Ракетный «Бастард»
Интересная статья Андрея Первушина с сайта WARSPOT.
Содержание:
Семьдесят пять лет назад, 24 января 1945 года, на полигоне Пенемюнде впервые успешно стартовала ракета А-4, снабжённая короткими крыльями. Её испытаниями открывался следующий этап в развитии немецкого ракетостроения. Конструкторы рассчитывали, что крылья помогут увеличить дальность полёта и точность наведения на цель. Довести до серийного изделия новую ракету не успели — война подходила к концу, и никакие военные инициативы не могли переломить её ход.
В космос — на крыльях
Идея крылатых ракетных аппаратов стала популярной в Германии благодаря трудам австрийца Макса Валье (Максимилиана Вальера). Он с юности увлекался астрономией, фантастикой и различными оккультными теориями, но после прочтения книги Германа Оберта «Ракета для межпланетного пространства» (Die Rakete zu den Planetenräumen, 1923) стал ярым поклонником космической экспансии. Имея опыт работы в журналистике, Валье обратился к Оберту с планом активной рекламы его исследований в области ракетостроения. Тот одобрил инициативу и согласился сотрудничать, но в итоге отказался от соавторства.
В декабре 1924 года появилась книга Валье «Прорыв в мировое пространство. Техническая возможность» (Der Vorstoß in den Weltraum. Eine technische Möglichkeit); тираж в 4000 экземпляров был почти мгновенно распродан. Второе издание с дополнением о новейших достижениях ракетчиков вышло через полтора месяца и тоже разошлось стремительно. «Прорыв…» выдержал множество переизданий, пополняясь информацией, и в 1928 году появилась уже пятая его версия под названием «Ракетное движение» (Raketenfahrt).
В своих книгах Валье, давая критический обзор различных способов метания рукотворных объектов в космос с помощью пушки и центробежной машины, доказывал преимущество ракет на жидком топливе и, основываясь на работах Оберта, представлял вниманию читателей собственное видение эволюции ракетной техники. Валье разделял её на четыре этапа. Первый этап предусматривал широчайшее научное исследование реактивного действия всех известных типов ракет. На втором этапе планировалось применить принцип ракетного движения на транспортных средствах специальной конструкции, то есть снабдить пороховыми ракетами велосипеды, автомобили, дрезины, лодки и сани.
Следующий этап должен был начаться с установки ракет на самолёт. Если последовательно повышать мощность и коэффициент полезного действия ракетного двигателя, то становится возможным побить существующие рекорды высоты подъёма и скорости полёта. На четвёртом этапе можно строить ракетный самолёт для достижения стратосферы (ракетоплан или стратоплан), который в процессе дальнейшей модернизации поднимется до границы космоса, а по факту её преодоления станет внеземным объектом. Технической вершиной своего плана Валье обозначил запуск двухступенчатого межпланетного корабля, космическая ступень которого будет изготовлена по проекту Оберта, а стартовая представляет собой ракету с толстыми короткими крыльями и ускорителями.
Популяризатор космонавтики и пионер ракетостроения Макс Валье позирует за рулём экспериментального гоночного автомобиля Rak 6 (Valier-Heylandt Rak Motor), снабжённого пороховыми ускорителями. Март 1930 года Bundesarchiv, Bild 102-01338
Молодой популяризатор не ограничился теоретическими рассуждениями. Он всерьёз собирался воплотить свой план в жизнь и даже нашёл богатого соратника — автомобильного магната Фрица фон Опеля, который усмотрел в идее ракетных машин отличную возможность для рекламы собственной продукции. 8 декабря 1927 года Валье подписал с компанией «Опель» (Adam Opel AG) договор об использовании его изобретений для реализации совместных инициатив. К апрелю следующего года был построен автомобиль Opel Rak 1, который своими пробегами с пороховыми ускорителями на поле близ Рюссельсгейма произвёл сильное впечатление на публику.
