Настоящий материал является кратким обзором работ по крылатым ракетам, проводившихся в 1932-1938 гг. в РНИИ. Работы по крылатым ракетам имели своим назначением:
а) создание боевых ракет для стрельбы с земли по удаленным целям (крупным объектам, площадям и т. д.),
б) для стрельбы по движущимся целям при пуске ракет как с земли, так и с самолета.
Использование крыльев на ракетах позволяет осуществить управляемый полет и значительно увеличивает возможную дальность полета. В качестве примера в таблице приведено сравнение дальности полета [в км] 85 мм ракетного снаряда с крыльями и без них, обладающего наибольшей скоростью 250 м/сек, при различных углах выпуска.
Углы | 0° | 20° | 45° | 75° |
Снаряд без крыльев | 0 | 3,2 | 4,5 | 2,2 |
Тот же снаряд с крыльями | 6,6 | 14,1 | 17,9 | 19,3 |
Работы носили чисто экспериментальный характер и проводились по двум направлениям - над ракетами пороховыми и ракетами на жидком топливе.
Для стабилизации и управления в полете на ракетах устанавливались автоматы, разрабатывавшиеся собственными силами в РНИИ.
Работы по крылатым ракетам производились под руководством инженера С. П. Королева. Ведущими инженерами работали: по пороховым ракетам - инженер М. П. Дрязгов, по жидкостным ракетам - инженер Е. С. Щетинков, по автоматике - инженер С. А. Пивоваров, по устойчивости - инженер Б. В. Раушенбах.
Разработка крылатых ракет на порохе - объект 217 - производилась по заказу и тактико-техническим требованиям Центральной лаборатории проводной связи (впоследствии - Ленинградский филиал Государственного института телемеханики и связи). Работы были согласованы с ВВС и Управлением связи Красной Армии.
Ракеты 217 предназначались для поражения с земли движущихся воздушных целей, причем стабилизация и управление в полете, а также приведение в действие взрывателей должно было осуществляться телемеханическими приборами, при полете ракет по световому лучу от прожектора, освещающего цель.
В целом работа носила чисто экспериментальный характер и распределялась следующим образом: ракеты разрабатывались и испытывались в полете без телемеханических приборов НИИ, а вся телемеханическая часть и соответствующие летные испытания осуществлялись Институтом телемеханики.
Для разрешения поставленной задачи ракеты 217 были выполнены в двух вариантах.
Рис. 2[1]. Ракета 217/I на пусковом станке |
Первый вариант 217/1 представлял собой ракету по нормальной самолетной схеме. Корпус ракеты имел цилиндрическую форму с обтекаемой носовой частью и слегка коническим отсеком на хвосте. Крыло свободно-несущего типа имело нижнее расположение. Хвостовое оперение состояло из стабилизатора, рулей высоты, киля и руля направления.
В центральной части корпуса была расположена камера порохового ракетного двигателя типа, применяемого на современных ракетных снарядах.
Носовой отсек предназначался для размещения телемеханических приборов, а в головной части - для взрывчатого вещества. Запуск ракеты предусматривался со специального пускового станка, позволяющего делать грубую наводку на цель.
Размах крыльев, м Площадь крыльев, м2 Удлинение Длина ракеты, м Марка пороха ПТПЦ с 12,5% Ц Наибольший заряд двигателя, кг Продолжительность действия двигателя, сек 3,5 | 2,195 0,82 5,88 2,27 75-10-92 17,5 3,5 | Максимальное давление в камере, атм Максимальное значение реактивной силы, кг Начальный вес ракеты, кг Вес конструкции без заряда, телемеханики и боевого груза, кг Вес ракеты с телемеханикой и боевым грузом, кг | 120 1850 120 82,5 102,5 |
Максимальная скорость при вертикальной траектории, м/сек Наибольшая высота лри вертикальном подъеме, м Максимальная скорость полета при горизонтальной траектория, м/сек Наибольшая горизонтальная дальность (без участка планирования), м Максимальное аэродинамическое качество Наибольшая дальность с участком планирования, м | 260 3000 280 6800 32 000* |
* Примечание. Использование ракет 217 на планировании не предполагалось, и по ТТТ рабочая дальность принималась равной 3-5 км.
Второй вариант ракеты - 217/II - принципиально отличается от первого и от общепринятых самолетных схем.
Ввиду специфических условий и особенностей, заключающихся в том, что, преследуя подвижную цель, ракета должна была быть весьма маневренной и быстро отклоняться от траектории установившегося движения в любую сторону, возникла мысль о схеме ракеты, симметричной в аэродинамическом отношении относительно продольной оси.
