Телеуправляемые красноармейцы: боевые ракеты Королева
Уважаемые коллеги, цикл «Телеуправляемые красноармейцы» подходит к концу. Завершить его решил данной статьей. Я постарался по-возможности рассказать о всех советских разработках в области управляемого оружия 30-ых — 40-ых, о которых мне удалось найти достаточно информации. Возможно, в дальнейшем выпущу еще пару-тройку статей, если удасться раскопать информации по еще нескольким проектам.
Надеюсь, вам было интересно)
Содержание:
Отсутствие дешевых и мощных двигателей было постоянной головной болью для разработчиков беспилотных самолетов-снарядов. Поршневые двигатели, вне зависимости от принципа работы, получались ИЛИ дешевыми, ИЛИ мощными. Двигатели достаточно дешевые, чтобы их расходовать, не обладали достаточной мощностью, чтобы сдвинуть с места приемлемую боевую нагрузку — а достаточно мощные двигатели получались настолько дорогими и сложными, что использовать их как одноразовые могли разве что Очень Богатые Нации.
Ракета 212 на стартовой тележке
Появление в 1920-ых первых практичных жидкостных ракетных двигателей стало настоящим прорывом. По соотношению стоимость-эффективность, даже ранние, примитивные ЖРД, значительно превосходили поршневые моторы. Значительной проблемой, правда, являлось небольшое время работы, но для летательных аппаратов одноразового применения это было вполне приемлемо.
В СССР, основные усилия в области ракетных двигателей были сосредоточены в Реактивном Научно-Исследовательском Институте (РНИИ), объединившем в себе рабочие группы ГИРД и Газодинамической Лаборатории главного артиллерийского управления РККА. Над ракетными двигателями работали и другие институты, но именно РНИИ принадлежала инициативе в разработке проектов боевых ракет с ЖРД. Под руководством Сергея Павловича Королева, в 1933-1938 годах была выполнена значительная работа по созданию ракет «земля-земля», «земля-воздух», «воздух-земля» и даже «воздух-воздух».
В 1933-1934, усилиями РНИИ была создана экспериментальная крылатая ракета “06” – по сути дела, небольшой беспилотный ракетоплан с двигателем на керосине и жидком кислороде. Несколько опытных пусков были выполнены с переменным успехом: работоспособность самой концепции была подтверждена, но в полной мере успешного полета добиться не удалось. Ракета оказалась недостаточно устойчивой, все попытки решить проблему чисто аэродинамическими методами (установкой угла рулей и балансировкой) успеха не дали, и стало ясно, что устойчивый ракетный полет невозможен без автоматической стабилизации.
КРЫЛАТАЯ РАКЕТА ОБЪЕКТ 216 (06/3)
Крылатая ракета “216” была прямым развитием прототипа “06” и исходно обозначалась как “06/3”. Вид у нее был довольно-таки своеобразный: выполненная по нормальной аэродинамической схеме, ракета имела толстое крыло и П-образное хвостовое оперение. И то и другое решение было продиктовано особенностями конструкции: трубчатые баки ракеты располагались в плоскости крыла, а П-образное оперение позволяло расположить его над камерой сгорания.
Ракета 216
В движение ракету приводил ракетный двигатель ЖРД-02 (развитие ОР-2 Цандера), работавший на керосине и жидком кислороде. При этом жидкий кислород хранился в трубчатых баках, расположенных перпендикулярно фюзеляжу, и служивших также лонжеронами крыла. Керосин хранился внутри фюзеляжа, в продольном топливном баке внизу ракеты. Подача компонентов в двигатель осуществлялась вытеснением их сжатым воздухом из двух баллонов.
Сборка двигателя, крыльевых баков, и пневматики ракеты
Управление ракетой в полете осуществлялось двухплоскостным автопилотом ГПС-2. При помощи пневматических приводов, он управлял установленным на шарнире хвостовым оперением, а также элеронами на законцовках крыла.
Ракета должна была запускаться с наклонной рампы длиной около 60 метров, при помощи ракетных салазок. Установленные на салазках 1-3 пороховых ракетных двигателя разгоняли всю конструкцию до скорости отрыва, после чего двигатель самой “216” поднимал ее в воздух (салазки же тормозились специальным устройством в конце трека).
