Содержание:
После окончания Второй Мировой войны немецкие ракеты A4, более известные как V-2, вместе с их создателем Вернером фон Брауном и сотней работавших в Пенемюнде лучших специалистов в области ракетной техники. Американцы были не единственными, кто обратил свой взгляд на немецкое «оружие возмездия». В Советском Союзе ракеты A4 были воспроизведены в сотнях экземпляров и в некоторых модернизированных вариантах, британцами ракеты A4 были испытаны в городе Куксхафен с привлечением тех немецких военнослужащих, которые до 27 марта 1945 года запустили более трех тысяч V2 в сторону Англии, и, наконец, эти ракеты были тщательно изучены французами, которые воспользовались оставшимися от англо-американцев излишками.
Однако существует приложение к сложной и необычной истории первой в мире серийной баллистической ракеты на жидком топливе в рамках так называемых «Немецких сумеречных проектов». Данные проекты мало рассматриваются обширной аэрокосмической литературе из-за отсутствия достаточных данных, фотографий, графической документации и, прежде всего, из-за отсутствия визуальных доказательств того, что проект достиг стадии проведения экспериментов.
Тем не менее, существуют даже кадры, частично представленные в данной статье, из фильма, снятого во время старта первого прототипа и затем отправленного на хранение в Национальный музей авиации и космонавтики (Смитсоновский институт), где он находится вместе с микрофильмами, содержащими в себе более 10000 оригинальных немецких чертежей периода 1939-45 годов; также в этом приложении представлены все баллистические и аэродинамические исследования.
В действительности мы имеем в виду модель A4b, то есть V2 с крылом, которая помимо баллистических качеств, обеспечиваемых веретенообразным корпусом ракеты с относительным удлинением 8,50, также должна была использовать аэродинамические качества, поскольку стандартная ракета V2 достигала скорости 800 м/с (что соответствует М=2,35 на уровне моря) со значительным избытком конечной кинетической энергии.
Хотя для обозначения различных аэродинамических испытаний, проведенных в аэродинамических трубах Пенемюнде и Аахена и дозвуковых трубах Фридрихсхафена «Граф Цеппелин», была принята буквенно-цифровая система, аббревиатура A4b была предложена Вернером фон Брауном для того, чтобы иметь возможность воспользоваться приоритетом в финансировании, гарантированным еще в 1940 году с первых исследований базовой модели A4(V2).
модель A4b, предназначенная для испытаний в сверхзвуковой аэродинамической трубе Пенемюнде
модель A9 с треугольным крылом с готическим профилем во время испытаний в аэродинамической трубе в июне 1941 года
модель A4b (с аэродинамическими дефлекторами первого прототипа) в аэродинамической трубе «Граф Цеппелин»
Хотя в технических отделах Пенемюнде применялась аббревиатура A9, что подразумевало использование треугольного крыла с готическим профилем [1] (а также пилообразным) и с очень малым удлинением, в рамках гораздо более амбициозного проекта под названием А9/А10 Amerika к аббревиатуре A4 была добавлена литера «b» со значением «bastard» [изделие необычной формы], поскольку по сравнению с проектом A9 в A4b предусматривалось промежуточное решение в виде обычного стреловидного крыла и модифицированных аэродинамических дефлекторов в нескольких вариантах. Целью оснащения ракеты A4 крылом было увеличение дальности полета обычной V2 с максимальных 300 километров до 700-750 километров, включив в число возможных целей один из важнейших городов Шотландии Глазго и компенсировать потерю стартовых позиций во Франции, Бельгии и Голландии, оставленных после высадки союзников в Нормандии в июне 1944 года.
профиль полета A4b из Кале в Глазго. Внизу профиль полета ракетной системы A9/A10
A4-V12c
С 1945 года так называемая ракета V2 с крылом всегда обозначалась аббревиатурой A4b и данную аббревиатуру также использовал Вернер фон Браун во время первых переговоров с англо-американскими властями в июне 1945 года. Однако с технической точки зрения это обозначение было настолько неточным, что создало немало трудностей для ученых-ракетчиков в ходе исследований документов. Фактически данная аббревиатура не встречается ни в одном из рассмотренных технических документов учреждений, с которыми проводились консультации. Это касается как конструкторского бюро перспективного проектирования, которым в Пенемюнде руководил инженер Людвиг Рот (Ing. Ludwig Roth) и от которого исходили все новые предложения, согласованные с Вернером фон Брауном и инженером Вальтером Риделем (Ing. Walther Riedel) из Центрального технического бюро, так и в отношении десятков технических отчетов, поступивших из упомянутых выше аэродинамических труб и прежде всего от доктора Германа (Dr. Hermann), который руководил сверхзвуковой аэродинамической трубой.