Второй вариант 217/П представлял собой четырехкрылую бесхвостую ракету с малым удлинением и симметричным расположением и профилем крыльев. Корпус и размещение в нем порохового двигателя и отсеков для телемеханики и боевого груза аналогичны I варианту. Рули были расположены на конце каждого крыла и соединены специальной системой управления.
Размах крыльев, м Площадь двух крыльев (без фюзеляжа), м2 Удлинение (остальные данные то же, что у I варианта) | 0,785 0,785 0,83 |
Максимальная скорость при вертикальной траектории, м/сек Наибольшая высота при вертикальном подъеме, м Максимальная скорость полета при горизонтальной траектории, м/сек Наибольшая горизонтальная дальность (без участка планирования), м Максимальное аэродинамическое качество Наибольшая дальность с участком планирования, м |
265 3270 300 6835 5,8 19 000 |
Летные испытания ракет производились на Софринском арт-полигоне под Москвой запуском с пускового станка, представлявшего сварную трехгранную ферму длиной 10 м, имевшую направляющие угольники, по которым скользила при старте ракета. Испытания производились при различных углах подъема станка (до 30°). Для проведения всевозможных предварительных исследований, опытов и проверки разных схем крыльев и оперения были изготовлены небольшие модели пороховых ракет.
Испытания уменьшенных моделей ракет велись в течение 1935-1936 гг. параллельно с работами по ракетам 217, что позволило с минимальными затратами получить обширный экспериментальный материал.
Всего было сделано значительное количество пусков моделей и несколько пусков ракет 217 без приборов стабилизации и телемеханического управления (при этих полетах рули ракет закреплялись неподвижно).
Наибольшая дальность полета составляла у моделей около 2 км при высоте подъема 700 м, а у ракет 217 дальность 1 км и высота подъема 300—500 м.
Ракета первого варианта 217/1 после старта значительно уходила в сторону от первоначального направления (на длине 1 км до 100 м), ложилась в плавный вираж, переходивший затем в падение.
Ракета второго варианта — 217/II (симметричная четырехкрылая схема) двигалась точно в плоскости пускового станка, не уходя никуда в сторону. После окончания горения порохового заряда двигателя ракета продолжала устойчивый полет по инерции, который ничем заметно не отличался от полета с РД. Было замечено, что на длине 1000 м ракета медленно вращалась почти на полный оборот около своей продольной оси, продолжая лететь строго в плоскости старта. Следует особо отметить, что симметричная схема ракеты с крыльями малого удлинения несомненно обладала большей устойчивостью и, в частности, устойчивостью пути по сравнению с другими схемами.
Первые работы по крылатым ракетам на жидком топливе были начаты в 1932 г. в порядке инициативных работ.
С 1936 г. работы проводились по заданию и тактико-техническим требованиям ВВС и Управления связи Красной Армии.
По своему назначению жидкостные крылатые ракеты типа 06, 216, 212 отрабатывались для пуска с земли по удаленным целям (крупным объектам и площадям).
Предположительная тактическая схема применения ракет была такова.
Ракета с РД разбегалась и взлетала со специальной стартовой дорожки (рельсового пути), причем для облегчения взлета применялся дополнительный разгон с помощью пороховых ракет, остававшихся затем на земле. После отрыва ракета с РД набирала высоту в зависимости от имевшегося на борту ракеты запаса топлива, а по окончании работы РД она автоматически переводилась на режим планирования (или пикирования с большой скоростью) и шла до цели.
Ракета 301, начатая разработкой в 1937 г., будучи по своей схеме тождественна остальным ракетам, имела несколько иной тактический профиль и предназначалась для пусков с самолета по движущимся воздушным целям (в основном), а также и по земным целям.
Стабилизация и управление полетом ракет осуществлялись автопилотами специальной конструкции, разрабатывавшимися собственными силами в НИИ.
Были последовательно разработаны и испытаны гироскопические автоматы на одну, две и три степени стабилизации. Автопилоты разрабатывались с учетом специфики их работы на ракетах. Например, для объектов, пускаемых с земли (типа 216 и 212), характерными особенностями являлись: значительные перегрузки при старте, быстрое нарастание скорости и увеличение угла подъема при наборе высоты, последующий переход к полету по инерции до скорости планирования, затем планирование на угле наибольшего качества и т. д.
Исключением являлся объект 301, для которого были предположены автоматика и радиоуправление для наведения на цель конструкции (профессора Шорина), однако работа эта не была закончена и автоматика не использовалась.
