Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Первые же более детальные проработки выбранной схемы баллистической ракеты выявили массу проблем. Одной из них было возникновение больших опрокидывающих моментов в случае несинхронного изменения тяги двигателей, которая могла усугубляться порывами ветра. При этом В. П. Глушко не гарантировал абсолютно синхронного выхода на режим двигателей, но тогда главный конструктор системы управления Н. А. Пилюгин потребовал оградить ракету на старте от ветра, поскольку система управления не могла компенсировать возникающих моментов. Предложение построить “китайскую стену” вокруг старта, на котором происходила сборка ракеты, было отвергнуто главным конструктором стартового комплекса В. П. Барминым. Сложной была и проблема перекачки топлива.

12 августа 1953 годав Семипалатинске была взорвана первая советская водородная бомба мощностью 300 кт. Следствием этого явилось изменение проектного задания на ракету. По прикидкам физиков-ядерщиков во главе с А. Д. Сахаровым вес перспективной головной части с термоядерным зарядом составит 5,5 тонн. Однако разработанный вариант ракеты позволял забросить такую массу только на 5500 км. Для дальности 8000 км требовалось увеличить стартовую массу ракеты до 280 тонн, на что в октябре 1953 года было дано указание Председателя Совета Министров СССР В. А. Малышева. С. П. Королев без промедления ухватился за него, поскольку оно позволяло коренным образом переделать проект, попутно избавившись от выявленных недостатков. В феврале 1954 года были согласованы основные этапы отработки ракеты, и 20 мая 1954 годапринято Постановление Совета Министров СССР о разработке двухступенчатой межконтинентальной баллистической ракеты Р7(индекс заказчика 8К71), ставшей впоследствии легендарной “семеркой”. Этим же Постановлением были определены: головной разработчик – ОКБ1 НИИ88 и соисполнители – ОКБ456 (двигатели), НИИ885 (система управления), ГСКБ «Спецмаш» (наземное оборудование), НИИ10 (гироприборы), КБ11 (специальный заряд) и НИИ4 МО (полигонные испытания). Проектный отдел в ОКБ1 возглавлял К. Д. Бушуев, ведущим же конструктором Р7 снова, как и по Р5 стал Д. И. Козлов.

При эскизном проектировании первым делом избавились от перелива топлива, одновременно увеличив объем топливных баков второй ступени. При этом двигатели на всех ступенях было решено унифицировать. Получалась ракета, состоящая из ракетных блоков, а не ракет. Для повышения дальности ее полета требовалось максимально снизить массу конструкции. Поэтому для облегчения топливных баков тяговые усилия боковых блоков решили передавать на вторую ступень через верхние связи, а не через нижние. Правда, в этом случае ракету уже нельзя было собирать на старте. Потребовалась горизонтальная сборка в специальном сооружении – монтажно-испытательном корпусе (МИК), с последующей транспортировкой на специальной повозке и установкой ракеты на старт. Следующим шагом было облегчение хвостовых отсеков ракетных блоков, на которые опиралась ракета перед стартом. При этом ракету пришлось как бы подвешивать за “талию” на специальных опорах. Тем самым решалась проблема возможного увеличения массы полезного груза, например, установки на ракету третьей ступени, поскольку это не требовало усиления хвостового отсека. Для раскрытия опор В. П. Бармин придумал оригинальную схему, основанную на принципе противовеса, как на шлагбауме. Толчок для раскрытия опор дает сама ракета при начале ее подъема.

Двигатели для ракеты Р7 создавались в Химкинском ОКБ456 под руководством В. П. Глушко. Проработки по двигателю тягой 100-120 тонн велись еще в конце 40-х годов в ходе работ по проекту Р3. Возможности совершенствования двигателя ракеты А4 были исчерпаны, требовалось создать совершенно новый двигатель. В процессе исследований по теме Н2 была выбрана топливная пара жидкий кислород и керосин Т1, тем самым, уйдя от спирта как топлива. Были проведены многочисленные эксперименты по выбору оптимальной схемы двигателя. Как известно, в ходе проектирования изменилась стартовая масса ракеты со 170 до 270 тонн. И если на первом варианте ракеты предполагалось установить однокамерные двигатели РД105 и Р106 с тягой на уровне моря порядка 55-65 тонн, то теперь требовалась тяга порядка 80 тонн. Чтобы избежать проблем, связанных с неустойчивостью горения в камерах сгорания большой размерности, его сделали четырехкамерным. В результате при суммарной тяге в 80 тонн каждая камера развивала тягу в 20 тонн, что было уже пройденным этапом для двигателистов (двигатель «Фау2» имел тягу 27 тонн), хотя при этом довели давление в камере сгорания до 60 атмосфер (16,2 атмосферы у «Фау2»). Все 5 маршевых двигателей были унифицированными.

Наличие 30 одновременно работающих камер заставило по-новому взглянуть на проблему управления ракетой. Использовать газовые рули при таком количестве камер было бы неразумным, да и удельный импульс двигателя при наличии газовых рулей снижался на 17%, поэтому решили установить рулевые двигатели с узлами качания (маршевые двигатели стояли неподвижно). Поскольку В. П. Глушко отказался делать такие двигатели, в ОКБ1 решили сделать их своими силами, поручив это отделу М. В. Мельникова. В конечном итоге, на каждом боковом блоке было установлено по два рулевых двигателя, а на центральном – 4 двигателя тягой по 2,5 тонны каждый.

Работы шли быстрыми темпами, и к июлю 1954 года эскизный проект по Р7 был закончен. 20 ноября 1954 года эскизный проект межконтинентальной баллистической ракеты Р7 был одобрен Советом Министров СССР.

Межконтинентальная баллистическая ракета Р7 (8К71)является двухступенчатой ракетой с параллельным расположением ступеней. Стартовая масса ракеты 278 тонн, высота на старте 34 метра, максимальный диаметр по стабилизаторам 10,3 метра. Масса головной части 5,5 тонн. Масса незаправленной ракеты 27 тонн. Четыре боковых ракетных блока составляют первую ступень ракеты. Длина каждой “боковушки” 19,8 метров, диаметр 2,7 метра, масса 43,1 тонны. На каждой “боковушке” установлен один четырехкамерный маршевый двигатель РД107(8Д74) с двумя рулевыми двигателями. Тяга РД107 у земли составляет 82 тонны, в пустоте – 100 тонн. Удельный импульс, соответственно, – 252 и 308 секунд. Масса центрального блока (вторая ступень) составляет 95,3 тонны, длина – 28 метров, максимальный диаметр – 3 метра. Маршевый двигатель второй ступени РД108(8Д75) унифицирован с РД107 и развивает тягу у Земли 75 тонн, а в пустоте 94 тонны. Удельный импульс, соответственно, – 243 и 309 секунд. Система управления инерциальная с радиокоррекцией траектории по типу той, что применялась на Р2 и Р5. Это, в свою очередь, требовало наличия пунктов радиоуправления по трассе полета.