Тем не менее, в течение 1941 года, особенно начиная с марта, не проходило и месяца без проведения новых исследований по увеличению дальности полета (среди них было одно исследование, касавшееся очень современного имитатора различных этапов полета V2). Во всех отчетах не говорилось о A4b, что касается так называемого «ракетоплана» («Gleiter»), то в документации он проходил под обозначением A4-V12c. Появившаяся в данном обозначении литера «V» означает не «Veruchsmuster» (прототип) и тем более «Vergeltungswaffe» (оружие возмездия) а всего лишь «Vorschlag» – предложенная аэродинамическая форма.
Зная буквенно-цифровую систему, принятую в Пенемунде с тех пор, как экспериментальная база находилась в Куммерсдорфе (Берлин), аббревиатура A4b читается как:
«Аэродинамический корпус базовой модели A4 с оперением в форме предложения №12, разработанным на модели A5, и с крылом типа «c» со стреловидностью 45°.»
Почти наверняка именно по этой причине соответствующая информация до сих пор ограничивалась сделанными на стартовой площадке несколькими фотографиями, в основном первого прототипа, который был уничтожен через несколько секунд после взлета, и несколькими (иногда даже неверными) датами старта A4b, но без каких-либо свидетельств взлета.
Несмотря на скромное качество, изображения, представленные в статье и полученные автором кустарным способом, взяты из фильма того времени, который, наконец, предоставляет искомые доказательства. Аналогичным образом, как будет более подробно указано в примечаниях к проекту ракетной системы A9/A10 Amerika, поскольку было много предложений по финальной стадии A9, то в конечном итоге были отобраны A4-V13e с треугольным крылом готического профиля и A4-V12f с треугольным крылом и пилообразным профилем. Эти два предложения (A4-V13e и A4-V12f) предназначались для финального варианта A10 с одним двигателем (A10B).
поперечное сечение ракеты A9 (A4-V13e) с треугольным крылом готического профиля
поперечное сечение ракеты A9 (A4-V12f) с треугольным крылом и пилообразным профилем
После окончания войны в Париже доктор Кузвег (Dr. Kuzweg), помощник доктора Германа, писал в официальном отчете, что для оперения так называемого A4b было опробовано не менее 16 различных форм, при этом принимались во внимание опасные аэродинамические помехи, вызванные расширением выходящих из сопла газов с увеличением высоты полета.
В конце концов выбор был остановлен на Предложении №1 (Vorschlag V-1), так что оперения модели «b» не были совсем такими же, как у обычно ракеты V2 (за исключением нескольких вариантов, представленных в окончательных версиях прототипов со ссылками на исследования, проведенные для зенитной ракеты Wasserfall C-2).
Путаница аббревиатур, используемых немецкими техническими специалистами в диалогах с представителями англо-американских властей, создала у последних впечатление, что проекты V3 и V4 также существовали. Перевод научных работ, в первую очередь результатов испытаний в аэродинамической трубе, подписанных № 600/197 («Graf Zeppelin»), в которых сравнивались лучшие решения (V12c, V12f и V13e), окончательно прояснил ситуацию.
деревянная модель ракеты A9 с аэродинамическим решением оперения, которое получило название «пилообразное» (A4-V12f), была испытана в аэродинамической трубе «Граф Цеппелин» и результаты были сравнены с «готическим» крылом и со стреловидным, из которых последнее позднее было принято для двух прототипов A4b, изготовленных в 1945 году
Разработка A4b
Хотя идея оснащения ракеты крылом для увеличения дальности полета с достаточной конечной скоростью с целью избежать перехвата, была довольно старой история этого проекта довольно запутанна (следует сделать небольшое отступление и сказать, что выбранная для A4b компоновочная схема не была самой безопасной при воздействии определенных аэроупругих сил). Прежде всего потому, что работы по данному проекту то инициировали, то приостанавливали, то возобновляли; это делалось несколько раз в зависимости от хода боевых действий.