По техническому заданию автоматика должна была позволять передачу по радио следующих команд с самолета, выпустившего ракету 301, для наведения ее на движущуюся цель: «правый поворот», «левый поворот», «выше» и «ниже» и «взрыв». С радиоуправлением удалось провести лишь один опыт (осенью 1936 г.), при котором на ракете 216 был смонтирован специальный приемник конструкции НИТИ КА и в полете на ракету с земли была передана команда «взрыв» и взорвана дымовая шашка. Этот опыт прошел вполне удовлетворительно.
Для всех жидкостных ракет применялась обычная самолетная схема со свободно-несущим крылом толстого профиля и оперением, расположенным на хвосте. Реактивное топливо заливалось в трубчатые баки, служившие одновременно и лонжеронами крыла (окислитель), а также в цилиндрические отсеки и баки в фюзеляже (горючее). Ракеты 1934—1936 гг., типа 06 и 216, работали на жидком кислороде и спирте, а последние объекты — 212 и 301 — на азотной кислоте и керосине. Подача топлива к двигателю всюду осуществлялась под давлением сжатого воздуха от воздушных баллонов. Питание пневмосистемы автоматики также осуществлялось сжатым воздухом, а электросистемы — от бортовых батарей. Ракетный двигатель располагался на хвосте фюзеляжа, автоматика и боевой груз — в носовой части.
Необходимо отметить, что работа в целом носила экспериментальный характер и поэтому ракеты пускались без взрывчатого вещества, а вместо боевого носика устанавливалась специальная парашютная головка, позволявшая в определенный момент полета спустить ракету на парашюте. В ряде случаев это дало возможность сохранить ценную материальную часть для повторных испытаний, а также получить непосредственно в полете и сохранить записи отдельных летных параметров ракеты, регулировочные данные автоматики и т. д. Последняя возможность имеет исключительно важное значение при отработке впервые опытных объектов с автоматикой.
Для взлета жидкостных ракет на одном из артполигонов была построена специальная стартовая дорожка, представлявшая собой узкоколейный рельсовый путь, уложенный горизонтально на протяжении около 150 м и затем, на длине еще примерно 70 м, опускающийся несколько вниз. В конце рельсового пути была устроена песчаная насыпь.
Ракета устанавливалась на тележке и зацеплялась буксирным крюком за сварную раму, на которой была укреплена пороховая стартовая камера.
Порядок пуска был следующий. Сперва запускался жидкостный двигатель, установленный на ракете, причем тележка удерживалась неподвижно в начале рельсового пути, затем включалась пороховая стартовая камера и одновременно освобождалась тележка, которая начинала скользить по рельсам. Примерно на длине 30—60 м (в зависимости от загрузки) ракета отрывалась от тележки и начинала набирать высоту, а тележка, дойдя до конца пути, ударялась в насыпь. Описанный метод старта жидкостных ракет был многократно проверен на десятках пусков с замерами всех основных взлетных характеристик и надежно обеспечивал любые условия взлета ракет.
С целью снятия в полете необходимых данных в 1937—1938 гг. были разработаны различные приборы — самописцы скорости полета, акселерографы для записи ускорения при полете с РД, указатели углов подъема и т. д., но практически воспользоваться ими не удалось.
Были проведены широкие предварительные испытания ракет, сперва по узлам в лабораториях, а затем в собранном виде на испытательных стендах, с замером всех необходимых характеристик при работе РД и автоматики.
Проводились продувки моделей ракет и самих ракет в натуру в аэродинамических трубах. На полигоне, пуском со стартовой дорожки (с пороховым двигателем) или с самолета, испытывались макеты ракет.
После проведения всего цикла предварительных испытаний ракеты выпускались в полет.
Всего в 1936, 1937 и частью в 1938 гг. было сделано несколько десятков огневых пусков жидкостных ракет. Наибольшая достигнутая высота подъема составляла около 1000 м и дальность полета до 2500—3000 м. При этом следует отметить, что устойчивый полет в плоскости старта был достигнут только в нескольких отдельных случаях на длине пути не более 1000 м и до высот 400—500 м. В дальнейшем с ростом скорости полета и угла подъема автопилоты оказывались неспособными удержать ракету, и последняя начинала «петлять», делала крутые виражи с набором высоты и, наконец, переходила в падение. Неоднократно такие случаи наблюдались и сразу же после старта, на высоте 100—200 м. Несомненно, что при наличии хорошей, мощной и надлежащим образом отлаженной автоматики можно было бы достичь результатов, весьма близких к проектным по дальности и высоте полета. О возможной меткости в настоящее время сказать что-либо трудно, так как, по существу, испытаний в этом направлении провести не удалось.
Что касается собственно ракетной части, то можно считать, что по своему состоянию в то время она работала удовлетворительно.