«Знание - сила» 1962 год, №9, с.4-7
И. МЕРКУЛОВ, инженер
Навсегда незабываемыми останутся впечатления о полетах первых советских ракет. С тех пор прошло почти три десятилетия, но в памяти участников испытаний ракет отчетливо сохранились воспоминания о тех счастливых минутах, когда ракеты взлетели в воздух.
Я до сих пор отчетливо помню небольшую площадку, окруженную молодыми елями.
Посредине установлен пусковой станок, в нем помещалась ракета. После установки корпуса ракеты в станке (пока еще без верхнего отсека с полезным грузом) в бак начинали подавать жидкий кислород из специального сосуда, в котором его доставляли к месту испытаний. Заполнение бака кислородом — это, пожалуй, самая длительная операция при подготовке ракеты к запуску. Температура жидкого кислорода, как все знают, минус 184°. Поэтому трубки, соединяющие сосуд с баком ракеты, покрываются белым инеем, когда по ним идет жидкий кислород, и до них нельзя дотрагиваться голыми руками. После заполнения ракеты кислородом на ней укрепляют верхний отсек. Наступают предстартовые минуты. Инженер и механики, ведущие испытание, укрываются в блиндаже, расположенном рядом с пусковым станком, и оттуда производят запуск. Остальные гирдовцы, присутствовавшие при испытании, отходят от станка под сень деревьев.
По мере приближения момента взлета ракеты напряжение у всех возрастает с каждой секундой. Никто не отрывает глаз от пускового станка, где виднеется серебристый корпус ракеты. Вдруг из сопла двигателя вырывается яркий огненный язык, раздается сильный свистящий гул и ракета, двигаясь вдоль направляющих полозьев, устремляется вверх.
Испытания первых советских ракет дали исключительно большой научный материал. Они позволили на практике проверить работоспособность всех элементов конструкции ракеты и, в первую очередь, ее двигателя. Результаты испытаний помогли уточнить направление дальнейших исследований, установить, на чем требуется сосредоточить наибольшее внимание. На опыте, полученном при испытании первых ракет, учился весь коллектив ГИРД. Этот опыт лег в основу дальнейшего развития советского ракетостроения.
Припоминая, как все это происходило, хочется рассказать еще об одном интересном факте — любопытном оптическом явлении, с которым мы столкнулись при запуске. Каждому из присутствующих, с какой бы стороны пускового станка он ни находился, в первые секунды полета всегда казалось, что ракета, вылетев из станка, повернулась в воздухе и движется в его направлении. Это происходило потому, что при подъеме ракеты глаз человека не мог точно определять изменение расстояния до нее, а то, что менялся угол, под которым надо было смотреть на ракету, это человек чувствовал отчетливо, поскольку ему приходилось запрокидывать голову, наблюдая за ее полетом.
Мне не довелось быть на первом пуске ракеты. И поэтому когда я, стоя под деревьями с другими, уже прошедшими «боевое крещение» гирдовцами, увидел ракету в полете, то у меня также мелькнула мысль — неужели ракета оказалась неустойчивой и вместо набора высоты пошла в сторону? Но взглянув на лица товарищей, я увидел по их радостному выражению, что полет проходит удачно. Впрочем, сомнение в этом могло продолжаться лишь несколько секунд, так как затем стало отчетливо видно, что ракета устойчиво летит вертикально вверх.
Помню и такой случай. Испытывали мы двухступенчатую ракету. Вторая ступень у нее была снабжена воздушно-реактивным двигателем. Испытания велись в небольшой долинке с маленькой речкой посредине. Она окружена невысокими холмами. Это место мы и облюбовали для испытаний одной из ракет.
После нескольких месяцев предварительных испытаний, когда удачи сменялись неудачами (и, говоря откровенно, последних было много больше, чем первых), наступил день официальных испытаний.
Приехала комиссия из Технического управления нашего Наркомата, руководители отдела изобретений, представители заводского комитета. Подъехали мы с комиссией со стороны холмов. Там оставили машины и начали пешком спускаться вниз. Некоторые из членов комиссии поворчали: «Места ровного не могли найти! Спускайся тут по всяким оврагам». Члены комиссии остались у подножья холма, а мы пошли к пусковому станку. Включили зажигание, и ракета взвилась вверх. И вдруг слышу сзади зычный голос: «На нас! На нас!» Обернулся и вижу: наши товарищи стремительно ринулись обратно и в таком хорошем темпе взяли холмы, что будь там какой-нибудь спортивный комментатор, он дал бы наверняка весьма положительный отзыв об их спортивных дарованиях. И долго потом они шутя вспоминали: «Помнишь, Игорь Алексеевич: «На нас, на нас!»