Автопилот ГПС-2
После выгорания двигателя, “216” переходила в планирование и, постепенно снижаясь, двигалась к цели. Предельная дальность полета должна была составлять до 50 км. Точность ракеты определялась в 1/60 дистанции – т.е. на максимальную дальность в 50 км, отклонение ракеты от точки прицеливания должно было составить менее километра в любом направлении. Однако на практике этих результатов добиться не удалось.
Начавшиеся в 1936 году опытные пуски не дали положительных результатов: ракета оказалась крайне неустойчива на курсе. Два из четырех пусков завершились полной неудачей: еще в двух, ракета в одном случае выписала мертвую петлю и взорвалась, а в другом, после изначально стабильного полета начала заваливаться на крыло, и в итоге ушла на вираж. Аэродинамика ракеты также оставляла желать лучшего. Кроме того, топливная пара керосин-жидкий кислород не особенно интересовала военных. В результате, в 1937 году работы над ракетой “216” были прекращены.
КРЫЛАТАЯ РАКЕТА ОБЪЕКТ 212 (06/4)
Еще до завершения работ по ракете “216”, Королев предложил разработать новую, более совершенную крылатую ракету, в которой были бы учтены все недостатки предшественницы. Этот проект получил индекс “212” (иногда – “06/4”) и рассматривался уже как прообраз будущей боевой ракеты. В требования к ней закладывалась “возможность наиболее легкого и быстрого развития в дальнейшем ракет аналогичного типа в боевой образец”, а также транспортировки на грузовиках, быстрая сборка на позиции и другие черты, уже более свойственные боевой ракете, нежели экспериментальному прототипу.
Конструкция ракеты “212” была серьёзно переработана в пользу упрощения и улучшения аэродинамики. Она имела простой цилиндрический фюзеляж с коническим головным обтекателем и низкопланное, сравнительно тонкое крыло. Хвостовое оперение имело обычную компоновку с вертикальным и горизонтальными стабилизаторами, на которых размещались рулевые плоскости.
Главным отличием от “216” была двигательная установка. На “212” Королев совершил довольно редкий для себя радикальный отход от жидкого кислорода, в пользу более стабильного и легкого в обращении окислителя – азотной кислоты. Это было связано именно с рассмотрением ракеты как прообраза боевой системы: жидкий кислород был чрезвычайно неудобен в транспортировке и применении.
В качестве двигательной установки на ракете “212” использовался ракетный двигатель ОРМ-65, созданный Реактивным Институтом под руководством В.П. Глушко. Он работал на керосине и азотной кислоте и развивал максимальную тягу до 1700 Н. Трубчатые баки для азотной кислоты (три) и керосина (один) располагались в плоскости крыла ракеты. Подача топливных компонентов осуществлялась вытеснением их сжатым воздухом из четырех баллонов в корме. Эти же баллоны также подавали сжатый воздух для работы пневматической системы рулей.
Стабилизацию ракеты на курсе осуществлял трехплоскостной автопилот ГПС-3 конструкции Пивоварова, включавший два гироскопа и барометрический высотомер, управлявшие при помощи пневматической сервосистемы машинками рулей высоты и направления. Механика автопилота размещалась в центральной части фюзеляжа ракеты. Органами управления служили вертикальные и горизонтальные рули на хвостовом оперении.
Автопилот ГПС-3
В головном обтекателе ракеты “212” должна была размещаться полезная нагрузка (боевая часть весом до 30 кг), но испытательные ракеты вместо нее несли парашютную систему. Механический таймер отсчитывал время после запуска, и в расчетный момент высвобождал взведенную пружину, которая откидывала носовой обтекатель и выпускала парашют. Мягкая парашютная посадка позволяла тщательно изучить ракету после запуска, учесть выявившиеся дефекты и недостатки.
Запуски “212” осуществлялись с той же 60-метровой рампы, что и у предшественницы. Боевые ракеты должны были запускаться с укороченной сборной направляющей, с помощью более мощных разгонных тележек. Кроме того, рассматривалась возможность воздушного пуска ракеты “212” с борта тяжелого бомбардировщика ТБ-3: для этого предполагалось создать отдельную модель ракеты, с вертикальным оперением под фюзеляжем.
