения могут лежать только в сфере личных интересов или отношений, обязательно должна быть техническая основа для такого поворота событий. Анализ последовавших действий позволяет установить движущие мотивы.

Королев планировал использовать двигатель НК-9, созданный по высокоэффективной замкнутой схеме, в своих будущих боевых и космических ракетах. Это предположение подтверждается тем, что в 1961 г. проект глобальной ракеты ГР-1 (а позднее - и ракеты Н1) предусматривал использование этих двигателей. Однако эти ракеты не состоялись, причем разработка ракеты ГР-1 была прекращена в 1964 г. как раз из-за неготовности двигателей НК-9.

Результатом обращения Королева в ЦК КПСС явилось указание председателю ГКОТ К.Н. Рудневу создать комиссию для подробного рассмотрения этих проблем. Это, пожалуй, был первый случай конкуренции при разработке ЖРД. На заседании комиссии 14 декабря 1959 г. выступил Глушко, об участии представителей от ОКБ-276 сведений нет, а сам Королев присутствовал. В своем докладе Глушко подробно проанализировал состояние дел, заострил внимание на новизне отработки двигателей закрытой схемы и заявил:"- осуществление двигательной установки НК-9 потребует более длительного времени, чем это определено для разработки ракеты Р-9А…".

В заключение Глушко подчеркнул, что ОКБ-276 обязательно должно получить возможность дальнейшей разработки двигателя НК-9 с целью расширения фронта работ по созданию ЖРД для ракет различного назначения.

Основное содержание своего доклада комиссии Глушко изложил в письме, направленном 25 декабря 1959 г. в 10 адресов, в том числе Д.Ф. Устинову, В.М. Рябикову, К.Н. Рудневу, М.И. Неделину и С.П. Королеву. Последний быстро отреагировал, и 31 декабря 1959 г. в те же адреса ушло письмо, в котором Королев давал критический анализ каждому пункту в письме Глушко. В итоге Королев сделал следующие выводы:"ОКБ-1 считает, что предложение тов. Глушко … является совершенно неправильным, крайне вредным и наносящим ущерб государственным интересам."

Комиссия, в состав которой входили специалисты отраслевых и военного институтов, работники комитетов и Министерства обороны, рассмотрела все мнения и подготовила решение, которое утвердил К.Н. Руднев. Основной вывод решения выглядел так: "…в выводах ОКБ-1 упущено основное обстоятельство, в связи с которым двигатель ОКБ-456 принят в качестве основного варианта для ракеты Р-9А. Это обстоятельство состоит в том, что двигатель ОКБ-456 создается на основе проверенных технических решений…".

Таким образом, предложение Королева о разработке для ракеты Р-9А только двигателя НК-9 было отвергнуто, а трещина в отношениях Глушко и Королева углубилась.

В соответствии с установленным порядком головной разработчик ракеты и заказывающее управление МО давали заключения на эскизные проекты. В заключении ОКБ-1, подписанном С.П. Королевым 16 января 1960 г., при общем одобрении эскизного проекта ОКБ-456 высказывалось замечание о недостаточной величине удельного импульса тяги и отклонялось предложение об использовании несимметричного диметилгидразина (НДМГ) вместо керосина для увеличения дальности полета.

Единое на оба эскизных проекта заключение Минобороны, подписанное генералом А.Г. Мрыкиным 3 февраля 1960 г., было построено в форме сравнения достоинств и недостатков проектов двигателей 8Д716 и НК-9. Для Министерства обороны, безусловно, важным являлось обеспечение высоких энергетических и эксплуатационных характеристик ракет, но не менее важным для обороны страны признавалась своевременность принятия на вооружение ракетных комплексов. Поэтому состоянию отработки двигателей в заключении уделялось особое внимание.

Из ОКБ-456 всю конструкторскую документацию к этому времени передали на опытный завод. На стенде проведено 44 огневых испытаний двухкамерных сборок без сопловой части для выбора варианта смесительной головки.

В ОКБ-276 проводилось эскизное проектирование двигателя, цеха приступили к изготовлению отдельных деталей камеры сгорания. Стенд для огневых испытаний отсутствовал. Помимо уже сложившегося отставания в сроках разработки двигателя, положение осложнялось тем, что схема с дожиганием была совершенно новой.

Сопоставление данных показывало, что двигатель НК-9 разрабатывался по более совершенной схеме (прирост удельного импульса тяги до 15 кгс·с/кг). Однако его отработка требовала увеличения сроков на год-полтора.

В выводах заключения министерства обороны указывалось: "Учитывая сегодняшнее состояние дел и перспективы разработки двигателей 8Д716 и НК-9, целесообразно в первую очередь отработку ракеты Р-9А вести с двигателем ОКБ-456".

