Антон Первушин - Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры

Самой важной новинкой в этой ракете было наличие турбонасосного агрегата для подачи компонентов топлива. В небольших ракетах проблема подачи жидких топлив в ракетный двигатель решалась путем наддува баков. При этом требуемое давление составляло около 21 атмосферы. В большой же ракете подобная система неприменима. Задача обеспечения давления для подачи топлива в ней может быть выполнена только специальными насосами.

В то время построить такой насос казалось почти невозможным, тем более что он должен был выполнять ряд функций: подавать компоненты топлива, одним из которых являлся сжиженный газ, под давлением порядка 21 атмосфер и перекачивать более 190 литров топлива в секунду. Кроме того, ему следовало быть достаточно простым по конструкции и очень легким, а в довершение всего насос должен был запускаться на полную мощность в течение очень короткого (6 секунд) промежутка времени. Когда фон Браун излагал эти требования персоналу завода, выпускающего насосы, он невольно ожидал возражений. Однако оказалось, что требуемый насос напоминает один из видов центробежного пожарного насоса.

Но, разумеется, любой насос нуждается в источнике энергии, то есть должен чем-то приводиться в движение. Для этого были использованы концентрированная перекись водорода и раствор перманганата, соединяя которые можно было быстро получить определенное количество парогаза постоянной температуры. Агрегат турбонасоса, парогазогенератор для турбины и два небольших бака для перекиси водорода и перманганата калия помещались в одном отсеке с двигательной установкой. Отработанный парогаз, пройдя через турбину, все еще оставался горячим и мог совершить дополнительную работу. Поэтому его направляли в теплообменник, где он нагревал некоторое количество жидкого кислорода. Поступая обратно в бак, этот кислород создавал там небольшой наддув, что несколько облегчало работу турбонасосного агрегата и одновременно предупреждало сплющивание стенок бака, когда он становился пустым. Эту же работу в линии подачи топлива выполнял сжатый азот.

Из турбонасосного агрегата оба жидких компонента топлива под давлением подавались в двигатель. Кислород поступал непосредственно к 18 форсункам, расположенным в головке двигателя. Спирт, прежде чем попасть к форсункам, проходил через рубашку охлаждения двигателя.

Для пуска ракета «А-4» устанавливалась на стартовом столе, представлявшем собой массивное стальное кольцо, укрепленное на четырех стойках. Кольцо должно было иметь строго горизонтальное положение, чтобы ракета стояла на столе в вертикальном положении. Ниже стального кольца по оси ракеты находился дефлектор (отражатель) реактивной струи, который представлял собой пирамиду из листовой стали, разбивавшей газовую струю ракетного двигателя в момент старта Для повышения живучести дефлектора его наполняли водой, поглощавшей часть тепла.

Заправка ракеты производилась после ее установки на стартовом столе. Все это время электрооборудование ракеты работало от внешнего источника питания, ток от которого подавался по кабелю к разрывному штекеру, удерживаемому в специальном гнезде на корпусе ракеты с помощью электромагнита. Штекер с кабелем отсоединялся от ракеты в момент старта. Воспламенение в ракетном двигателе осуществлялось с помощью простого пиротехнического устройства, вращающегося в горизонтальной плоскости внутри камеры сгорания. Из-за крестообразной формы оно было названо «воспламенительным крестом». Когда двигатель начинал работать, этот «крест» сжигался струей истекающих газов.

Запуск ракеты «А-4» осуществлялся в три этапа. Сначала воспламенялось пиротехническое устройство. Когда оно сгорало, открывались клапаны, и спирт и кислород первое время попадали в камеру сгорания только под действием силы тяжести, поскольку баки помещались над двигателем. Немцы называли этот этап «малой» или «предварительной» ступенью пуска.

На «предварительной» ступени двигатель работал с типичным оглушающим шумом, похожим на шум водопада; пламя, разбиваемое пирамидальным дефлектором, разбрасывалось во все стороны на много метров. Тяга составляла около 7 тонн, и этого, конечно, было недостаточно, чтобы поднять ракету, весящую почти в два раза больше. Но целью «предварительной» ступени являлся не действительный пуск ракеты, а показ того, что двигатель работает нормально. Если двигатель функционировал без перебоев, тут же включался парогазогенератор и начинал работать турбонасосный агрегат, создававший необходимое давление для подачи компонентов топлива в камеру сгорания. Чтобы поднять это давление до уровня, обеспечивающего переход к «главной ступени пуска», требовалось около 3 секунд. За это время резко увеличивалось пламя, вырывающееся из сопла двигателя, нарастал шум, а тяга поднималась с 7 до 27 тонн, заставляя ракету оторваться от земли.

Самым критическим периодом считались первые секунды полета, когда скорость была еще небольшой и ракета оказывалась весьма неустойчивой. В это время задачу балансировки ракеты выполняли газовые рули. Затем, когда скорость ракеты возрастала, аэродинамические стабилизаторы помогали газовым рулям, но дальше ракета поднималась на такие высоты, где окружающий воздух был слишком разреженным, и поэтому задача стабилизации ракеты опять ложилась на газовые рули. При вертикальном запуске газовые рули должны были только выравнивать ракету и держать ее в вертикальном положении, но при запуске по цели ракету приходилось еще на активном участке траектории наклонять в направлении цели. В последнем случае ракета оставалась в строго вертикальном положении только в течение первых четырех секунд, затем она наклонялась. Звуковой барьер ракета преодолевала через 25 секунд после старта, еще в период выведения ракеты на заданную траекторию. Этот период заканчивался на 54-й секунде. В течение следующих 8-10 секунд ракета продолжала движение по восходящей ветви наклонной и прямолинейной траектории.

К лету 1942 года первая небольшая серия ракет «А-4» была готова к летным испытаниям. К этому времени станция Пенемюнде уже представляла собой очень крупное предприятие, настолько крупное, что пришлось разделить «Пенемюнде — Восток» на две секции. Одна секция, в районе озера Кельпин, получила наименование «Пенемюнде — Север». Она занималась непосредственной разработкой ракет. Другая — на полпути между секцией «Пенемюнде — Север» и деревней Карлсхаген — была известна как производственно-экспериментальные цехи станции «Пенемюнде — Восток». Участок испытательной станции германских ВВС сохранял свое наименование «Пенемюнде — Запад».