Лев Андреев - Янгель: Уроки и наследие

Для предохранения от внешних воздействий и придания обтекаемой аэродинамической формы двигатель и его системы защищаются специальным отсеком, за которым, как уже было сказано выше, вследствие его расположения в корпусе ракеты, прочно закрепилось название "хвостовой". Одновременно он выполняет и силовую функцию, передавая вес ракеты на пусковое устройство. Для этой цели на его нижнем торце устанавливаются четыре опорных кронштейна. Вертикализация ракеты осуществлялась с помощью ответных винтовых опор стартового стола. Опорные кронштейны ракеты Р-12, на которой управляющими органами являлись газовые рули, служили одновременно и для крепления последних, а также и рулевых машинок, приводивших в действие газовые рули. Конструктивно хвостовой отсек ракеты Р-12 представлял клепаную конструкцию, силовой набор которой изготавливался из сплава В-95, обшивки из Д-16Т и состоял из цилиндрической и конической частей.

Определенные трудности всегда связаны с креплением двигательной установки в корпусе ракеты. Обычно для этих целей служит стержневая конструкция — рама, играющая роль переходного отсека между корпусом и ракетой.

Впервые принятая на ракете Р-12 конструкция четырехкамерного двигателя позволила произвести его компоновку непосредственно на корпус, исключив традиционную раму. Передача четырех сосредоточенных сил от камер двигателя потребовала создания специального силового кольца — развитого шпангоута сборной конструкции, ставшего частью корпуса хвостовой части ракеты. Однако эта удачная силовая завязка в дальнейшем не применялась, так как конструкция двигателей не позволяла ее осуществить.

На ракетах Р-14 и Р-16 вновь вернулись к схеме крепления с помощью двигателя рамы, как это было принято в конструкциях С.П. Королева. Однако на ракете Р-16 в отличие от применявшейся схемы, когда рама по отношению к двигателю направлена вперед и работает на сжатие, была принята схема рамы, направленной назад. При такой компоновке стержни нагружались растягивающими усилиями. За счет этого удавалось существенно сократить длину корпуса хвостового отсека. А стержни, работающие на растяжение, позволяли более полно использовать прочностные характеристики материала, поскольку сжатые рамы теряют устойчивость вследствие малой жесткости на кручение при достаточно низком уровне напряжений.

На ракетах Р-12 и Р-14, как и на королевской Р-5, на хвостовом отсеке устанавливались четыре аэродинамических стабилизатора. В дальнейшем от них отказались. На этих же ракетах исполнительными органами системы управления служили газовые рули, находившиеся в струе газового потока двигателя. Они доставляли много хлопот в эксплуатации. Поэтому на ракете Р-16, как и на всех последующих, исполнительными органами системы управления стали качающиеся малогабаритные рулевые двигатели.

Решения конструктивно-силовых схем, найденные при создании ракет первого поколения, послужили фундаментом для проектирования следующих поколений ракет. Преемственность этих решений прослеживается при анализе особенностей их конструкций.

Созданные в конструкторском бюро "Южное" и принятые на вооружение ракеты отличались высокой надежностью в эксплуатации. Это стало возможным благодаря всесторонней, тщательной и комплексной отработке узлов и агрегатов в лабораторных условиях и на специальных стендах, целью которой являлось подтверждение правильности принятых решений.

Понимая всю важность этого этапа становления совершенства создаваемых ракет, М.К. Янгель с первых шагов своей конструкторской деятельности поставил перед коллективом задачу организации собственной инженерно-исследовательской лабораторно-испытательной базы. В результате в кратчайшие сроки возникает куст экспериментальных подразделений, в которых производится широкомасштабная отработка будущих ракет. Это, прежде всего, лаборатории статических и динамических испытаний прочности ракет, отработки элементов пневмогидравлических схем, стенды для проливки топливных систем и стенды для огневых испытаний жидкостных и твердотопливных двигателей, лаборатории климатических испытаний, антенный зал. Был разработан и создан уникальный испытательный комплекс, на котором воспроизводились нагрузки, возникающие при транспортировке ракеты, и подвижная лаборатория для испытаний в натурных условиях при перевозке по железной дороге. Для создания условий, отличных от земных, испытательное оборудование стало пополняться барокамерами и центрифугами, позволявшими имитировать внеземные условия, приближающиеся к космическим.

Впервые в лабораторных условиях было реализовано силовое нагружение конструкций, моделирующих корпус головной части неравномерным, типа аэродинамического, поверхностным внешним давлением. Был разработан и создан не имевший аналогов стенд, на котором за счет пропускания электрического тока удалось имитировать разогрев и разрушение теплозащитного покрытия, нанесенного на металлические образцы с одновременным силовым нагружением. Эти исследования подтвердили обоснованность расчетной схемы, учитывающей влияние теплозащитного покрытия при определении прочности конструкции корпуса головной части.

Параллельно с развитием собственной экспериментальной базы были предложены и внедрены в практику новые и во многом оригинальные в методологическом плане подходы к отработке функционирования различных систем и агрегатов, работающих в стандартных условиях при экстремальных параметрах нагружения и экстремальных условиях окружающей среды. Эти испытания, как правило, проводились в смежных организациях, а способы и методы их реализации отличались большим разнообразием.

Для отработки запуска двигателя в невесомости и системы ориентации и стабилизации головной части широко использовались самолеты и вертолеты. Впервые была разработана и отработана комплексная методика бросковых испытаний для отработки минометного старта ракеты и процессов, связанных с разделением головных частей, широкое развитие получили функциональные испытания для отработки отстрела и раскрытия конструктивных элементов ракет. Проводились испытания на функционирование и прочность, при которых нагрузки создавались за счет разгона на специальных ракетных треках. Важная новая проблема возникла при отработке стойкости головных частей к поражающим факторам ядерного взрыва. Для имитации нагрузок, возникающих при воздействии рентгеновского излучения, использовалось пластиковое взрывчатое вещество, которое наносилось на боковую поверхность корпуса. Испытания проводились в специальных боксах.