Вилли Лей - Ракеты и полеты в космос

Метод промышленного получения 80% растворов переписи водорода был разработан только к 1936 году. Было также установлено, что очень сильными катализаторами процесса разложения перекиси водорода являются медь и ее сплавы, содержащие более 2% меди. Сохраняя крепкие растворы чистыми и применяя контейнеры из свободных от меди сплавов никеля или из чистого алюминия, можно избежать нежелательного разложения перекиси водорода. Быстрого же разложения перекиси водорода всегда можно добиться путем смешивания перекиси водорода с водным раствором перманганата калия или кальция. Если это происходит в ракетном двигателе, то в результате получается струя парогазовой смеси [22] О применении перекиси водорода в авиации см. Приложение I по ракетной авиации, а также статью Гельмута Вальтера в NACA-Technical Memorandum, № 1170. Кодовое название перекиси водорода «Т-штоф»; перманганаты назывались соответственно «Ц-штоф 1 » (перманганат кальция—«Ц-штоф-С»). Имеется несколько докладов германскому правительству о производстве «Т-штоф», обобщенных в «Журнале английского межпланетного общества» (т. XXIII, июль,- 1948). ( Прим. авт.) .

К этому времени каждая мысль, каждая начерченная линия и каждое движение логарифмической линейки в Пенемюнде имели прямое или косвенное отношение к «большой ракете», той самой ракете, которая довольно преждевременно была названа А-4. Именно она позднее стала называться ракетой «Фау-2», которую союзники или, по крайней мере, европейские газеты, выходящие на английском языке, называли «ракетой Гитлера». В действительности же Гитлер даже не интересовался ею. За все время он только один раз видел, как разрабатываются ракеты. В марте 1939 года он был в Куммерсдорфе. Ему показали диаграммы и чертежи, а полковник Дорнбергер доложил о работе станции. Доктор фон Браун прочитал техническую лекцию, после чего Гитлера пригласили на испытательный полигон и показали самые различные ракеты. Некоторые из них были даже запущены. Во время объяснений Гитлер ничего не говорил, к большому удивлению сотрудников станции, которые знали, что обычно при показе нового орудия или танка он проводил около них по несколько часов, задавая вопросы о самых мельчайших подробностях.

После ленча Гитлер уехал, сухо поблагодарив хозяев за показ. Специалистам по ракетам пришлось утешиться тем, что генерал Браухич, находившийся в свите Гитлера, выразил им свое удовлетворение. Геринг, нанесший такой же визит в Куммерсдорф неделей позже, был настолько очарован ракетами, что посоветовал строить ракетные двигатели для самолетов, дирижаблей, океанских лайнеров, поездов и автомашин, совершенно игнорируя их теоретическую и техническую осуществимость

Рис. 37. Ракета А-4 («Фау-2»). Слева—продольный разрез (на пусковом столе); справа вверху—разрез камеры сгорания (видны 18 распылительных форсунок в верхней части двигателя); в центре — распылительная форсунка в разрезе; внизу—сопло (вид сбоку и вид снизу) и графитовые газовые рули

Прошло еще четыре года после этих визитов, прежде чем разработка ракеты А-4 приблизилась к концу. Первые ракеты были изготовлены летом 1942 года. Для истории можно отметить, что первые семь ракет А-4 были почти на целую тонну тяжелее ракет А-4, запущенных в серийное производство позднее. В законченном виде ракета выглядела так, как показано на рис. 37.

Ракета А-4 состояла из четырех отсеков. Носовая часть представляла собой боевую головку весом около 1 т, сделанную из мягкой стали толщиной 6 мм и наполненную аматолом. Выбор этого взрывчатого вещества объяснялся его удивительно малой чувствительностью к теплу и ударам. Ниже боевой головки находился приборный отсек, в котором наряду с аппаратурой помещалось несколько стальных цилиндров со сжатым азотом, применявшимся главным образом для повышения давления в баке с горючим. Ниже приборного располагался топливный отсек — самая объемистая и тяжелая часть ракеты. При полной заправке на топливный отсек приходилось три четверти веса ракеты. Бак со спиртом помещался наверху; из него через центр бака с кислородом проходил трубопровод, подававший горючее в камеру сгорания. Пространство между топливными баками и внешней обшивкой ракеты, а также полости между обоими баками заполнялись стекловолокном. Заправка ракеты жидким кислородом производилась перед самым пуском, так как потери кислорода за счет испарения составляли 2 кг в минуту. Поэтому даже 20-минутный интервал между заправкой и пуском приводил к потере около 40 кг жидкого кислорода. Это считалось (и считается) допустимым, но более длительная задержка требует уже дозаправки бака с кислородом.

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. Требуемое давление при этом составляло несколько более 21 атм. В большой же ракете такая система трудноприменима. Задача обеспечения давления для подачи топлива может быть выполнена в ней только специальными насосами.

Подобно газовым рулям в струе истекающих газов, топливный насос для ракет теоретически не был новинкой. Потребность в насосах возникла еще давно. Так, Годдард заявлял об этом в одном из своих первых патентов; постоянно говорил о проблеме топливных насосов и Оберт, но 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 атм и перекачивать более 190 л топлива в секунду. Кроме того, он должен был 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. Единственным облегчением было то, что насосная система должна была работать не многим более 1 минуты.

Когда фон Браун излагал требования, предъявляемые к насосам, персоналу завода, выпускающего насосы, он невольно ожидал возражений, что подобные требования невыполнимы. Вместо этого все слушали молча, а когда начали выступать специалисты по насосам, оказалось, что требуемый насос напоминает один из видов пожарного насоса. Существующие образцы центробежных пожарных насосов и были положены в основу при проектировании ракетных топливных насосов.

Но, разумеется, любой насос нуждается в источнике энергии, то есть он 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.