Авиация и космонавтика 1999 02

Вопрос о том почему такие колебания не наблюдались при предыдущих пусках ракет Р-7 со спутниками был закрыт заявлением о их зависимости от массы объектов, располагаемых на второй ступени. Ведь спутники были более чем на порядок легче третьей ступени.

Требовалось ставить на ускорители нужные датчики и повторить пуск ракеты. Терять еще одну машину и дефицитное время. Естественно, что выступать с таким заключением на Госкомиссии Сергей Павлович не захотел. Ей следовало докладывать о мероприятиях, исключавших повторение подобной аварии. Тогда мы с С.С. Лавровым (начальником расчетно-теоретического отдела) предложили уменьшить вдвое усилия в связках ускорителей путем снижения тяги их двигателей в соответствующей точке траектории. Это вселяло и какую-то надежду на его успех.

На этот раз оба носителя (наш и американский) стартовали одновременно. И оба, увы, снова неудачно. Ракета Р7 опять рассыпалась, только уже на 104 секунде полета. Датчики показали, что ее ускорители колебались на расположенных в их вершинах связях со второй ступенью как на пружинах. Причем резонансный характер носили колебания и тяги их двигателей, и давления окислителя в длинных трубопроводах. Это свидетельствовало о неустойчивости функционирования на упомянутой частоте силовой установки (состоявшей из самого двигателя и системы подачи топлива) в составе упругой конструкции ускорителя. И именно ускорителя, ибо вторая ступень и тяга ее двигателя не колебались. Однако данная версия не находила понимания, поскольку никто не мог объяснить механизм ее возникновения, то есть, ответить на вновь реанимированный вопрос: почему это явление не наблюдалось раньше? Ведь частота колебаний ускорителей на всех ракетах (и со спутниками, и с боевыми головками) была одинаковой. Она плавно росла с пяти до десяти циклов в секунду по мере выгорания топлива и не зависела от массы второй ступени. В результате заседания аварийной комиссии зациклились на выяснении, какие колебания появились раньше - тяги или конструкции? Яйцо или курица? Одни утверждали, что любая конструкция может совершать резонансные колебания только под действием силы. В данном случае - пульсации тяги. Другие придерживались противоположной позиции, то есть, считали, что пульсация тяги обусловливается колебаниями инерционного давления окислителя в длинном трубопроводе, вызванного колебаниями ускорителя. Взаимопонимание не достигалось, поскольку все в отдельности были правы. Такое состояние неопределенности не устраивало главного конструктора, знавшего, что американцы демонстративно приурочили свою следующую попытку запуска "Пионера" к октябрьскому празднику. И он обратился за помощью к Келдышу, который направил к нам видного ученого в области механики академика Ю.А. Ишлинс-кого и занимавшегося проблемами автоматики и управления академика Б.Н. Петрова в качестве арбитров.

Королев лично вводил их поодиночке в курс дела, вызывая лишь меня для показа очень сложной математической модели пакетной конструкции ракеты и её динамических характеристик. Ознакомившиеся с материалами академики убедились в реальности непонятно по какой причине возникшей несовместимости двигательной установки с конструкцией ускорителя на фиксированной частоте. И начался поиск этой причины с анализа всех изменений, внесенных в конструкцию на последних двух машинах. Прибывший позднее Келдыш интересовался лишь формой колебаний ступеней в момент разрушения ракеты. Она отличалась тем, что ускорители двигались попарно в про-тивофазе (в противоположных направлениях) при неподвижной второй ступени. Я посоветовал Королеву приостановить пуски до решения этой новой для науки проблемы и не пытаться отделаться усилением связей ускорителей. Расчеты говорили о том, что облегчение элементов корпусов ускорителей и второй ступени не могло повлиять на параметры их колебаний. Поэтому все сосредоточили внимание на изменениях, реализованных в двигательной установке, рассмотрением которых занимался Петров. Их анализ затруднялся отсутствием математического описания ее динамических свойств. Посему объяснить последствия каждого из них приходилось их авторам. Доказывать непричастность к авариям ракеты своего двигателя прибыл Глушко. Узнав об этом, пришел на заседание и сам Королев. Принимать участие в выявлении указанных свойств двигательной установки в целом Валентин Петрович категорически отказался, мотивируя тем, что в его КБ нет соответствующих специалистов. Не захотел он находить их и экспериментально на своем огневом стенде из-за невозможности помещения на нем штатных трубопроводов и необходимости изготовления для этого специального пульсатора давлений.

Такая безучастная позиция одного из основных разработчиков ракеты породила у членов комиссии чувство безысходности создавшегося положения. Все невольно посмотрели на сидевшего в стороне Сергея Павловича. А он встал, и не проронив и слова, удалился. Выйдя на минутку из комнаты, я увидел его медленно прохаживающимся по совершенно пустому коридору. В КБ его боялись все. Даже замы главного конструктора прежде чем открыть дверь его кабинета интересовались у секретарши настроением хозяина. Заметив среди принесенных одним из начальников отдела бумаг грязноватый график, он как-то тихо спросил его: "Вы уважаете наше КБ? Хорошо! Вы уважаете свою работу? А га! - стукнул кулаком по столу -Так значит Вы совершенно не уважаете своего главного конструктора!" Но особенно избегала случайных встреч с ним молодежь, поскольку от его внимания не ускользал и се внешний облик. Когда он был не в духе, срывал погончики с плащей стиляг, которых не переносил органически. Гнал их в парикмахерскую стричь бороды, а девушек в брюках просил покинуть помещение КБ. Когда бывал в духе, мог, наоборот, похвалить за приятного цвета костюм или красивую рубашку. При наличии свободных мест в машине подсаживал кого-нибудь, спрашивая: кому со мной по пути? Однажды подобрал поднявшего руку попутчика и по дороге в Москву. Тот, выйдя из машины, протянул ему купюру. Он посмотрел на него сердито: "Мало"! Самодовольный молодой человек удвоил плату: -"Хватит?" Королев взял ее и передал шоферу.

Он остановил меня.

- Что же теперь будем делать?

Пожав плечами, я ответил, что без математической модели двигательной установки - ничего. Вечером получил указание его первого зама В.П. Мишина выступить с докладом о проблеме и уравнениях колебаний ракеты на проходившей в келдышевском отделении Академии наук конференции по баллистике, на которую он пригласил двига-телистов НИИ-1. Один из них, а именно М.С. Натанзон, вскоре составил требуемые уравнения и предложил способ устранения неустойчивости системы пучем гашения колебаний давления окислителя введением специального демпфера, встроенного в его трубопровод. Совместно с группой А.П. Разыг-раева он подобрал параметры такого демпфера, а сектор А.Н. Вольцифера спроектировал его конструкцию. Проблема была решена и ученые институтов приступили к ее теоретическому осмысливанию.