Еще в 1928-29 годах инженер Рейнхольд Тилинг (Ing. Reinhold Tiling) из Оснабрюка, Германия, предвидел возможность создания крылатой ракеты. Фактически он разработал ракету, оснащенную двигателем, работающим на прессованном черном порохе, и четырьмя длинными стабилизаторами. Из четырех стабилизаторов два приводились в действие специальной пружинной системой. В момент начала снижения данная система срабатывала, стабилизаторы раскрывались и превращала ракету в небольшой планер со значительно увеличенной дальностью полета.
Намерение изобретателя заключалось только в том, чтобы иметь возможность восстановить и повторно использовать ракету. Если рассуждать с военной точки зрения, то система складывания стабилизаторов на конечном участке траектории могла набрать скорость и атаковать цель, пройдя за меньшее время зону заградительного зенитного огня.
15 апреля 1931 года созданная Тилингом ракета достиг высоты 2000 метров и дальности полета 18 километров, т.е. коэффициент эффективности был равен 9. Так на заре развития ракетной техники и еще до создания в Пенемюнде знаменитого ракетного центра, работавший на перспективу Рейнхольд Тилинг показал возможность создания оснащенных крыльям баллистических ракет. Если применить к V2 коэффициент эффективности ракеты Тилинга, то с крылом V2, способная на параболической траектории набирать высоту 85 километров, при правильном использовании аэродинамических свойств могла бы достичь дальности полета 765 километров.
инженер Рейнгольд Тилинг из Оснабрюка рядом с несколькими экземплярами своей ракеты со стабилизаторами изменяемой геометрии, которые становились консолями крыла для этапа планирующего полета. Ракеты Рейнгольда Тилинга достигали высоты 2000 метров и дальности 18 километров
инженер Рейнгольд Тилинг из Оснабрюка рядом с экземпляром своей ракеты со стабилизаторами изменяемой геометрии в сложенном положении
Идея подвижного оперения произвела настолько сильно впечатление на костяк группы исследователей, который формировался на базе Куммерсдорф (Берлин) вокруг тогдашнего руководителя капитана Вальтера Дорнбергера и молодого Вернера фон Брауна, что побудила инженера Рудольфа Небеля (Ing. Rudolf Nebel) убедить Тилинга присоединиться к группе. Ответ Рейнхольда Тилинга был отрицательным, и вскоре после этого одинокий исследователь из Оснабрюка погиб в результате взрыва метательного заряда, который он прессовал в своей лаборатории.
Однако несмотря на то, что позднее для A4b было принято фиксированное стреловидное крыло, Вернер фон Браун в своей книге 1952 года «Проект Марс» (Marsprojekt) предусмотрел для своего марсианского космического корабля последнюю ступень, оснащенную фиксированным крылом, а также вариант с
«телескопическим или подвижным крылом.»
A5-V12c
В начале статьи говорилось, что технически правильной аббревиатурой модели V2 с крылом, известной как A4b, является A4-V12c, но на самом деле как минимум до мая 1941 года (хотя проект крупной баллистической ракеты A4 разрабатывался в конструкторских бюро, руководимых инженерами Людвигом Ротом и Вальтером Риделем) все технические отчеты и результаты испытаний в аэродинамических трубах относились к крылатой ракете обозначением A5-V12c. Обозначение A5 принадлежало ракете, которая представляла собой уменьшенный вариант окончательного варианта модели A4. Ракета A5, изготовленная во многих десятках экземпляров, была разработана в 1937-38 годах и оснащалась жидкостным ракетным двигателем, работавшим на разбавленном спирте и жидком кислороде. Хотя уже в декабре 1940 года, как видно из документов Национального музея воздухоплавания и астронавтики, были выполнены расчеты по запуску A5 с земли и запуску с самолета A5-V12c (был подписан A7). Только 25 октября 1942 года бомбардировщик He 111 поднял модель данную модель на высоту 6000 метров, и дальность ее полета составила 15 километров.