Впрочем, скоро пути автопромышленника и ракетостроителя разошлись, поскольку фон Опель вовсе не разделял убеждённости в необходимости скорейшего освоения внеземных пространств. Валье сначала занялся ракетными санями, а затем приступил к проектированию жидкостного ракетного двигателя. 17 мая 1930 года он с двумя помощниками запустил на стенде двигатель, работавший на кислородно-керосиновом топливе. Произошёл взрыв, один из осколков попал в энтузиаста космонавтики и рассёк ему лёгочную артерию — Валье скончался на месте. О трагической кончине написали практически все немецкие и многие иностранные газеты. Макс Валье вошёл в историю как «первая жертва межпланетных полётов», что способствовало увековечиванию его идей.
Трансатлантический двухфюзеляжный ракетный самолёт по проекту Макса Валье 1927 года. Иллюстрация братьев Ханса и Бото фон Рёмеров из книги Raketenfahrt (1928)
Вальтер Дорнбергер, руководивший ракетным полигоном Пенемюнде, рассказывал в мемуарах, что во время визита Адольфа Гитлера в марте 1939 года на испытательную станцию в Куммерсдорфе (провинция Бранденбург) зашла речь и о погибшем изобретателе:
«…[Гитлер] вспомнил Макса Валье, сказав, что ему довелось хорошо знать его в Мюнхене, где тот рассказывал ему, какие возможности сулят ракеты. Гитлер назвал Валье мечтателем. Возражения тут были неуместны, потому что Гитлер их терпеть не мог. <…> Так что у меня не было выбора, кроме как объяснить Гитлеру, что мы лишь в самом начале пути ракетостроения, и его нынешний этап напоминает первые шаги авиации. Валье, Оберт, Годдард и другие, сказал я, занимались космическими полётами так же, как Лилиенталь авиацией, а Цеппелин — дирижаблями. И то и другое, продолжил я, достигло своего нынешнего положения лишь после долгого пути развития».
Скромная работа Валье на ниве ракетостроения всё-таки дала свои плоды, но вовсе не те, о которых он мечтал. Его ракетопланы и крылатые ракеты должны были стать орудием войны.
Ракетный истребитель
Книги Валье, без сомнения, повлияли на воображение молодого инженера Вернера фон Брауна, примкнувшего к немецким энтузиастам космонавтики летом 1929 года. В дальнейшем, когда он стал гражданским сотрудником Управления вооружений рейхсвера (Heereswaffenamt, HWA), то не забыл о возможности достижения космических высот и скоростей при помощи самолёта с ракетным двигателем.
Немецкие ракетчики Вернер фон Браун (справа) и Рудольф Небель на полигоне Ракетенфлюгплатц в 1932 году Archives, U.S. Space and Rocket Center, Huntsville, Alabama
Интересный исторический эпизод. В 1935 году Вальтер Дорнбергер заключил контракт с люфтваффе на изготовление ракетного ускорителя для самолётов, в конструировании которого принял участие фон Браун. Проектирование и различные испытания заняли почти год. Для проверки принятых технических решений в Куммерсдорфе построили динамический стенд в виде большой центрифуги. Авиакомпания «Юнкерс» (Junkers Flugzeugwerke AG) подготовила небольшой бескрылый фюзеляж, названный «Юниором» (Junior). Его установили на стенд, а двигатель подвесили под брюхом. Испытать необычную машину вызвался сам фон Браун: он собирался в будущем стать астронавтом, поэтому с 1931 года посещал лётную школу Вольфа Хирта, получив сначала лицензию планериста, а затем и пилота. Конструктор залез в кабину, двигатель был запущен, в результате чего «Юниор» развил скорость, при которой центробежное ускорение на стенде-центрифуге достигло величины 5 g. После того как вращение остановилось, фон Браун выбрался наружу — бледный и пошатывающийся, но вполне здоровый. Соратники приветствовали его восторженными криками, ведь только что на их глазах отважный испытатель доказал, что ракетный полёт с большой перегрузкой вполне возможен и не нанесёт заметных травм.