Чертеж внутреннего устройства ракеты 212
Летные испытания ракеты “212” начались в январе 1939, после длинной серии (более 100) стендовых и макетных испытаний. Были проведены два пуска, увенчавшихся относительным успехом: двигатели, разгонная система и управление сработали без нареканий, но в полной мере полетную программу выполнить не удалось. Первый полет прервался на высоте 250 метров из-за преждевременного срабатывания парашютного устройства. Во втором случае, ракета уверенно держала курс на начальной стадии активного полета, но затем начала все сильнее отклоняться в сторону, пока не потеряла устойчивость.
Ракетные салазки для запуска
Дальнейших пусков ракет “212” не проводилось. Причины точно не известны: считается, что это может быть связано с арестом Королева в 1938 году и нежеланием его преемников поддерживать “токсичную” программу, не обещающую вдобавок немедленного результата.
Следует, однако, понимать: эти ракеты не являлись “стратегическим” оружием, и не были “предшественниками” Фау-1 и Фау-2. В представлении советских военных, они были вполне себе тактическими средствами, призванными решать задачи на поле боя. Основной задачей этих ракет виделось применение как аналогов тяжелой дальнобойной артиллерии – обстрел тылов противника с больших, но не стратегических, дистанций. Даже со всем “обозом” из ракет, пусковой рампы, заправочных машин и аппаратуры установки автопилота, ракетная батарея явно получалась куда мобильнее, чем тяжелое железнодорожное орудие.
Макет ракеты 212 в музее
В условиях господства неприятеля в воздухе (как большую часть 1941 года), или просто нелетной погоды, батареи крылатых ракет вполне могли стать “заменителем” авиации. Примечательно, что к такому же выводу в 1945 пришли американцы. После тяжелых потерь в Арденнской Операции, понесенных во многом потому, что немцы подгадали наступление к периоду нелетной погоды, Эйзенхауэр начал требовать направить на фронт управляемые ракеты JB-2 (американская “нелицензионная” копия немецкой Фау-1), чтобы использовать их как эрзац-авиацию.
ЗЕНИТНАЯ РАКЕТА ОБЪЕКТ 217
Эти ракеты с твердотопливными пороховыми двигателями поначалу разрабатывались как дешевые и простые ракеты-аналоги для отработки аэродинамики и систем управления ракет с ЖРД. Но затем возникла идея использовать имеющиеся наработки как прототипы для будущих управляемых ракет “земля-воздух” (интересно отметить, что одна из первых американских корабельных зенитных ракет, RIM-2 “Терьер”, была создана на основе испытательной ракеты-прототипа для совершенно другой программы).
Ракеты 217/II (слева) и 217/I (справа)
По техническому заданию, они должны были иметь твердотопливный двигатель (чтобы свести к минимуму время предстартовой подготовки), и не рассчитывались на долгий планирующий полет после выгорания топлива. Зато от ракет требовалась максимальная устойчивость на курсе во время активного полета.
* Ракета «217/I» была выполнена по нормальной самолетной схеме, с хвостовым оперением и управлялась с помощью элеронов на крыльях. Она имела длину 2,27 метра и размах крыла 2,2 метра. Наклонная дальность полета по проекту составляла около 7 км.
Предположительно, 217/I на стартовой тележке
* Ракета «217/II» была бесхвостым аппаратом каплевидной формы, с Х-образным симметричным крылом, способным обеспечивать одинаковую подъемную силу в любом направлении. Управлялась она с помощью рулей на крыльях. Длина ракеты была 2,2 метра, размах крыла – 0,78 метра.
Ракета «217» на стартовой рампе
Любопытно, что на некоторых фотографиях, макеты «217» обеих типов приводятся с вертушкой на носу – по-видимому, в качестве боевой части предполагалось использовать обычные легкие фугасные авиабомбы. Однако, возможно также, что вертушка была связана с таймером парашютной системы, и предназначалась для выброса парашюта после заданного числа оборотов.
На испытаниях в 1935-1936 году, прототипы ракет обеих типов запускались с наклонной направляющей, смонтированной на лафете от зенитного орудия. Ракеты «217/I » нормальной аэродинамической схемы продемонстрировали слабую устойчивость на курсе, уже после 1 км полета отклоняясь более чем на 100 метров и переходя в вираж. Ракеты «217/II» продемонстрировали себя значительно лучше, стабильно удерживаясь в плоскости запуска, и достигая скорости около 260 м/с и высоты полета до 3300 метров.