В этом году исполнилось тридцать лет с тех пор, как группа учеников и последователей К. Э. Циолковского начала планомерную научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу в области ракетных летательных аппаратов. Много интересных научных идей, большое количество успешно работающих конструкций родилось в этом коллективе.
Однако наши ученые и конструкторы скромно оценивали результаты своих первых работ, и об их успехах почти ничего не сообщалось в печати. Работы же по созданию ракет, проводившиеся в те годы за рубежом, широко рекламировались прессой. Подчас ожидаемые результаты выдавались за достигнутые. В американских, английских, французских и немецких газетах тех лет довольно часто появлялись сенсационные сообщения о якобы сделанных сверхважных открытиях и изобретениях в области реактивного движения и даже о готовящихся запусках ракет на Луну. Эти «сенсации» лопались, как мыльные пузыри, что, однако, не мешало появляться через некоторое время другим, еще более далеким от действительности. Такой различный подход к освещению отечественных и иностранных работ по ракетной технике вызывал кое у кого ошибочное мнение о том, что в нашей стране эта область развивается медленно и безуспешно. Западная печать договорилась даже до абсурдных предположений о том, что советская ракетная техника появилась якобы лишь после второй мировой войны, заимствовав основные идеи у немецкой ракетной техники.
О том, что это не так, лучше всего говорят факты: Советский Союз не только родина теории реактивного движения и космических ракет, но и страна, первой развернувшая большую экспериментальную работу в области ракетной техники.
Идет заправка ракеты жидким кислородом.
Зарождение науки, которую позднее стали называть космонавтикой, произошло в недрах массовой организации Осоавиахим: в начале 1931 года при Центральном совете Осоавиахима была организована Секция реактивных двигателей. Руководителем ее был Ф. А. Цандер. Во второй половине 1931 года эта секция была преобразована в Группу по изучению реактивного движения — ГИРД. Аналогичные группы стали возникать и в других городах. После московской группы наиболее сильной была ленинградская — ЛенГИРД.
Коллективы ГИРД состояли в основном из молодых ученых, инженеров, конструкторов, рабочих, решивших посвятить свою жизнь развитию ракетной техники, осуществлению межпланетных сообщений.
Первое время ГИРД занимались главным образом пропагандой ракетной техники, сбором и объединением специалистов, интересующихся этой проблемой, подготовкой кадров. В начале 1932 года по инициативе руководства ЦГИРД в Москве были организованы курсы по ракетной технике. Лекции на них читались видными советскими учеными. Старые гирдовцы до сих пор с благодарностью вспоминают своих учителей и их прекрасные лекции. Очень интересный курс динамики реактивных аппаратов прочел В. П. Ветчинкин. Многие из слушателей до сих пор хранят конспекты лекций Б. М. Земского по гидродинамике и газовой динамике. Б. С. Стечкин прочитал фундаментальный курс лекций по созданной им теории воздушно-реактивных двигателей — ВРД. Эти лекции послужили руководством для расчета первых в мире ВРД. Очень яркий курс экспериментальной аэродинамики прочитал Н. А. Журавченко. В программу был включен также
 Ракета «Гирд-Х». Ее проектированием руководил пионер советского ракетостроения Ф. А. Цандер. |
В апреле 1932 года в Москве, на Садово-Спасской улице, в доме № 19 была организована экспериментальная база ГИРД, где и были начаты работы по созданию реактивных двигателей и ракет. Научные работы ГИРД в этой новой области техники поддержали видные советские ученые. Гирдовцы и многие другие изобретатели, работавшие в те годы в ракетной технике, всегда получали помощь, поддержку и ценные советы у академика Б. Н. Юрьева, профессоров А. В. Квасникова, Н. А. Рынина, К. Л. Баева, Ф. И. Франкля, К. А. Путилова Профессор Путилов организовал в те годы при Горьковском университете кафедру газовой динамики — одной из основных теоретических дисциплин ракетной техники.