В дальнейшем немецкие ракетчики плотно сотрудничали с люфтваффе, хотя не все инициативы удавалось довести до серийного образца. Например, в 1936 году фон Браун с сотрудниками своего исследовательского центра в Пенемюнде участвовал в проекте оснащения ракетным двигателем, работающим на кислороде и спирте, небольшого одномоторного истребителя He 112 производства авиакомпании «Хейнкель» (Heinkel Flugzeugwerke). Модернизированную машину пилотировал опытный лётчик Эрих Варзиц, но она показала себя очень капризной: первый и третий самолёты взорвались при наземной рулёжке на аэродроме Нойхарденберг. И всё же в апреле 1937 года испытателю удалось запустить ракетный двигатель на He 112V5 в полёте при высоте около 800 м, продемонстрировав принципиальную осуществимость использования в авиации ускорителей на жидком топливе. В июне Варзиц на машине He 112V7 сумел совершить также и первый полёт с применением исключительно ракетной тяги — топлива хватило на один круг рядом с аэродромом. Проект продолжал некоторое время развиваться, однако от спиртовых двигателей отказались в пользу изделий Гельмута Вальтера, которые работали на разложении перекиси водорода перманганатом кальция.
Подготовка истребителя He 112V5 к полёту с ракетным двигателем. Фото из книги The Luftwaffe Profile Series No.17: Vertical Takeoff Fighter Aircraft of the Third Reich (2004)
В июле 1939 года фон Браун на основе опыта, полученного при испытаниях He 112, представил Имперскому министерству авиации (Reichsluftfahrtministerium, RLM) заявку на проект ракетного перехватчика с вертикальным взлётом (Antrag für ein bemanntes Kampfflugzeug mit Raketen-Antrieb). В разделе обоснования конструктор сообщал:
«Основные оригинальные решения в этом проекте касаются взлёта и подъёма. Длинные взлётно-посадочные полосы применяются только потому, что в настоящее время нет силовых установок, которые обеспечивают достаточную тягу для быстрого вертикального запуска. Ряд специальных конструкций (Autogyro, Hubschrauber, Fieseler Storch и др.) показывают, сколько усилий предпринималось для решения этой проблемы. Однако вертикальный старт без взлётно-посадочной полосы всё ещё остаётся очень сложной задачей.
Ситуация меняется при наличии движущей силы, способной мгновенно поднять самолёт в воздух. Теперь появилась возможность использовать ракетную силовую установку.
Современная технология (1939 год) позволяет без труда добиться мгновенного вертикального пуска с ракетным двигателем, для которого не нужны специальные наземные сооружения».
Ракетный истребитель-перехватчик (Raketenabfangjäger), предложенный фон Брауном, имел сигарообразный фюзеляж с прямыми сужающимися крыльями. Топливо (этиловый спирт и жидкий кислород) располагалось в баках за герметичной кабиной пилота, а сам ракетный двигатель помещался в хвостовой части. Вооружение состояло из четырёх авиапушек, размещённых в корне крыла. Согласно приведённым в заявке расчётам, истребитель мог за 53 секунды подняться до высоты 8000 м (!), после чего перейти к горизонтальному полёту со скоростью 700 км/ч.
Ракетный истребитель-перехватчик вертикального взлёта; проект Вернера фон Брауна 1939 года в представлении современного художника Кайла Скотта luft46.com
Ангар хранения и пусковая установка ракетных истребителей вертикального взлёта в представлении Вернера фон Брауна astronautix.com
Наиболее оригинальной в этом проекте выглядела схема запуска. Истребители должны были храниться в вертикальной подвеске, установленной на рельсы. После того как радар зафиксирует приближение бомбардировщиков противника, пилот занимает место в кабине, а его машина вытягивается по рельсам из ангара. После старта управление самолётом осуществляется графитовыми рулями, установленными за соплом ракетного двигателя, а при переходе в горизонтальный полёт — обычными отклоняемыми поверхностями крыла и хвостового оперения. Осуществив атаку, истребитель должен был вернуться на аэродром и совершить посадку на подфюзеляжные полозья.
Министерство отвергло проект как «непрактичный», указав, что жидкий кислород неудобно производить и тем более хранить. Тогда фон Браун доработал свою концепцию. Новая версия истребителя, представленная в мае 1941 года, имела более обтекаемые формы с закруглёнными концами крыльев и хвостового оперения. В качества компонентов топлива предлагалось использовать Visol (винилизобутиловый эфир) и SV-Stoff (азотную кислоту с добавкой серной), которые можно было хранить долгое время и при необходимости транспортировать вместе с перехватчиками. Кроме того, конструктор придумал для истребителя мобильную пусковую установку, размещаемую на двух грузовиках с открытым кузовом.
