Лев Андреев - Янгель: Уроки и наследие

В исходном положении диафрагма лежала на нижнем днище. Для перевода ее в верхнее положение, с целью вытеснения атмосферного воздуха, пришлось предусмотреть еще один пороховой аккумулятор давления. По мере нарастания давления пороховых газов диафрагма перекладывалась с нижнего днища к верхнему, вытесняя атмосферный воздух, при этом рабочий объем полностью заполнялся пороховыми газами аккумуляторов давления.

В процессе проработки конструкции вопросы нарастали, как снежный ком. Новые решения порождали, в свою очередь, очередные и новые проблемы. Так обнаружилось, что разделительная мембрана, исключавшая взрывное догорание, в силу собственной нежесткости на изгиб провисала при транспортировке и в процессе заполнения газами перекрывала отверстие для выхода воздуха, который она должна была вытеснять. Потребовалось над выходным отверстием соорудить специальный зонтик, устранявший выявленный недостаток. И это решение тоже было признано изобретением.

Много хлопот доставили ударные нагрузки, действующие на двигательный отсек первой (на конструкторском жаргоне — "хвост") ступени. Причиной были газы ПАДов. Отражаясь от стенок контейнера, они догоняли ракету и создавали дополнительные усилия, приводившие к разрушению "хвоста". Поэтому кривую, обеспечивающую прогрессивный расход газа, пришлось выбирать и с учетом фактических ударных нагрузок. Интенсивность нарастания давления должна была подчиняться противоречивым требованиям: с одной стороны из условий прочности ее следовало выбирать минимальной, но в то же время и такой, чтобы обеспечить достижение необходимой высоты в момент начала работы двигателей.

Остро стоял вопрос о запуске двигателя первой ступени в состоянии невесомости. Главный конструктор двигательной установки В.П. Глушко приводил веские доводы, что в том случае, когда перегрузка становится равной нулю, под действием сил упругости сжатый до этого корпус ракеты начинает "разжиматься". В результате возникают колебания, которые могут инициировать нестационарные колебательные процессы жидкости в топливных магистралях, что может привести к ненормальной работе двигателя. Однако эти опасения не подтвердились.

Для обеспечения надежного запуска двигателя первой ступени было найдено эффективное решение — горячий наддув баков, что позволило избавиться от ранее применявшейся сложной газобаллонной системы наддува баков. С этой целью через специальный электрогидроклапан в бак горючего, когда ракета еще находилась в пусковой установке, впрыскивался окислитель. В результате возникало поверхностное горение на уровне зеркала горючего. В момент повышения давления в подушке бака до требуемой величины срабатывал датчик контроля заданного уровня давления, который и отслеживал процесс. При запуске двигателя включался жидкостный газогенератор, и система подачи топлива начинала работать в нормальном режиме.

Сложной оказалась "проблема поддона": что с ним делать после выхода ракеты из шахты? Ведь это очень большая масса металла, которая выведет шахту из строя, если упадет обратно. Орешек был не из простых. Начались поиски того единственного оригинального подхода, который наиболее эффективно выполнил бы поставленную задачу. Говорят, что, когда к мудрецу обратились за советом, "как поймать тигра?", то он ответил: "Поймайте двух и одного выпустите". При решении "судьбы" поддона таких "тигров" было три.

Первое предложение сводилось к тому, чтобы поймать и удержать поддон, закрыв тем самым отверстие шахты. Однако расчеты показали, что для этого потребуются сооружения огромной материалоемкости. В.С. Степанов предложил закрыть шахту специальной крышей. И этот путь оказался тоже практически нереализуемым. Масса только одной крыши получалась около 460 тонн. Под такой тяжестью прежде всего развалилась бы шахта. В конце концов, альтернативы уводу поддона в сторону не оказалось. Решить эту проблему удалось с помощью установленного на нем порохового ракетного двигателя.

Идея увода поддона в сторону в дальнейшем при проектировании последней ракеты конструкторского бюро получит интересное развитие при создании боевого железнодорожного ракетного комплекса. Связана она с отводом в сторону от транспортно-пускового контейнера раскаленной струи газов ракетного двигателя путем наклона самой ракеты в момент запуска и начальный момент работы двигателя. Пуск ракеты в этом случае производился из контейнера, который в рабочем положении являлся, по сути, вертикально стоящей трубой, закрепленной ровно настолько, насколько платформа "закреплена" на железнодорожных рельсах. Понятно, что боковое возмущение, действующее на контейнер, могло свободно опрокинуть заодно с ним и саму платформу вагона, да и не только ее. Поэтому, несмотря на то, что запуск двигателей после выхода ракеты производился на достаточной высоте, во избежание любых непредвиденных обстоятельств решили изменить траекторию движения ракеты после выхода ее из контейнера, т. е. развернуть — наклонить на некоторый угол по отношению к оси контейнера. В результате струя газов двигателя истекала в сторону, не попадая на контейнер. Для этих целей на ракете установили пороховой ракетный двигатель, который и производил разворот ее на заданный угол.

Однако принятое решение не было удачным. Пороховой ракетный двигатель, оставаясь на ракете, во время дальнейшего полета становился дополнительным грузом, что, естественно, отражалось на дальности полета.

Как всегда бывает в таких случаях, если решение несовершенно, то должно существовать обязательно лучшее и обязательно более простое. Иначе оно не будет лучшим. И такое решение нашли. Попытаемся восстановить логику мышления, приведшую к необычному повороту мысли, в виде вопросов и ответов на них.

Отправное положение для развития новой идеи строилось в виде силлогизмов:

— Зачем обязательно нужно "возить" в полете дополнительный груз в виде уже выполнившего задачу двигателя?

— Но тогда его не следует устанавливать на ракету.

— А зачем в этом случае разворачивать ее?

— Но почему обязательно одну ракету?

— Значит вместе с поддоном?

И это уже было то решение, которое придавало конструкции совершенно новое качество. Пороховой ракетный двигатель перенесли на поддон. В результате не только была устранена возможная причина опрокидывания платформы с контейнером, но и ракета "избавилась" от лишнего веса.

Реализация минометного старта поставила в повестку дня много других принципиально новых задач. В частности, решен был и вопрос прочности и надежности промежуточного днища, разделявшего бак горючего и окислителя. Как часто бывает в таких случаях, возникшая проблема послужила толчком для создания новой технологии. Материаловеды предложили материал, состоявший из трех слоев — триметалл, который и был впервые применен в конструкции баков.