Разворачивая широкий фронт работ, руководители ГИРД правильно выбрали основное направление — решение важнейших принципиальных проблем. Первой среди них была проблема ракетной энергетики — поиски наивыгоднейших топлив и создание надежно работающих ракетных двигателей.
Ф. А. Цандер еще в 1930 году, работая в ЦАГИ, построил и успешно испытал реактивный двигатель ОР-1, который работал на бензине и сжатом воздухе. Перейдя в ГИРД, Ф. А. Цандер спроектировал двигатель ОР-2, работавший на бензине и жидком кислороде. Изготовление этого двигателя закончилось 23 декабря 1932 года, а в марте 1933 года начались его стендовые испытания. При этих испытаниях двигатель ОР-2 развивал тягу в 50 килограммов.
В 1930 году группой ученых в Ленинграде был сконструирован первый в нашей стране реактивный двигатель, работавший на жидких компонентах. В качестве горючего применялся толуол, в качестве окислителя — четырехокись азота или жидкий кислород. Этот двигатель, названный ОРМ-1, в 1931 году успешно прошел огневые испытания, развив тягу до 20 килограммов. Тогда же советские конструкторы разработали способ химического зажигания топлива в ЖРД, оказавшийся впоследствии одним из наиболее эффективных. На основе опыта, полученного при испытаниях этого двигателя, советские конструкторы в следующие годы спроектировали целый ряд жидкостных реактивных двигателей. В течение одного лишь 1933 года было создано целое семейство ЖРД, работавших на керосине и азотной кислоте: от ОРМ-23 до ОРМ-52. Эти двигатели развивали уже значительную тягу. Созданный для одной из экспериментальных ракет двигатель ОРМ-50 имел тягу в 150 килограммов, а двигатель ОРМ-52 показал при испытаниях тягу в 300 килограммов.
 В пусковом станке устанавливается двухступенчатая ракета. |
В 1936 году состоялись официальные стендовые испытания одного из лучших ЖРД того времени — ОРМ-65. Этот двигатель работал на керосине и азотной кислоте. Его тяга могла регулироваться в диапазоне от 50 до 175 килограммов.
Топливо подавалось в камеру сгорания с помощью сжатого газа, давление подачи достигало 35 атмосфер. Зажигание осуществлялось с помощью пороховой шашки, воспламеняемой электрозапалом. Камера сгорания и сопло охлаждались с внешней стороны азотной кислотой.
Двигатели ОРМ-65 выдерживали многократные пуски. Например, первый экземпляр прошел 49 пусков, проработав в общей сложности более 30 минут: 20 пусков на стенде, 8 пусков на одной из ракет и 21 пуск на
 В реактивной секции Осоавиахима построена еще одна модель... |
Затем был создан еще ряд советских ракетных двигателей, работающих на керосине и азотной кислоте. На фотографиях показано семейство этих двигателей.
Одновременно велись успешные работы и по созданию ЖРД, работающих на спирте и жидком кислороде.
С 1932 по 1941 год, то есть до начала Отечественной войны, в нашей стране было создано 118 разнообразных конструкций ракетных двигателей.
Сколько труда нужно было вложить, чтобы изготовить множество сложных и ответственных деталей... |
Успех отработки реактивных двигателей позволил еще в начале 30-х годов осуществить запуск большого числа ракет.
Первая советская ракета взлетела в небо 17 августа 1933 года. Это была ракета ГИРД модели «09». Длина ее была 2,4 метра, диаметр 180 миллиметров, стартовый вес составлял 19 килограммов, в том числе 6,2 килограмма полезный груз: приборы и парашют. В 1933—34 годах ракеты этого типа запускались много раз. Они поднимались на высоту до 1500 метров.
Второй взлетела в воздух 25 ноября 1933 года ракета конструкции Ф. А. Цандера — ГИРД-Х. Она имела длину 2,2 метра, диаметр 140 миллиметров, стартовый вес 29,5 килограмма. Ее двигатель работал на спирте и жидком кислороде и развивал тягу 70 килограммов.
Интересна конструкция ракеты «07». В ней двигатель помещен выше центра тяжести; для этого топливные баки поместили в стабилизаторы. В каждом из четырех стабилизаторов находится по баку, два со спиртом и два с кислородом. Высота этой ракеты 2 метра, стартовый вес 35 килограммов. Тяга двигателя 85 килограммов.