Старт ракетного истребителя с мобильной пусковой установки; проект Вернера фон Брауна 1941 года в представлении современного художника Джоша Хилдвайна luft46.com
Новая версия проекта тоже была отклонена, но заинтересовала авиаконструктора Эрика Бахема, который занимал должность технического директора завода «Физелер» (Gerhard-Fieseler-Werke). С учётом возможностей производства он представил два варианта высотного истребителя с вертикальным взлётом Fi.166 (Hohenjäger). В первом варианте модернизированный одноместный самолёт Messerschmitt Bf.109 «забрасывался» на высоту 12 000 м одноразовой баллистической ракетой; второй перехватчик был двухместным и обходился без носителя, стартуя вертикально с помощью собственного ракетного двигателя.
Проведённая экспертиза выявила, что строительство таких машин будет слишком дорогим, а особых преимуществ перед обычными истребителями они не получат, поэтому Имперское министерство авиации отказалось от рассмотрения любых вертикально стартующих перехватчиков. Только через три года, в августе 1944-го, Бахем возродил идею проектом ВР 20 (Natter).
Высотный истребитель Fi.166 с баллистической ракетой-ускорителем в представлении современного художника alchetron.com
Скользящий вариант
И всё же главным делом фон Брауна и исследовательского центра Пенемюнде в начале 40-х годов были не самолёты с ускорителями, а баллистические ракеты серии «А» (Aggregat). При этом специалисты активно изучали возможность улучшения характеристик своих изделий.
В июне 1939 года Курт Патт, работавший в отделе инженера-испытателя Вальтера Риделя, предложил поднять расчётную дальность действия ракеты А-4 с 320 до 550 км за счёт «скольжения» при её переходе из разрежённых в плотные слои атмосферы. Чтобы ракета не падала камнем вниз, её требовалось снабдить специальными плоскостями, превратив в «летающее крыло». Идея понравилась, и в Пенемюнде начались проработки различных вариантов нового «агрегата», который получил название Gleiter A-4. Вальтер Дорнбергер вспоминал:
«Улучшенный и облегчённый вариант одноступенчатой ракеты типа А-4 с относительно более вместительными баками мог покрыть расстояние 400-480 километров, но главным образом за счёт уменьшения полезного груза, то есть боеголовки.
Но почему ракете необходимо идти к земле на скорости около 3200 километров в час? Если мы снабдим её крыльями и воспользуемся преимуществом высоты полёта, изменим траекторию на более пологую, то энергия, которая раньше уходила на то, чтобы делать в земле большие воронки, теперь пойдёт на увеличение дальности полёта.
Расчёты показывали, что ракета такой конструкции сможет преодолевать расстояние в 550 километров, то есть вдвое больше, чем А-4. Таким образом, наша ракета станет сверхзвуковым самолётом с полностью автоматизированным управлением. Покинув земную атмосферу, он совершит полёт в практически безвоздушном пространстве.
<…> С весны 1940 года наша аэродинамическая труба успешно использовалась для разработки соответствующего профиля крыльев и для других базовых исследований, нужных конструкторам. <…>
Для расчёта траектории предельной дальности стрельбы были сделаны сотни вычислений. Планировалось, что максимум скорости ракеты будет равен 4500 километров в час, что она достигнет высоты 19 километров, а километрах в 30 от цели перейдёт в плавное пологое планирование. Предполагалось, что, появившись над целью на высоте примерно 5 километров, она резко <…> спикирует вниз».
Габаритный чертёж крылатой ракеты большой дальности действия Gleiter A4V12a digipeer.de
Габаритный чертёж крылатой ракеты большой дальности действия Gleiter A4V14f digipeer.de
В течение 1940-1941 годов в аэродинамической трубе фирмы Цеппелина в Фридрихсхафене и сверхзвуковой аэродинамической трубе в Пенемюнде проходили многочисленные продувки моделей с условными обозначениями V12 (крылатая) и V13 (оперённая). Среди моделей особое внимание уделяли варианту V12а с трапециевидным и V12с со стреловидным крыльями. Отчёт о результатах их продувок был выпущен 27 ноября 1940 года, а свой окончательный вид проект А-4V12 приобрёл в январе 1941 года — ещё позже он получил обозначение А-9.