модель A7 (A5-V12c), предназначенная для крепления к бомбардировщику He 111 и сброса с самолета на высоте 6000 метров. Данные испытания на планирование проводились в рамках разработки ракеты A4b
Однако с июня 1941 года стали появляться сообщения, относящиеся к модели A4-V12c (A4b). Одной из причин появления сообщений о модели A4b стал заметный прогресс в развитии силовой установки, номинальная расчетная тяга которой на старте была установлена на уровне 25 тонн.
деревянная модель A4b для конфигурации A4-V12c выбранная для предварительного компромиссного варианта проекта A9/A10 Amerika – межконтинентальной баллистической ракеты, предназначенной для поражения мегаполисов США
Под руководством доктора В. Тиля (Dr. W. Thiel), руководителя сектора жидкостных ракетных двигателей, весной 1939 года двигатель был размещен на испытательном стенде №1 (Prüfstand I), который был откалиброван и был способен выдержать тягу до 200 тонн. Опытный двигатель подвергся сотням тестовых запусков, целью которых были улучшения системы впрыска топлива (от которой зависит длина камеры сгорания) и системы смешанного регенеративного и пленочного охлаждения топлива.
К 21 марта 1940 года, после года с сотнями запусков и множеством модификаций, наконец был достигнут исторический результат в виде непрерывной работы в течение 70 секунд – времени, предусмотренного программой создания A4.
При эффективном давлении 14,5 атм (14,3 бар; 1,47 МПа), без графитовых дефлекторов, приведших к потере 700 кг тяги на взлете и расхождении сопла пропорционально пределу коэффициента расширения, что приводило к истечению струи на нулевой высоте, была зарегистрирована тяга 27125 кг при расходе 125 кг/с водо-спиртовой смести (25% воды) и жидкого кислорода и, следовательно, удельная тяга в течение 217 секунд. Данные результаты были более чем удовлетворительными с точки зрения соотношения масс и, следовательно, полезной нагрузки, доставляемой к цели.
Кроме того, 3 октября 1942 года четвертый прототип ракеты A4, стартовавший с полигона на балтийском побережье, достиг высоты 190,64 километра с конечной скоростью 800 м/с, а на испытательных стендах у двигателей с тягой 1000 и 1500 кг, работающих на азотной кислоте и керосине, при 40 атм (39,5 бар; 4,05 МПа) были достигнуты удельные тяги в 225 и 230 секунд. Этим был проложен путь для большого двигателя с взлетной тягой 180 тонн (200 тонн в вакууме), предназначенного для оснащения ракетной системы A9/A10 Amerika.
Однако на данном этапе в конце октября 1942 года, группе фон Брауна было приказано приостановить исследования по крылатым ракетам и сконцентрировать усилия на разработке ракеты A4. Однако с молчаливого согласия Вернера фон Брауна в возглавляемом Людвигом Ротом конструкторском бюро некоторые исследования были продолжены в первую очередь потому, что фон Браун качестве конечной точки своих интересов считал космонавтику, а не только исход войны.
Таким образом, в архивах Пенемюнде, несмотря на значительные трудности, накапливались результаты многочисленных исследований, в том числе проведенных с июня 1941 по июнь 1942 года. Среди этих исследований были расчеты траектории ракеты A4-V12c (A4b), расчет траектории большой двухступенчатой ракеты с дальностью 4060 километров (отчет IP 4264, датированный октябрем 1941 года), испытания устойчивости полета, аэродинамические испытания модели A9 с треугольным крылом готического профиля и треугольным крылом пилообразного профиля (A4-V12f) и общий анализ конструкции (отчет ZWB/WVA/Re/190).
Возобновление работ по проекту
После разочарования в результатах битвы за Англию Гитлер вновь обратил свое внимание на проект A4 (V2), а после высадки в Нормандии 6 июня 1944 года с последовавшей затем в течение нескольких месяцев потерей во Франции, Бельгии и Голландии интерес к концепции, обещавшей увеличение дальности полета особенно после того как 11 августа 1944 года Вернер фон Браун и Вальтер Дорнбергер взяли на себя обязательство предоставить ракету A4 с крылом (A4b), способную поразить цель на дальности 433 километра.