На основе ракеты «217/II» предполагалось разработать управляемую зенитную ракету. Наведение ее должно было осуществляться путем автоматического удержания ракеты в луче зенитного прожектора, с помощью системы чувствительных фотоэлементов: луч прожектора сопровождал цель, и ракета “поднималась” бы по лучу прямо к цели. Применять ракету можно было бы и ночью, и днем – яркий луч прожектора был достаточно хорошо различим для фотоэлементов и при дневном свете.
Проект не был реализован, поскольку Институт Телемеханики – ответственный за разработку системы управления – не выполнил поставленной задачи, и не факт, что даже приступал к ее выполнению. Дальнейшего развития ракеты проекта «217» тоже не получили.
АВИАЦИОННАЯ РАКЕТА ОБЪЕКТ 301
Ближе всего к боеспособному образцу продвинулись работы над радиоуправляемой ракетой “301”. В отличие от предыдущих ракет, эта предназначалась для запуска не с наземной установки, а с самолетов – в первую очередь, с тяжелых бомбардировщиков ТБ-3, оснащенных соответствующей аппаратурой управления.
Основным назначением “воздушной торпеды 301” виделась защита тяжелых бомбардировщиков ТБ-3 от нападения истребителей противника. В то время, такое решение выглядело вполне логичным – оснастить тяжелый (способный нести аппаратуру управления) бомбардировщик дальнобойным оружием, которое позволит ему поражать на дальних подступах неприятельские перехватчики. Также предполагалось применение “301” по наземным целям, в качестве тактического оружия высокой точности.
Реконструкция ракеты «301»
По конструкции, ракета “301” была прямым развитием ракеты “212”: она имела аналогичную конструкцию и компоновку. Главным отличием было расположение крыла и хвостового оперения. Ракета “301” была высокопланом, с крылом, расположенным над фюзеляжем, и вертикальным стабилизатором под корпусом. Такое расположение оперения было выбрано из соображений подвески ракеты под крыло самолета-носителя.
Ракета “301” была первой ракетой Королева, на которой предполагалось установить командное радиоуправление. Разработкой системы управления ракетой должно было заниматься КБ Шорина. Согласно описанию, ракета должна была выполнять команды “правый поворот”, “левый поворот”, “выше”, “ниже” и “подрыв боевой части”. Команды, по-видимому, задавались акустическими тонами и транслировались на несущей частоте (во всяком случае, такое решение было классическим для изделий Шорина). Оператор на борту самолета-носителя визуально отслеживал полет ракеты, и командами наводил ее в цель, а в момент наибольшего сближения, отдавал команду на подрыв.
Ракета 301 на стенде
Однако довольно быстро стало ясно, что ручное наведение ракеты на маневрирующий истребитель в 5-10 километрах от носителя просто неработоспособно. На такой дистанции, оператор (даже при помощи оптики) не мог “на глаз” адекватно определить относительное положение ракеты и цели, и их взаимное смещение. Подрыв боевой части в нужный момент тоже оказался нереален: никакая оптика не могла бы выдавать расстояния до ракеты и цели с такой высокой точностью и скоростью, чтобы оператор успел точно в нужную долю секунды нажать на кнопку подрыва.
В качестве возможного решения проблемы, рассматривались два подхода:
* Телеуправление – наведение ракеты через смонтированную на ней телекамеру, передающую изображение на экран оператора. Управление самой ракетой оставалось командным.
* Фотоконтрастное самонаведение – ракету предполагалось оснастить автономной фоточувствительной ГСН, отслеживающей контрастное пятно самолета на монотонном фоне неба. Командное управление при этом не требовалось (хотя возможным оставался командный подрыв при сближении с целью).
Однако, любые подобные системы нужно было бы разрабатывать с нуля, привлекая для этого занимавшиеся электроникой институты и КБ. Создание для “301”компактной (и надежной) телекамеры, или же действующей головки самонаведения, само по себе стало бы масштабным и долговременным проектом – причем совершенно не зависящим от хода работ, над, собственно, самой ракетой. Кооперация же никогда не была сильной стороной советской военной промышленности.