Согласно сохранившимся документам, исходное изделие А-4 модифицировалось путём пристыковки крыла размахом 6 м и стреловидностью 45° в средней части корпуса. Стреловидность была выбрана «как наилучшая для данной ракеты» на основе продувок. Для пуска применялось то же самое оборудование, что и для бескрылого варианта
Для отработки новой конструкции А-9 (в первую очередь, крыльев и системы управления) была разработана масштабная модель А-7. В октябре 1942 года её дважды сбрасывали с самолёта Не 111. Ракета должна была планировать в течение десяти секунд, после чего раскрывался спасательный парашют. Оба сброса завершились неудачно — модель «отказывалась» планировать. Дорнбергер приостановил работы, чтобы не отвлекать персонал Пенемюнде от доведения ракеты А-4 до серийного производства.
Баллистическая ракета А-4 и крылатая ракета А-9 astronautix.com
Ракета, которой не было
В июне 1944 года, когда лётные испытания А-4 были, в основном, завершены, и до первых пусков по Парижу, Лондону и Антверпену оставалось три месяца, руководитель отдела будущих проектов Людвиг Рот получил приказ возобновить работы над А-9. В то время войска антигитлеровской коалиции высадились на побережье Франции и в сентябре очистили от врага её северное побережье и бо́льшую часть Бельгии. Возникла угроза потери стартовых позиций, с которых 8 сентября немцы начали обстрел Лондона ракетами А-4, известными как «Фау-2» (V-2). Дорнбергер вспоминал:
«Требования об увеличении дальности полёта привели к необходимости безотлагательно заняться крылатыми ракетами А-4, которыми не занимались с весны 1943 года. <…> Уже с самого начала войны мы не сомневались, что не стоит браться за разработку А-9 с тем же рвением, что и за А-4 в Пенемюнде, поскольку мы не надеялись, что её успеют использовать. Решение связанных с ней проблем требовало слишком больших усилий от нашего скромного штата. <…> И теперь давние находки были спешно выкопаны из архивов, и появился график проведения испытаний».
Для ускорения работ фон Браун предложил срочно собрать из готовых частей А-4 и А-9 экспериментальные ракеты, которые получили обозначение А-4b (от bastard — бастард). Видимым отличием от проектной А-9 были рули высоты и направления меньшей площади.
Первую попытку запустить А-4b №G1 испытатели полигона Пенемюнде предприняли 27 декабря 1944 года. На высоте 30 м отказала система управления, и ракета упала в 400 м от места старта. На 13 января намечался второй пуск, но при проверке на герметичность потёк спиртовой бак, и ракету №G2 убрали с площадки.
Крылатая ракета А-4b транспортируется на стартовую площадку полигона Пенемюнде astronautix.com
Пуск крылатой ракеты А-4b на полигоне Пенемюнде, 24 января 1945 года astronautix.com
Тем не менее, испытатели проявили упорство. 24 января 1945 года опытный экземпляр № G3 (изготовлен на подземном заводе Миттельверк, заводской номер 18543) успешно стартовал, разогнался в вертикальном полёте до скорости 1200 м/с и поднялся до высоты 82 км. Впервые в истории крылатый летательный аппарат преодолел скорость звука! Дорнбергер отмечал в мемуарах:
«Наши теоретические предположения по поводу этой конструкции оправдались и в данном случае. Мы нащупали правильный путь решения проблемы, которой вместе с исследованиями больших высот я хотел бы первым делом заняться после войны: приземление после полёта в безвоздушном пространстве. Мы продвинулись далеко вперёд в конструировании первой промежуточной стадии будущего космического корабля. Крылатые ракеты могли с невероятной скоростью покрывать огромные расстояния в верхних слоях атмосферы на высоте от 19 до 25 километров и спокойно приземляться. Если бы только мы могли обеспечить достаточно долгую и мощную ракетную тягу, которая с большой сверхзвуковой скоростью доставляла ракету на эту высоту, где она в горизонтальном положении следовала по правильному курсу, а затем или плавно планировала, или включала бы курсовой двигатель с очень небольшим потреблением горючего, то, конечно же, мы могли бы перекинуть мост через тысячи километров пространства и обеспечить экономичный режим полёта».