Несмотря на потери в команде создателей ракет (конструктор двигателей доктор В. Тиль погиб во время бомбардировки Пенемюнде 17 августа 1943 года) работы в данном направлении уверенно продвигались вперед. В конструкцию A4b были внесены многочисленные улучшения аэродинамики, полученные по результатам испытаний зенитной ракеты C-2 Wasserfall (три экземпляра были запущены в июне 1944 года) Изменения в конструкции были настолько серьезными, что хвостовое оперение второго прототипа A4b были такими же, как у C-2.
Затем удалось очень хорошо определить проблему относительного положения центра давления и центра тяжести по мере опустошения баков крылатой ракеты. Кроме того, к работам по проекту A4b было привлечено 270 технических специалистов.
Одна из фундаментальных проблем заключалась в перегреве поверхности ракеты при повторном входе в атмосферу Земли. Проблема была настолько серьезной, что в первые месяцы эксплуатации были потеряны 335 ракет V2, хотя исследования по данному вопросу были начаты очень давно (Архив Nr.66/4 Dr. Eber/1938/Peen.).
Несмотря на множество приказов и приказов их отменяющих многочисленные проблемы были решены, поскольку Вернер фон Браун не был столь категоричен в обещании в ближайшее время представить прототипы, способные увеличить дальность полета обычной ракеты A4 (V2) как минимум до 433 километров. Так, например, в то время как чистая баллистическая ракета A4 имела максимальную дальность полета при запуске под углом от 45° до 49°, в то время как для A4b этот угол должен составлять 52°. Также была определена оптимальная площадь крыла, которая по результатам испытаний в аэродинамической трубе составляла 20 кв. метров, но на практике она должна была составлять 14 кв. метров. Также была определена оптимальная площадь хвостового оперения должно было составлять 1,49 кв. метра. Таким образом, при сохранении размаха крыла, составлявшего 6,05 метра, относительное удлинение увеличилось с 1,83 (результаты испытаний в аэродинамической трубе) до 2,60 (у прототипов). С учетом того, что крыло и оперение увеличивали массу A4b на 350 кг по сравнению с обычной ракетой V2. Удельная нагрузка на крыло в начале планирования (первая волна) составляла около 320 кг на кв. метр при той же военной нагрузке (1000 кг). Что касается конструкции крыла и его сверхзвукового аэродинамического профиля, то поскольку конкретных упоминаний ни в американских архивах, ни в архивах Мюнхенского музея не сохранилось, есть вполне обоснованные основания полагать, что очень близко к истине заявление инженера Лантанци (Lattanzi), который в течение длительного времени работал в Гуидонии, где занимался испытаниям в аэродинамической трубе. Инженер Лантанци показал, что профессор Феррари (Prof. Ferrari) из испытательного центра Гуидония совершил несколько визитов в Пенемюнде в те годы, когда лучшей из имевшихся сверхзвуковых аэродинамических труб была труба в Гуидонии. В 1941 году созданная под руководством доктора Германна аэродинамическая труба с рабочими размерами 10 см × 10 см (эксплуатировалась с ноября 1939 года) была все еще откалибрована до скорости М=1,2, тогда как требовались данные при значительно больших скоростях Маха (по крайней мере, до 4,4). Не случайно в 1941 году сверхзвуковой аэродинамический профиль с клиновидными передней и задней кромками, исследованный профессором Антонио Ферри (Prof. Antonio Ferri; позднее переехал в США), появился в некоторых немецких специализированных журналах. По этой причине есть все основания полагать, что «поляры» A4b и предложения по ракете A9 проекта Amerika были получены на основе итальянского профиля «7D», рассчитанного на достижение скорости М=2,29, и соответствующим образом модифицированный для скорости М=4,4.
[1] Готический профиль крыла — это профиль с передними кромками параболической формы
источник: Giancarlo Marcozzi «Armi Segrete. La V-2 con le ali» «Aerei Nella Storia» 2005-12/2006-01 (45), paginas 45-57
перевод впервые опубликован – https://vk.com/@710541705-sekretnoe-oruzhie-ballisticheskie-rakety-v-2-s-krylyami-01