 В помещении для испытаний установлено целое семейство ЖРД. |
В 1935 году выделившийся из ГИРД коллектив конструкторов провел летные испытания еще одного типа советской ракеты. Она имела длину 1,8 метра, диаметр 200 миллиметров, стартовый вес 39 килограммов. На ней был установлен двигатель с тягой в 100 килограммов. За два с небольшим года этот коллектив провел несколько десятков запусков ракет, многие из которых достигали высоты 5000 метров.
В 1936 году реактивная группа при ЦС Осоавиахима построила и испытала ракету со стартовым весом 10 килограммов. Длина ракеты составляла 1,642 метра, диаметр 126 миллиметров. Ее двигатель, работавший на спирте и жидком кислороде, развивал тягу 40 килограммов.
В 1937 году реактивной группой стратосферного комитета была построена еще одна ракета. Ее двигатель работал на спирте и кислороде. Кроме того, в камеру сгорания подавалась вода, что несколько снижало удельную тягу, но облегчало охлаждение двигателя.
В 1937 году состоялись летные испытания новой серии ракет, созданной коллективом гирдовцев. Вес каждой из этих ракет достигал 97 килограммов, из которых около 10 килограммов составлял полезный груз. Длина ракеты 3,2 метра, диаметр 300 миллиметров. Тяга двигателя 200 килограммов. В корпусе ракеты размещалось параллельно четыре топливных бака.
Так выглядит трехкамерныи ЖРД. |
В 1939. году состоялся запуск еще одной советской ракеты. В качестве ее первой ступени использовался пороховой ракетный двигатель, а вторая ступень имела прямоточный воздушно-реактивный двигатель, спроектированный на основании теории академика Б. С. Стечкина. Стартовый вес этих ракет составлял 7,07 килограмма. За время с 5 марта по 19 мая 1939 года было испытано 16 ракет этого типа. При испытаниях 19 мая 1939 года одна из ракет достигла высоты 1800 метров. Это были первые в мире испытания ракеты с воздушно-реактивным двигателем и первые полеты двухступенчатых ракет, так как за рубежом двухступенчатая ракета «Бампер» впервые была испытана в США лишь в 1949 году, то есть на 10 лет позднее.
В ГИРД проводились большие работы и над осуществлением полета человека на ракетном летательном аппарате. Еще Ф. А. Цандер предлагал использовать двигатель ОР-2 для установки на планере конструктора Б. И. Черановского. Позднее гирдовцы подготовили этот планер, получивший наименование «ГИРД РП1», к испытаниям в качестве ракетоплана.
В 1940 году летчик В. К. Федоров совершил первые полеты на ракетоплане «СК-9» с жидкостным реактивным двигателем.
В 1939-1940 годах летчик П. Е. Логинов успешно провел летные испытания прямоточных воздушно-реактивных двигателей, установленных на самолете конструкции Н. Н. Поликарпова в качестве дополнительных моторов.
15 мая 1942 года летчик Г. Я. Бахчиванджи выполнил первый полет на ракетном самолете-истребителе конструкции В. Ф. Болховитинова.
От двигателя к двигателю, от ракеты к ракете конструкции становились все совершеннее. У конструкторов появлялись все новые и новые замыслы — их вдохновляла мечта о том времени, когда советский человек шагнет в Космос."
(из истории советской космонавтики)
Евг. БОРИСОВ
Основы советской космонавтики были заложены около тридцати лет назад. Колыбелью ее были ГИРД — группы изучения реактивного движения. В них работали молодые энтузиасты, девизом которых были замечательные слова Ф. А. Цандера: «Вперед на Марс, скорей на Марс!»
Перед гирдовцами постоянно возникало множество самых разнообразных проблем. Для решения каждой из них предлагалось несколько путей. Чтобы выбрать один и отбросить остальные, нужны были сложные теоретические исследования и эксперименты. Каждое предложение следовало проверить, а результаты сравнить и оценить.
Без творческого соревнования, без борьбы мнений эта задача была бы неразрешимой.
Первый спор разгорелся при выборе топлива. Какое избрать горючее: керосин или спирт? А может быть взять курс на металлическое горючее, как предлагал Ф. А. Цандер?