Впрочем, исторический пуск нельзя назвать полностью успешным. При снижении A-4b беспорядочно закувыркалась, потом под действием аэродинамических сил смогла восстановить нужную ориентацию и даже начала планировать. Но траектория была слишком крутой — под воздействием нерасчётных нагрузок обломилась консоль крыла, и ракета разрушилась.
Стремясь повысить устойчивость полёта, проект A-4b передали Научно-исследовательскому авиационному институту, сотрудники которого должны были определить эффективную конфигурации крыла с наименьшим перемещением центра давления во всём диапазоне скоростей. В январе 1945 года макет ракеты испытывался в аэродинамической трубе института, но вскоре работы прекратились — началась эвакуация ракетчиков из Пенемюнде, и о каких-либо дальнейших изысканиях им пришлось надолго забыть.
Полёт экспериментальной крылатой ракеты А-4b в представлении современного художника turbosquid.com
В современной литературе можно встретить утверждение, будто бы сотрудники фон Брауна прорабатывали пилотируемый вариант А-9. Такое решение действительно напрашивалось, ведь главной проблемой всех «агрегатов» была низкая точность попадания, а лётчик в кабине мог исправить ситуацию, наведя ракету на цель и покинув кабину перед атакой. Однако в сохранившихся документах о подобной модификации нет ни слова. Зато упоминание о пилотируемой А-9 можно найти в пространном американском отчёте о немецких разработках в области управляемых ракет, изданном вскоре после войны. Якобы она имела стреловидное крыло размахом 6,3 м абсолютно новой конструкции, прямоточный воздушно-реактивный двигатель, герметичную кабину экипажа с выступающим фонарем и трёхстоечное шасси. При этом дальность действия должна была стать рекордной — 1800 км! После вертикального старта аппарат переходил на горизонтальный полёт, и на высоте 20 км при скорости 1000 м/с запускался «прямоточник», который поддерживал сверхзвуковую скорость в течение получаса. Потом следовало планирование и безмоторная посадка при скорости 160 км/ч; для уменьшения длины пробега предусматривался тормозной парашют.
Возможно, немецкие ракетчики нечто похожее и в самом деле придумали и обсуждали, но от экспериментальной ракеты A-4b до столь многообещающей пилотируемой машины была дистанция огромного размера. Пройти её и в мирное время весьма непросто — что уж говорить о последних месяцах великой войны.
Посадка пилотируемого варианта крылатой ракеты А-9 в представлении современного художника Джоша Хилдвайна luft46.com
Литература
- Дорнбергер В. Фау-2. Сверхоружие Третьего рейха. 1930-1945 / пер. с англ. И. Полоцка. — М.: Центрполиграф, 2004
- Кузнецов К. Реактивное оружие Второй Мировой. — М.: Эксмо, Яуза, 2010
- Лукашевич В., Афанасьев И. Космические крылья. — М.: ООО «ЛенТа Странствий», 2009
- Первушин А. Астронавты Гитлера. Тайны ракетной программы Третьего рейха. — СПб.: Пальмира; М.: ООО «Книга по Требованию», 2018
- Форд Р. Немецкое секретное оружие во Второй мировой войне / пер. с англ. Л. Азарха. — М.: АСТ; Астрель, 2002
- Engelmann J. V2 Dawn of the Rocket Age. Schiffer Publishing, 1990
- Ingenhaag K. Die Raketenflugzeug-Entwürfe von Max Valier // Luftfahrt international. 1980. №5
- Mercado P., Miranda J. The Luftwaffe Profile Series No.17: Vertical Takeoff Fighter Aircraft of the Third Reich. Schiffer Publishing Ltd., 2004
- Myhra D. Bachem-Werke Ba 349 «Natter». Schiffer Publishing Ltd., 1999
- Spangenburg R., Moser D. Wernher von Braun: Rocket Visionary. Chelsea House, 2008
