Рис. 1. Авиационный реактивный снаряд PC-132
Ракетная техника за время одного поколения развилась от первых опытов до отрасли индустрии, составляющей заметный процент в государственном бюджете всех технически передовых стран.
Современному наблюдателю на первый взгляд представляется, что быстрый рост ракетной техники начался как бы спонтанно, сразу же после второй мировой войны. Однако более внимательное рассмотрение показывает, что быстрые темпы развития ракетной техники в СССР в послевоенные годы в значительной мере обусловлены предвоенными работами в этой области, в частности работами, проведенными в Реактивном научно-исследовательском институте (РНИИ). С этой точки зрения история развития РНИИ приобретает значительный интерес.
РНИИ был создан осенью 1933 г. в результате слияния двух организаций: Ленинградской Газодинамической лаборатории (ГДЛ) и Московской Группы изучения реактивного движения (ГИРД).
В ГДЛ с начала ее организации развивались работы по пороховым ракетам. Несколько позднее начали проводиться работы по реактивному старту самолетов и по ЖРД (главным образом, азотнокислотным).
В ГИРДе развивались работы по ЖРД (главным образом, кислородным), ПВРД, бескрылым и крылатым ракетам и по ракетным самолетам.
Работы в указанных направлениях продолжались и в РНИИ, поскольку туда перешли все основные творческие работники ГДЛ и ГИРДа. Это был коллектив энтузиастов-ракетчиков, который верил в перспективность и важность ракетной техники и, несмотря на материальные трудности, интенсивно работал над ее развитием как в плане теории, так и в плане практических приложений.
РНИИ был полноценным научно-конструкторским предприятием, имевшим проектно-конструкторские отделы, испытательные стенды, научные лаборатории, производственные мастерские, летную станцию и полигон для испытания ракет в воздухе. В РНИИ регулярно действовал Научно-технический совет, собирались научные конференции и совещания, выпускались печатные труды. За 10 лет в 19 сборниках и монографиях было напечатано более 120 работ. Кроме того, было написано большое количество (порядка нескольких сотен) отчетов по конкретным исследованиям и изделиям.
Работы, выполнявшиеся в РНИИ, носили самый разнообразный характер. Некоторые из них имели целью практическое применение ракет для обороны страны. Много работ велось в плане более далекой перспективы, например для выяснения возможности космических полетов человека. Были также работы и чисто научного плана, в которых исследовались физические закономерности и расчетные модели конкретных процессов, имевших отношение к ракетной технике.
Перейдем теперь к краткому рассмотрению отдельных направлений работ РНИИ.
Химический состав и технология изготовления [баллистических зарядов на основе пироксилино-тротиловых порохов были разработаны еще в ГДЛ усилиями Н. И. Тихомирова, В. А. Артемьева, Б. С. Петропавловского, Г. Э. Лангемака и др.
В РНИИ технология изготовления зарядов и камер была значительно усовершенствована, а в научном отношении Ю. А. Победоносцевым, Л. Э. Шварцем и другими сотрудниками был сделан важный шаг в разработке рациональной методики расчета внутренней баллистики РДТТ.
Большое внимание уделялось практическому применению РДТТ в артиллерии. Были разработаны серии ракетных снарядов (PC) калибром 82 и 132 мм для стрельбы как с наземных, так и с самолетных установок (рис. 1). Впервые авиационные снаряды успешно применялись в 1939 г. в боях у Халхин-Гола.
Для усовершенствования аэродинамики PC в РНИИ под руководством Ю. А. Победоносцева и М. С. Кисенко были построены первые в СССР сверхзвуковые аэродинамические трубы, среди которых следует отметить эжекториую трубу с диаметром поперечного сечения равным 400 мм.
Были проведены многочисленные исследования по улучшению точности стрельбы PC, которая оставляла желать много лучшего. Был достигнут существенный прогресс, и несколько типов PC были сданы на вооружение Красной Армии. Но все же «меткость» PC значительно уступала «меткости» ствольной артиллерии, и это было их самым уязвимым местом. Поэтому возникло вполне естественное предложение: использовать PC для стрельбы по площадям. В РНИИ в отделе И. И. Гвая начали разрабатывать многоствольные реактивные установки. Так появился знаменитый гвардейский миномет «Катюша».
Важной областью практического приложения РДТТ была разработка реактивного старта самолетов, которая еще в ГДЛ под руководством В. И. Дудакова была доведена до стадии аэродромных испытаний. В РНИИ был полностью отработан реактивный старт бомбардировщика ТБ-1, позволивший сократить длину его разбега в 4-5 раз (рис. 2). Кроме того, в отделе В. И. Дудакова разрабатывались также реактивные катапульты.