При горении керосина выделяется больше тепла, чем при горении спирта и поэтому тяга двигателя на керосине больше. Однако температура газов, как показывали расчеты, будет очень большая, и двигатель сгорит. При сжигании металла температура тоже довольно высока. Но зато в двигателях космических кораблей можно будет использовать в качестве топлива ставшие ненужными отдельные элементы конструкции.
И другая проблема. Какой окислитель лучше: азотная кислота или жидкий кислород? Производство азотной кислоты освоено, заправлять ею баки можно задолго до старта. Этими качествами не обладает жидкий кислород. Но при сжигании горючего в кислороде выделяется больше тепла. Самое же главное преимущество жидкого кислорода в том, что у него очень низкая температура кипения. Ведь от кислорода можно легко перейти к жидкому фтору, а в качестве горючего использовать жидкий водород и жидкий аммиак. Трудно представить преимущества, какими будет обладать ракета, заправляемая сжиженными газами!
Гирдовцы выбрали в качестве окислителя жидкий кислород. А в то же время в одной из ленинградских лабораторий работали над азотнокислотными двигателями. Так развернулось соревнование между сторонниками «московского» и «ленинградского» окислителей.
Одновременно в ГИРД возникло соревнование между защитниками различных горючих. В первые годы одержали победу «спиртовики»: двигатели на керосине и бензине быстро прогорали. Потерпели поражение сторонники металлического топлива: они встретили уйму непреодолимых для того времени трудностей, главным образом конструктивных и производственных.
Одной из сложных проблем было охлаждение. Почти каждый новый двигатель быстро сгорал, а изготовление еще одного образца обходилось дорого: деньги, бессонные ночи, напряженный труд.
Одни предлагали камеру сгорания изготовлять из стали или меди и охлаждать ее снаружи одним из компонентов топлива. Другие думали защитить стенку камеры от нагрева с внутренней стороны огнеупорными теплоизоляционными материалами. Снова вспыхнула борьба мнений. Успех определялся секундами работы двигателя.
Найти лучшие огнеупоры! Нет, повысить скорость охлаждающей жидкости! Заменить окись алюминия на окись магния! Нет, снабдить проточный тракт ребрами! А может быть защитить стенку с внутренней стороны слоем горючего?
Каждый новый опыт, каждое заседание технического совета, каждая дискуссия разжигали соревнование между теоретиками и экспериментаторами.
Некоторые двигатели работали относительно долго: пятнадцать, даже тридцать, иногда шестьдесят секунд. За эти небольшие промежутки времени не всегда удавалось записывать тягу. А когда на помощь исследователям пришли измерительные приборы, оказалось, что тяга меньше расчетной, что двигатель набирает тягу слишком медленно, что при работе тяга то увеличивается, то уменьшается.
Так возникло сразу три новых проблемы. Почему же тяга меньше расчетной? Появилось несколько мнений. Одни утверждали, что топливо не успевает полностью сгореть и поэтому следует увеличить объем камеры сгорания. Другие предлагали улучшить распыливание и перемешивание компонентов. Газодинамики советовали изменить форму и размер сопла.
Кто же прав, чей путь вернее? Оказалось, если учитывать все точки зрения, то можно увеличить тягу почти до расчетной величины.
Шло соревнование и на производстве. У гирдовских механиков и испытателей не было опыта производства двигателей. Не умели тогда проводить испытания. А от качества производства и организации испытаний порой зависел успех дела. Некоторые механики и инженеры были сторонниками точеных камер. Другие предлагали камеры свертывать из листового материала и паять. Кто рекомендовал паять медью, а кто — серебром.
«Посмотрим, чья камера будет лучше! Посмотрим, кто ее быстрее и дешевле сделает!» — думали энтузиасты.
Соревнование, как это положено у советских людей, подкреплялось дружеской помощью, взаимными советами. Все гирдовцы преследовали одну цель: сделать хороший двигатель, и поэтому личный успех в соревновании был успехом всего коллектива, а достижения и опыт каждого быстро распространялись, совершенствовались.
...Прошли годы. Мы строим лучшие в мире космические корабли. Замечательные ученые, громадные коллективы, крупнейшие предприятия заняты освоением космоса. Но традиции гирдовцев сохранились.
* Статья из журнала «Авиация и космонавтика» публикуется с сокращениями.