Журнал Наука и Техника (НиТ) - «Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2006 № 04 (4)

Теперь, когда вы немного познакомились с этой знаменитой ракетой, вернемся к истории ее создания. В первых числах ноября 1945 года письмо от военных пришло на фирму Consolidated Vultee Aircraft Corporation (Convair) в Сан-Диего. Составление предложений поручили техническому директору недавно созданного отдела астронавтики Convair, талантливому инженеру, бельгийцу по происхождению Карлу Джону Боссарту (Karel J. Bossart). За полтора месяца его группа разработала два эскизных проекта беспилотных видов оружия с расчетной дальностью 8000 км — баллистической ракеты и дозвуковой крылатой ракеты с ТРД.

Ознакомившись с предложениями Боссарта, военные решили профинансировать проект баллистической ракеты. 19 апреля 1946 года с Convair заключили контракт на производство десяти опытных ракет под обозначением МХ-774 HiRoc (Hiroc — High-Altitude Rocket) и выделили для этого 1,8 миллиона долларов.

Работа над проектом началась в июне, после того, как группе Боссарта, состоящей из 60 человек, выделили проектные и производственные помещения вблизи небольшого городка Доуни (Downey) в Калифорнии.

Первым делом инженеры ознакомились со всеми доступными немецкими документами и деталями ракет V-2, вывезенными из Германии. В результате единодушно было решено не использовать в проекте немецкую концепцию.

Во-первых, V-2 возвращалась в атмосферу целиком. И если это было возможно для ракеты, имевшей небольшую дальность, то для ракеты с дальностью 8000 км и гораздо большими высотой и скоростью полета это было неприемлемо. Трение об атмосферу, так называемый аэродинамический нагрев, просто расплавило бы ее корпус.

Во-вторых, спирт, который немцы использовали в качестве топлива, не мог обеспечить требуемую дальность и скорость полета.

В-третьих, ракета V-2 управлялась с помощью газовых рулей, а их эффективность подвергалась сомнению, так как они на 17 % снижали тягу ЖРД.

В ходе многочисленных обсуждений у конструкторов сформировалось собственное видение реализации МХ-774, которое достигалось в три этапа.

Ракета V-2 (А-4)на испытаниях США. 1946 год

Корпус-бак ракеты Atlas

Для каждого из них нужно было построить свою ракету.

Первая, названная МХ-774А, предназначалась для отработки силовой установки. Ее сразу прозвали Teetotaler (Трезвенник), поскольку в ней не использовался спирт в качестве топлива.

Вторая — МХ-774В, названная Old Fashioned (Старомодная), за свое внешнее сходство с V-2, предназначалась для высокоскоростных испытаний бортового оборудования и двигателей.

И, наконец, третья — МХ-774С с именем Manhattan, являлась прототипом будущей ракеты с ядерной боеголовкой.

Однако планам Боссарта не суждено было сбыться. Когда военные узнали, что для получения первого полноценного летающего образца HiRoc потребуется шесть лет, они разорвали контракт, но позволили провести летные испытания уже построенных ракет. Оставшихся средств едва хватило на три “Старомодные” МХ-774В.

Внешне ракета выглядела как уменьшенная и более обтекаемая V-2. Ее сварные тонкостенные баки были изготовлены из алюминиевого сплава 51S. Окислитель — жидкий кислород — вытеснялся собственным давлением, а топливный бак с керосином поддавливался азотом. В отделяемой головной части находилось телеметрическое оборудование.

Длина МХ-774В составляла 9,63 м, диаметр — 0,76 м. В хвостовой части устанавливались трапециевидные стабилизаторы с размахом 2,08 м. Вес пустой ракеты равнялся 544,8 кг, а снаряженной — 1860 кг. (Под термином “снаряженная” понимается полностью заправленная и подготовленная к пуску ракета).

Силовая установка состояла из четырех ЖРД Reaction Motors XLR35-RM-1 с суммарной тягой 3630 кг. Двигатель был модификацией ЖРД, стоявшего на экспериментальном самолете Х-1. По расчетам аэродинамиков ракета могла разогнаться до скорости 3200 км/ч.

14 ноября провели огневые испытания двигателя на стенде фирмы Convair. Затем начались статические испытания ракет. После их окончания в мае 1948 года ракеты перевезли на ракетный полигон White Sands в штате New Mexico.

Для пуска решили использовать стартовый стол немецкой Фау. Пробный запуск двигателя на столе состоялся 26 мая.

13 июля 1948 года МХ-774 поднялась в воздух. Через одну минуту полета возникшие неполадки в двигателе привели к взрыву.

Второй пуск состоялся 27 сентября. На этот раз ракета взорвалась на высоте 64 км. Пуск посчитали удачным, так как аппаратура успела передать на землю основные параметры полета.

Третий и последний старт МХ-774 прошел 2 декабря. На большой высоте произошло самопроизвольное выключение двигателя и полетное задание выполнено не было.

Хотя летные испытания МХ-774 прошли неудачно, а программу закрыли, результаты работ группы Боссарта можно назвать историческими. Ничего подобного МХ-774В ни в США, ни в СССР на то время не было. Пока весь мир развивал идеи штурмбанфюрера 4-го кавалерийского эскадрона 6-го полка СС Вернера фон Брауна, Боссарту удалось создать сверхлегкую конструкцию корпуса-бака ракеты.

В ракете V-2 корпус и баки были двумя разными составляющими, или, если хотите — разными сборочными единицами. Корпус изготавливался по технологии, принятой в авиации, он состоял из силового набора: стрингеров и шпангоутов, и цельнометаллической обшивки. Баки делались отдельно и крепились внутри корпуса болтами.

Боссарт решил объединить корпус и бак в единое целое. Тонкостенная обшивка МХ-774В взяла на себя роль емкости для топлива и окислителя. При этом внутреннее давление, созданное в корпусе-баке, поддерживало его форму и сопротивлялось внешним силам во время полета. Выигрыш в весе был поистине огромным.

Самым наглядным примером этого, простого на первый взгляд, решения может служить современная пластиковая бутылка для газировки. Попробуйте изменить форму только что купленной бутылки, находящейся под давлением…, а ведь пустая она почти ничего не весит и легко поддается деформации. На ракете Atlas вес несущего корпуса-бака не превышал 2 % от веса топлива и окислителя! Даже у пластиковой бутылки весовая отдача хуже — 2,96 %. Однако, следует заметить, что первенство в изобретении баллоноподобных баков не принадлежало Боссарту. Их описание было впервые опубликовано в работе “Ракета в межпланетном пространстве” немецкого профессора Генриха Оберта в 1923 году.

Еще одним инновационным решением, примененным на МХ-774В, стал верньерный двигатель от фирмы Reaction Motors. Конструкторы установили камеры сгорания в карданный подвес, и двигатель получил способность изменять вектор тяги без каких-либо потерь. Первоначальная идея верньерного двигателя принадлежала Константину Эдуардовичу Циолковскому, он назвал этот принцип управления ракетой: “качанием выхлопного сопла”.

Главным итогом программы МХ-774 стало доказательство целесообразности применения тонкостенных топливных баков, отклоняющихся камер сгорания ЖРД и отделяющегося носового конуса.