Применение же ракеты по наземным целям, хотя и было возможно и с существующей системой командного наведения, наталкивалось на небольшой вес предполагаемой боевой части. Осколочно-фугасная БЧ весом менее 50 кг имела слишком небольшой радиус поражения, чтобы при реально достижимой точности попадания, надеяться на эффективное разрушение цели. На прямое же попадание, вполне естественно, полагаться можно было не всегда. Увеличение же веса боевой части было тоже невозможно: для этого пришлось бы полностью перепроектировать всю ракету (и отказаться от противовоздушного применения).
На подвеске под ТБ-3 (макет с пороховым двигателем)
Тем не менее, ракета “301” поступила на испытания в начале 1937 года. На первой стадии, проводились только бросковые пуски массогабаритного макета с упрощенной конструкцией – пороховым двигателем – с наземной пусковой установки. Испытания прошли сравнительно успешно.
На второй стадии, проводились уже запуски ракет, оснащенных ЖРД, с наземной пусковой установки. При этом выявилась проблема: недостаточная устойчивость ракеты по крену.
На третьей стадии, были проведены пуски массогабаритных макетов “301” с пороховым двигателем со специально переоборудованного бомбардировщика ТБ-3. Если эти испытания увенчались успехом, то их можно было считать первыми запусками крылатых ракет с самолета в СССР, а, возможно, и в мире. К сожалению, данных по этим пускам не имеется.
На четвертой стадии, планировались пуски ракет в полной комплектации. Но перейти к ним не успели – система наведения все еще находилась в разработке, и существовала только на бумаге. Из всей системы радиоуправления был готов лишь один исполнительный контур – на подрыв боевой части – который в 1936 году испытали в полете на одном из прототипов ракеты “216”, установив вместо взрывчатки дымовую шашку.
Работы над “301” продолжались, в ожидании готовности системы управления. Но в 1937 году, руководство РНИИ было арестовано по обвинению во “вредительстве”, а в 1938 арестовали и самого Королева. Ему было предъявлено обвинение в том, что он, якобы, знал о бесперспективности разработки “301”, но “с вредительскими целями” настаивал на продолжении работ, отвлекая средства и ресурсы. Пониманием, что негативный результат – вообще-то тоже результат, и что конструкторский опыт ни за какие сэкономленные рубли не купишь, “оптимизаторы” сталинских времен явно не страдали.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ракетные программы РНИИ являются в какой-то мере «больным местом» истории советского управляемого оружия. С одной стороны, были вложены значительные усилия, достигнуты впечатляющие результаты, и верно определены перспективные направления работ. С другой стороны — результатов в виде готовых систем они не дали, и практически никакого влияния на последующую разработку управляемых вооружений в СССР они не оказали.
Причина, как приходится признать, заключалась в слабом межотраслевом взаимодействий. Работы в столь сложном направлении, как создание управляемых ракет, требовали тесно взаимосвязанных исследовательско-конструкторских усилий сразу в нескольких областях: ракетных двигателях, аэродинамике и электронике. «Пересекались» эти области довольно слабо, и энтузиазма вкладываться в сложный и рискованный проект — который вполне может сорваться по вине другого участника — не проявляли.
Необходимо также отметить, что свою негативную роль сыграл и «Сталинский менеджмент». В имевшей место в 1937-1938 довольно истеричной обстановке, неудачные проекты и зашедшие в тупик разработки воспринимались не как нормальная составляющая процесса познания, а как возможное вредительство и намеренное разбазаривание ресурсов. «Оргвыводы» в виде репрессий во-первых нарушали ход работ, а во-вторых, делали сами проекты «токсичными»: преемники репрессированных конструкторов далеко не всегда находили силу духа отстаивать «вредительские» проекты.
ИСТОЧНИКИ
* Авиационная крылатая ракета конструкции С.П. Королева «301» — С. Мороз, «Наука и техника» (2018)
* Королев: факты и мифы — Я. Голованов (1994)
* Развитие крылатых реактивных аппаратов в СССР в 1930-1939 гг. — Е. С. Шестников, Материалы XVIII Международного астронавтического конгресса (1967)
* Реактивная авиация Второй Мировой Войны — М.Е. Козырев (2012)
* С.П. Королев и его дело — Г.С. Ветров (1998)