Примечательно, что с заключением Министерства обороны Королев в письме, датированном 21 апреля 1960 г., согласился.

Стендовые огневые испытания ЖРД 8Д716 штатной конструкции начались в мае 1960 г. Доводка шла крайне сложно.

Параллельно с испытаниями 8Д716 на соседнем стенде в ОКБ-456 шла отработка двигателей 8Д712 и 8Д713 на азотнокислотном топливе, предназначенных для первой и второй ступеней ракеты Р-16. В отличие от кислородных, для этих ЖРД удалось довольно быстро найти конструктивные решения, удовлетворявшие всем требованиям, в том числе и по устойчивости рабочего процесса в камерах сгорания. Вновь начались разговоры о "неправильном выборе топлива для ракеты Р-9", о том, что "следовало бы остановиться на варианте 9В".

В некоторых мемуарах инициатором таких разговоров называют Глушко. Ветераны ОКБ-456, участники описываемых событий, этого не подтверждают. К тому же, если вспомнить изначальное распределение разработчиков ЖРД по вариантам А и В, то ведь создание двигателей для Р-9В планировалось поручить ОКБ-2 во главе с А.М. Исаевым. Королев остро реагировал на эти разговоры, отстаивая правильность сделанного выбора, он ссылался на американский опыт разработки кислородной ракеты "Титан-1". Впрочем, в середине 1961 г. этот довод потерял свое значение, так как появилась информация о том, что "Титан-1" заменяется ракетой "Титан-2" с ЖРД, работающими на высококипящем топливе.

Отработка двигателя РД-0106 для второй ступени ракеты Р-9А в ОКБ-154 под руководством С.А. Косберга также шла сложно.

В своем докладе на чтениях, посвященных девяностолетию В.П. Глушко, ведущий конструктор разработки двигателя РД-0106 А.А. Голубев вспоминал: "Мы с Дароном (А.Д. Дарон - ведущий конструктор разработки двигателя 8Д716 - прим. авт.) всегда знали, что нужно говорить на комиссиях по поводу аварии, но не знали, что нужно делать".

К апрелю 1961 г. было разработано оборудование, позволяющее получать переохлажденный кислород. Первые же испытания 8Д716 в составе ступени решили провести на переохлажденном кислороде.

Однако вся стендовая отработка двигателя 8Д716 была проведена на обычном, а не на переохлажденном кислороде. В техническом задании не содержалось конкретного требования о работе двигателя на переохлажденном кислороде. Указанная в техническом задании ОКБ-1 температура кислорода на входе в двигатель составляла минус 183 °С, что соответствовало точке кипения кислорода на уровне моря.

Первыми обратили внимание на несоответствие температур кислорода, заправляемого в бак ракеты, и применяемого при стендовых испытаниях двигателей, специалисты ОКБ-1. Об этом несоответствии было сообщено в письме, подписанном Королевым и отправленном на имя Глушко 13 февраля 1961 г. В нем, в частности, указывалось: "… прошу Вас провести отработку двигателя 8Д716 также и на переохлажденном кислороде и уточнить ОХ (основные характеристики двигателя - прим. авт.) при работе двигателя на кислороде с температурой -189 °С".

Требование об отработке двигателя во всем рабочем диапазоне температур кислорода, безусловно, правомерное. Только вот приведенные в письме температуры кислорода следовало указать в техническом задании на двигатель, выданном ОКБ-1 в апреле 1959 г.

Несмотря на выявившийся казус, двигатели в составе ракетной ступени так или иначе следовало испытывать. В марте 1961 г. Глушко обратился в ОКБ-1 с предложением о проведении первых испытаний двигателей в составе ступени с использованием обычного, непереохлажденного жидкого кислорода.

Это предложение вызвало негативную реакцию у Королева. И он собственноручно написал письмо Глушко, демонстративно, чего не было раньше, обратился к нему "академик", впрочем, и сам подписался в ранге высшего научного звания.

"Главному конструктору ОКБ-456 академику тов. Глушко В.П.
Копия: Начальнику ГУРВО генерал-лейтенанту тов. Семенову А.И.
Непонятна и труднообъяснима неожиданная позиция ОКБ-456 в части применения переохлажденного жидкого кислорода для изделия Р-9А.
Вы, видимо, позабыли, что в нашем совместном докладе ЦК КПСС в апреле месяце 1959 года, подписанном Вами, в качестве основного и единственного варианта топлива для Р-9А докладывался именно переохлажденный жидкий кислород и керосин.
Вызывает удивление, что за прошедшие 2 года ОКБ-456 не удосужилось создать у себя соответствующие установки для переохлаждения жидкого кислорода…
Мы настаиваем на скорейшем создании в ОКБ-456 необходимой технической базы для этих работ. Мы категорически отвергаем Ваши перестраховочные письма по этому вопросу.
20.03.61. Главный конструктор ОКБ-1 академик Королев".

