Владимир Ковтонюк - Разъезд Тюра-Там, или Испытания «Сатаны»

Появление «высокой частоты» – высокочастотных колебаний давления при сгорании компонентов топлива в камере двигателя – штука совершенно непредсказуемая. «Высокая частота», входя в резонанс с собственными колебаниями отдельных элементов конструкции двигателя, почти мгновенно приводит их к разрушению или взрыву. Взрыв же ракетного двигателя, если он уже стоит на ракете, приводит к её неминуемой гибели, инициируя взрыв нескольких сотен тонн компонентов топлива в полёте или при падении машины на землю. Лучше в полёте. Обломки ракеты, по крайней мере, упадут в отведенный коридор, но стартовая позиция останется целой. А если взрыв, паче чаяния, произойдёт на старте, то будет уничтожены сложнейшие стартовые сооружения, иногда настолько грандиозные, что иной раз трудно поверить в то, что их создателем является человек.

На начальном этапе лётных испытаний так бывает со всеми ракетами. Но наибольший урон наносила в силу гигантских размеров ракета Н-1, предназначавшаяся для полётов на Луну. Взрыв более чем двух тысяч тонн компонентов топлива не только уничтожал всё, что было построено на старте, но, подобно миниатомному взрыву, в радиусе трёхсот – четырёхсот метров превращал песок в мелкодисперсную пыль.

Для того, чтобы достоверно определить, высокочастотные ли колебания становились причиной взрыва двигателя, испытатели должны «рыть землю», но найти кронштейны камер сгорания, с помощью которых камеры крепятся к раме двигателя. Если на кронштейнах есть следы «наклёпа», значит, двигатель навестила «высокая частота».

Но трудность создания ракетного двигателя заключается ещё и в том, что, добившись устойчивой работы камер сгорания в тех узких диапазонах, где удалось уйти от высокочастотных колебаний, необходимо ещё и обеспечить возможность регулирования давления в камерах, чтобы получить требуемые параметры полета ракеты.

Это намного усложняет процесс доводки двигателя. Для решения задачи приходится проводить сотни стендовых огневых испытаний – конструкторы опробируют головки камер сгорания с различным расположением форсунок, насыщением пристеночного слоя избытком того или иного компонента топлива, определяют зоны устойчивой работы по соотношению компонентов и давлению в камере.

Пока умные головы в отделах камер сгорания, турбонасосных агрегатов, агрегатов автоматики обдумывают очередные варианты конструкции, в лабораториях «проливают» водой дроссели, клапаны, насосы и пересчитывают результаты «проливок» на реальные компоненты топлива.

Отдел компоновки и увязки параметров двигателя координирует весь процесс доводки, выдает задание на изготовление следующего варианта того или иного опытного агрегета заводу, выпускавшему до войны самолеты ПС-84 («Дуглас DC – 3 Дакота»).

Одни детали и сборочные единицы двигателя можно сделать быстро, для изготовления других требуется значительное время. Для того, чтобы опытные двигатели выходили из сборочного цеха своевременно, такие трудоемкие элементы конструкции, как камеры сгорания или корпуса турбонасосных агрегатов начинают изготавливать заблаговременно, иногда за полгода до окончательной сборки двигателя.

Но пока завод делает детали, стендовые испытания идут полным ходом. По их результатам у конструкторов появляются всё новые и новые идеи, как добиться надежной работы мотора, и конструкторы должны вносить изменения в детали и сборочные единицы, находящиеся в данный момент в производстве, а иногда и на сборочном стапеле. Понятно, что требование конструкторов что-то поменять в почти готовом агрегате, вызывает страшное противодействие со стороны завода.

Вот и обязан начальник отдела компоновки Михаил Рувимович Гнесин не только анализировать результаты огневых испытаний или определять причину взрыва двигателя на стенде, но и особым чутьём предвидеть, составляя план заводу, какие элементы конструкции решат вдруг изменить конструкторские отделы.

Двигатель поступает на стенд, который был, как правило, частично разрушен предыдущим испытанием, особенно, если речь идет о начальном этапе огневых испытаний двигателя новой конструкции. К моменту поступления очередного двигателя стендовая бригада, работая круглосуточно и без выходных, обязана восстановить стенд. Через стендовые переходные устройства двигатель упирается в тензомессдозу – стальной цилиндр с наклеенными на него тензометрическими датчиками. Во время работы двигатель силой создаваемой им тяги сжимает этот цилиндр, а тензодатчики регистрируют едва уловимые деформации металла. Сигналы тензодатчиков после испытания расшифровываются, и испытатели определяют силу тяги, которую выдал мотор.

Топливные магистрали двигателя через сильфоны соединяются со стендовыми трубопроводами. Мотористы через технологические трубки подключают к многочисленным штуцерам двигателя датчики для измерения параметров, проверяют герметичность стыков.

Особого контроля требует установка трубок к датчикам на камере сгорания. Дело в том, что температура газов в камере достигает 3500 градусов по Цельсию, и понятно, что даже кратковременный проток по измерительной трубке газов с такой высокой температурой приведет к прогоранию штуцера на камере сгорания и взрыву двигателя..

Чтобы этого не случилось, мотористы в соответствии со стендовой инструкцией перед установкой измерительных трубок на двигатель должны заполнить трубки спиртом.

Но это – если бы работали немецкие мотористы. Те всё сделали бы точно по инструкции на проведение огневых стендовых испытаний.

Наши же доморощенные умельцы построили график замерзания спиртоводной смеси взависимости от температуры окружающей среды и успешно им пользуются, не давая напрасно пропадать такой стратегически важной жидкости, как спирт.

Мотористы, работающие на стенде, в основном бывшие матросы – подводники Северного флота, то есть те люди, у которых пофигизм уничтожен на корню трудной долей подводника и принципом «все за одного, один за всех». Дисциплинированность и чувство ответственности у таких ребят въелись в кровь.

Вот и ведёт пальцем по графику, в который раз, чтоб не ошибиться, Валерий Вахтин, вот и доливает он бережно, по капле, бесцветную, заменяющую валюту, жидкость со знакомым, веселящим запахом из одной мензурки в другую. И уж тут можно быть уверенным, все будет сделано точно по графику, лишь бы по непредвиденной причине не перенесли испытание на вечер, когда мороз станет забирать всё круче и круче.

Огневые испытания в те времена проводились сразу же, по готовности двигателя и стенда. Единственным аргументом в пользу задержки пуска было направление ветра в сторону Москвы. В этом случае, даже если двигатель стоял на стенде, с подключением трубок к датчикам можно было подождать.