В целом работы РНИИ по РДТТ поставили СССР в этой области значительно впереди других стран. Война доказала, что в Германии уровень техники по РДТТ был значительно ниже, несмотря на то, что там работали многие крупные специалисты ракетной техники.
Одним из важных тематических направлений РНИИ было создание и исследование работоспособных ЖРД. Работы велись над азотнокислотными ЖРД (лод руководством В. П. Глушко) и над кислородными ЖРД (М. К. Тихонравов, Л. С. Душкин и др.).
По азотнокислотным ЖРД была проведена громадная систематическая работа по улучшению характеристик, по надежности, а также по разработке методики расчета. Среди других двигателей следует выделить ОРМ-65 с тягой 170 кг, созданный еще в ГДЛ, и ОРМ-52 с тягой 300 кг. Несмотря на некоторые трудности и неудачи (в частности, детонационные взрывы при запуске) характеристики этих двигателей были доведены до проектных значений. В 1938-41 гг. азотнокислотные двигатели получили дальнейшее развитие. Были созданы двигатели РДА-1-150 с тягой 150 кг, Д1А-1100 с тягой 1100 кг и др.
Показателем успешности работы по азотнокислотным ЖРД является то, что эти двигатели были поставлены практически на все опытные ракетные летательные аппараты, разрабатывавшиеся СССР в последние годы перед войной (ракетный планер РП-318, баллистические ракеты 604 и 521, ракетный истребитель БИ-1 и др.).
По кислородным ЖРД также были получены существенные результаты. В частности, следует отметить окончание доводки в 1934 г. модифицированного двигателя Ф. А. Цандера 02 с тягой до 100 кг, который применялся на крылатой ракете 216. В 1934 г. под руководством Л. С. Душкина была начата разработка серии двигателей 12к с тягой 300 кг (рис. 3). Двигатели этого типа были установлены на ракете «Авиавнито». На рис. 4 показан двигатель 205 с тягой 100 кг, разрабатывавшийся в 1936-37 гг. В последующие годы перед войной и во время войны кислородные двигатели в РНИИ развития не получили. Однако кислородные ЖРД нашли широкое применение уже после войны, когда именно на этих двигателях в СССР были достигнуты успехи мирового значения.
По баллистическим ракетам или, как тогда говорили, по «ракетам дальнего действия» работы в РНИИ велись в порядке опытных. Помимо кислородных ракет 09 и 10, запуски которых начались еще в ГИРДе, в РНИИ под руководством М. К. Тихонравова были испытаны в полете ракеты 07, ракета «Авиавнито» с двигателем 12к (рис. 5) и др.
В 1939-40 гг. в РНИИ были разработаны и испытаны исключительные для того времени баллистические ракеты 604 и 521 (рис. 6) на комбинированном твердотопливном и азотнокислотном РД. Схематично принцип работы комбинированного РД был таков: в камеру азотнокислотного ЖРД закладывались шашки твердого топлива, которые воспламенялись при старте ракеты и создавали кратковременный мощный тяговый импульс. После выгорания шашек в камеру автоматически начинали поступать азотная кислота и керосин, и двигатель переходил на режим ЖРД с тягой около 1000 кг. На этих ракетах экспериментально были получены дальности 19-20 км. Следует отметить, что испытывались не единичные ракеты, а серии в 8-14 шт. К сожалению, в начале войны эти перспективные работы были прекращены в связи с большими затратами, требовавшимися для улучшения надежности и меткости этих ракет.
В период 1933-39 гг. в РНИИ разрабатывали также крылатые ракеты с ЖРД и РДТТ, имея в виду, с одной стороны, исследование динамики полета крылатых реактивных аппаратов с большим отношением тяги к весу, а с другой стороны, практическое применение этих ракет как зенитных и для стрельбы тю площадям (проведенные расчеты показали, что при малых дальностях полета стартовый вес крылатых ракет получался меньше, чем у баллистических).
В 1933-36 гг. под руководством автора данного доклада разрабатывалась ракета 216 с кислородным ЖРД 02 (ОР-2) и автопилотом ГПС-2 при начальном весе ракеты 80 кг. Гироскопический автопилот ГПС-2, разработанный в РНИИ под руководством С. А. Пивоварова, предназначался для управления рулем высоты и элеронами. На этой же ракете для ее разгона при старте впервые была применена пороховая катапульта. Всего было испытано 5 ракет. Но расчетной траектории и дальности полета ни на одной из них получено не было из-за низкой надежности агрегатов ракеты.
Гораздо большее внимание обеспечению надежности было уделено на крылатой ракете 212, разрабатывавшейся под руководством С. П. Королева. На рис. 7 показана модель ракеты 212, установленная на стартовой тележке. На ракете был установлен азотнокислотный двигатель ОРМ-65 и автопилот ГПС-3, управлявший рулями высоты, направления и элеронами.
На ракете 212 были проведены десятки и сотни отладочных стендовых испытаний всех систем. К сожалению, на старт в 1939 г. было поставлено всего 2 ракеты. Конечно, нельзя было ожидать, что с такой мизерной «серией» удастся отработать проектные данные ракеты. Если бы серия была увеличена до 10-15 ракет, можно не сомневаться, что проектные характеристики были бы реализованы.
Кроме крылатых ракет с ЖРД, в РНИИ под руководством М. П. Дрязгова в 1935-38 гг. разрабатывались также зенитные крылатые ракеты с РДТТ. Были испытаны крылатые ракеты разных аэродинамических схем. Наилучшие результаты в смысле устойчивости полета показала четырехкрылая ракета 217/П с малым удлинением. В 1937- 38 гг. РНИИ вел переговоры со специализированными ОКБ по установке на эти ракеты управляемых по радио автопилотов и самонаводящихся головок. Однако полетные испытания этих ракет были прекращены в 1938 г. и тема была закончена разработкой М. П. Дрязголвым теории полета крылатой управляемой ракеты.
Ракетные самолеты как отдельное тематическое направление зародилось еще в ГИРДе в виде ракетного планера РП-1, который разрабатывался там под руководством Ф. А. Цандера и С. П. Королева. Но в ГИРДе этот проект реализовать не удалось.
В РНИИ работы по ракетным самолетам возобновились на более высоком уровне. В 1936 г. С. П. Королевым и автором настоящего доклада расчетным путем было показано, что ракетный самолет РП-218 со связкой из трех двигателей ОРМ-52 обладает новым качеством по сравнению с обычными винтовыми самолетами, а именно, исключительной скороподъемностью. На заседании НТС РНИИ после доклада С. П. Королева было решено в качестве первого этапа создания ракетного истребителя осуществить полет человека на ракетном планере СК-9, который получил наименование РП-318 («ракетоплан 318»). В качестве двигателя был выбран ОРМ-65. Были проведены многочисленные и детальные стендовые испытания двигательной установки, включая системы питания, управления и т. д. На основе полученного опыта был создан двигатель РДА-1-150, с которым летчик В. П. Федоров 28 февраля 1940 г. осуществил первый в СССР полет человека на летательном аппарате с ЖРД.
Эта работа имела продолжение в виде ракетного истребителя БИ-1 конструкции В. Ф. Болховитинова. Двигатель для этого самолета Д1А-1100 с тягой 1100 кг был разработан в РНИИ. Первый полет на БИ-1 летчик Г. Я. Бахчиванджи произвел 15 мая 1942 г. Однако попытка при повторных полетах увеличить скорость окончилась, как известно, гибелью летчика. Одной из возможных причин этой катастрофы была недостаточная изученность влияния сжимаемости воздуха на управляемость самолета. В частности, в то время был неизвестен опасный сдвиг центра давления назад по мере приближения скорости полета к скорости звука.
В приведенном выше кратком обзоре основных направлений работ РНИИ упомянуты далеко не все работы, выполнявшиеся в период 1933-1942 гг. В частности, ничего не говорилось о цикле работ по прямоточным и пульсирующим воздушно-реактивным двигателям, о работах по жидкостным и твердотопливным газогенераторам, о системах автоматического управления полетом реактивных летательных аппаратов и о ряде других работ.
Каковы же в целом итоги деятельности РНИИ за период 1933-1942 гг.? По ракетным снарядам и пусковым установкам и по реактивному старту самолетов успех очевиден, так как проектные задания были успешно реализованы и все эти изделия сыграли большую роль во время второй мировой войны.
Проектные задания по остальным летательным аппаратам выполнить не удалось. Однако в процессе их исследования и доводки был получен ряд важных научно-технических результатов. Был создан большой задел, приобретены практические навыки в технологии изготовления, опыт в выборе методов расчета и испытаний конструкций различных реактивных аппаратов и двигателей.
Но главным результатом работы РНИИ в предвоенный период нужно считать подготовку кадров ракетчиков, которые в послевоенный период обеспечили невиданный успех ракетной техники в СССР. Здесь имеются в виду кадры механиков и испытателей, конструкторов и расчетчиков, ученых и, наконец, ведущих организаторов и руководителей проектов.