Установить на стенде специальное оборудование для получения переохлажденного кислорода оказалось не таким уж сложным и длительным процессом. Первые же стендовые испытания показали, что на номинальном режиме работы двигателя основные характеристики рабочего процесса не зависят от начальной температуры кислорода, а вот на режиме запуска двигателя с высокой регулярностью стали появляться высокочастотные колебания давления в камере сгорания.

Для выяснения и устранения недостатков потребовался год интенсивной, напряженной работы, сопровождавшейся понуканиями со стороны руководства ГКОТ и упреками от Королева.

Положение складывалось очень острое. Здесь уместно указать, что наземный стартовый комплекс исходной конструкции "Десна-Н" сам требовал серьезной отработки.

Отработка режима запуска 8Д716 на переохлажденном кислороде была, в основном, завершена к середине 1962 г. К этому времени на серийном заводе № 24 в Куйбышеве было проведено 34 контрольных стендовых и 8 успешных летных испытаний.

Существенную помощь в процессе освоения технологии производства ЖРД оказывали специалисты филиала № 2 ОКБ-456 в Куйбышеве. Произошедшие аварии (не связанные с работой ЖРД) и возникшая пауза в летных испытаниях позволили ввести ряд усовершенствований в двигатель и ракету в целом.

Первый этап отработки всего ракетного комплекса Р-9А, начатый 9 апреля 1961 г., продолжался до 14 февраля 1963 г. К этому времени основные недостатки ракеты были выявлены и устранены, стартовый комплекс "Десна-Н" забракован и заменен другим, получившим название "Долина". Первый пуск ракеты с нового комплекса был осуществлен 22 апреля 1963 г.

Автоматизированный стартовый комплекс "Долина" позволял производить пуск ракеты Р-9А за считанные минуты.

Первый пуск из шахтной пусковой установки был осуществлен 27 сентября 1963 г. Этот этап отработки боевого комплекса Р-9А завершился 1 февраля 1964 г.

По воспоминаниям директора НИИ-88 Ю.А. Мозжорина, в заключении этого головного отраслевого института после традиционного перечисления достоинств нового БРК указывалось что "применение жидкого, хотя и переохлажденного кислорода... обусловит значительное снижение эксплуатационных характеристик и не позволит обеспечить высокую живучесть и боеготовность ракетного комплекса, за такими ракетами нет большого будущего".

Такие выводы, естественно, вызвали недовольство у Королева, который в телефонном разговоре с Мозжориным обозвал заключение НИИ-88 "вонючим". Появилось "контрзаключение" ОКБ-1. Последовал очередной этап бюрократической переписки, в результате комплекс Р-9А 21 июля 1965 г. был принят на вооружение с изготовлением ограниченного количества ракет - около 70 единиц. Основу ракетного арсенала РВСН в тот период времени составляли ракеты Р-16 М.К. Янгеля и УР-100 В.Н. Челомея на высококипящем топливе.

Несмотря на все сложности при создании и отработке двигателя, он получился надежным. Глушко неоднократно предлагал Королеву использовать 8Д716 и для модернизации ракеты Р-7, и для Р-10. Но Королев был поглощен своей идеей создания сверхмощной ракеты Н1. В этом проекте он сделал ставку на те технические решения, которые не состоялись при разработке Р-9А: на всех трех ступенях должны были работать двигатели ОКБ-276, выполненные на основе НК-9. Как они работали, известно. Также известно, сколько времени потребовалось, чтобы довести их надежность до уровня требований ракетной техники.

В заключение небольшая ремарка. В мемуарных изданиях и, в частности, у Г.С. Ветрова, встречаются утверждения, что принятие на вооружение комплекса Р-9А в 1965 г. вместо намеченного по постановлению срока (1962 г.) связано только с задержкой отработки двигателя 8Д716. Как видно из изложенного материала, отработка двигателя продолжалась действительно дольше, чем планировалось. Но уже в 1962 г. его конструкция полностью сложилась, была обеспечена и требуемая надежность. Задержка с принятием Р-9А на вооружение до июля 1965 г. была связана в основном, с отработкой пусков ракеты из ШПУ - требованием, выдвинутым в 1960 г. после выхода постановления от 13 мая 1959 г., а также с другими обстоятельствами, не имеющими отношения к отработке двигателя 8Д716.

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic