В США первыми оценили преимущества твердото пливных ракет. Ракета «Титан-2» была первой и един ственной жидкостной межконтинентальной боевой ра кетой (МБР) США и последней из боевых ракет с ЖРД. Огромные ресурсы были привлечены для разработки новых рецептур твердого топлива и уже в скором вре мени были созданы крупногабаритные маршевые твер дотопливные ракетные двигатели (РДТТ) для морского комплекса «Поларис» и МБР наземного комплекса «Ми нитмен». В это время в Советском Союзе были достигнуты первые успехи в создании жидкостных межконтинентальных ракет. Однако необходимость развития твердотопливного направления также была очевидной.

 

Конструкция двигателя на твердом топливе, на пер вый взгляд, проста — он состоит из корпуса (камеры сгорания) и реактивного сопла. Газ, образовавшийся в результате сгорания топлива, имеет скорость, превышающую скорость звука. В результате возникает реактивная сила, которую еще называют тягой. Тягу твердотопливных двигателей невозможно контролировать, после зажигания топлива двигатель нельзя отключить или запустить заново. Поэтому у проектировщиков ракет с использованием твердотопливного двигателя основная задача — научиться управлять процессом горения твер дого топлива, поскольку твердое топливо быстро прогорает, т. е. двигатель имеет малое время работы.

 

Для создания твердого топлива, обладающего требуемыми характеристиками, необходима была всесторонняя поддержка государства. В 1957 г. Советское правительство приняло постановление об обеспече нии развития твердотопливного направления в стране. Широкомасштабные работы по созданию твердого (смесевого) топлива возглавил Госу дарственный институт прикладной химии, руководимый В. С. Шпаком. Были подключены Государственные комитеты СССР по химии, авиационной и оборонной технике, Академия наук СССР, институты, конструкторские бюро, заводы. Поиски рецептов и разработка техно логии промышленного производства составных твердого топлива развернулись по всей территории СССР.

Пусковая установка РТ-20П (8К99) на параде в Москве
Пусковая установка РТ-20П (8К99) на параде в Москве

В КБ «Южное» первые проекты с использо ванием твердотопливных двигателей в боевых ракетах относятся к 1958 г. Для создания мало габаритной твердотопливной ракеты были ор ганизованы научно-исследовательские работы с экспериментальной отработкой. По техниче скому заданию Министерства обороны СССР требовалось создать ракету на твердом топли ве со стартовой массой порядка 25 т. К рабо там были подключены смежные организации, НИИ. Проведенные научно-исследовательские работы показали, что в заданные параметры по весу и дальности полета при достигнутой энергетике твердого топлива уложиться было невозможно. Однако проектанты предложили оригинальное решение — создать двухступенчатую малогабаритную МБР комбинированного типа с РДТТ на первой ступени и ЖРД на второй ступни. Применение ампулизированной жидкостной вто рой ступени позволяло сохранить все основные преимущества твердотопливного двигателя и в то же время ввести стартовую массу ракеты в допу стимые пределы. Такую комбинированную ракету можно было использовать в составе подвижного комплекса на гусеничном ходу, а впоследствии, с усовершенствованием характеристик твердого то плива, можно было заменить жидкостную ступень на твердотопливную.

 

В декабре 1964 г. был выпущен эскизный проект мобильного ракетного комплекса РТ-20П на гусе ничном ходу с комбинированной малогабаритной МБР 8К99, размещенной в транспортно-пусковом контейнере. Ракета была выполнена по тандемной схеме. Основу первой ступени составлял твердо топливный двигатель 15Д15, созданный в КБ «Юж ное». В двигателе была применена совершенно новая в то время конструкция четырех поворотных управляющих сопел и принят оригинальный способ создания стабильного и длительного режима ма лой тяги для обеспечения требуемых параметров разделения ступеней. Для улучшения аэродинами ческих характеристик на активном участке полета головная часть (ГЧ) оснащалась сбрасываемым наконечником, выполненным в виде острого кону са. Этот конструктивный прием создания аэроди намических обтекателей с изменяемой геометрией наконечника получил дальнейшее развитие и при менялся в последующих разработках КБ «Южное».

Старт ракеты РТ-20П
Старт ракеты РТ-20П

 

Впервые в РТ-20П был применен транспортно пусковой контейнер (ТПК) для ракеты. Контейнер обеспечивал удобство эксплуатации в составе мо бильного комплекса. При старте ракеты ТПК уста навливался в вертикальное положение, верхняя крышка ТПК отделялась и уводилась в сторону специальным пороховым ракетным двигателем. Была предложена оригинальная схема старта ра кеты из ТПК, которая впоследствии получила на звание «минометный» старт.

 

Самоходные установки с макетами ракет РТ-20П были показаны на военном параде в Москве 7 но ября 1967 г. Новое оружие американцы окрестили «железной девой», оценив созданное сочетание из ящества и мощи. Они с трудом поверили, что эта ра кета имеет межконтинентальную дальность полета. Разработка первого в мировой практике меж континентального мобильного грунтового ракет ного комплекса РТ-20П — одна из ярких страниц в истории КБ «Южное». Создание первой твердотопливной ракеты 8К99 положило начало новому на правлению работ КБ «Южное». И хотя ракетный комплекс по ряду причин не был принят на вооружение, наработанные при его создании и проверенные в натурных условиях конструктор ские и технологические решения были в дальнейшем использова ны при разработке новых поко лений боевых ракет. Некоторые из них стали классикой мирового ракетостроения, намного опере див свое время.

Маршевый ЖРД 15Д12второй ступени МБР 8К99
Маршевый ЖРД 15Д12 второй ступени МБР 8К99

Разработка стратегических ракет на твердом топливе в начале 70-х гг. в США уже занимала приоритетное направление, в котором были достигнуты значительные успехи. Еще в 1965 г. была принята на вооружение твердотопливная МБР «Минит мен-2» с дальностью полета бо лее 11 тыс. км.

Твердотопливный маршевый двигатель 15Д15 первой ступени МБР 8К99
Твердотопливный маршевый двигатель 15Д15 первой ступени МБР 8К99

В 1970 г. введена в строй МБР «Минитмен-3», оснащенная трехблочной разделяющейся головной частью с блоками индиви дуального наведения с дальностью стрельбы более 12 тыс. км. По программам Минобороны США к середи не 1975 г. планировалось иметь на боевом дежурстве (БД) 450 ракет «Минитмен-2» и 550 ракет «Минитмен-3». Кроме того, в начале 70-х гг. было принято решение о разработке МБР, значительно превосходящей по бое вой эффективности все предыдущие за счет увеличения числа и мощности боевых блоков и точности стрельбы. Ракета получила претенциозное название Peacekeeper («Хранительница мира»), но обычно рекламировалась в печати под индексом МХ. При создании этой ракеты учитывались все новейшие мировые разработки, все принимаемые технические решения тщательно ана лизировались и оптимизировались. В результате была создана лучшая из всех американских твердотоплив ных ракет.

Компоновочная схема ракеты Р-20П
Компоновочная схема ракеты Р-20П

Конечно, разработка такой ракеты и ее тактико-технические характеристики привлекли внимание советского руководства. Учитывая отставание советской твердотопливной технологии от американской, создать ракету аналогичного класса было очень трудной задачей. На государственном уровне были предприняты меры по развертыванию дополнительных производственных мощностей, развитию сырьевой базы и другие меры в обеспечение развития этого направления.

 

Активное участие в опытно-конструкторских работах приняло КБ «Южное» как один из основных разработчиков стратегических ракет. В течение 1966–1973 гг. были разработаны проекты по ракетным комплексам РТ-21 и РТ-22 с твердотопливными ракетами 15Ж41 и 15Ж43.

 

Трехступенчатая ракета 15Ж41 ракетного комплекса РТ-21 со стартовой массой 36 т разрабатывалась для трех видов базирования — шахтного, грунтового и же лезнодорожного. Был выполнен эскизный проект, но дальнейшие работы были остановлены в связи с изме нением требований Заказчика. Решением ВПК в 1968 г. КБ «Южное» была поручена разработка аванпроекта комплекса РТ-22 с ракетой 15Ж43. При этом стартовая масса разрабатываемой ракеты должна определять ся, исходя из габаритов шахтных пусковых установок стоящих на вооружении ракет РТ-2 и УР-100, а также с учетом возможности создания подвижного комплекса железнодорожного базирования. Исходя из этой поста новки, стартовая масса ракеты 15Ж43 составляла 70 т при дальности стрельбы 11 тыс. км.

 

Для этой ракеты впервые в истории отечест венного ракетостроения был разработан марше вый твердотопливный двигатель первой ступени с массой моноблочного заряда более 40 т (двигатель 15Д22). В его конструкцию был заложен ряд про грессивных технических решений. Результаты работ КБ «Южное» по комплексу РТ-22 с ракетой 15Ж43 были доложены руководству страны и получили одобрение. Решением ВПК в 1969 г. КБ «Южное» поручалось создание железнодорожного комплекса с ракетой 15Ж43 для проверки его эксплуатацион ных и боевых качеств. В обеспечение выполнения этих заданий была проведена экспериментальная отработка двигателя 15Д122, а также эксперименты по созданию железнодорожного комплекса. Эскиз ный проект был выполнен, но в связи с изменением технического задания на разрабатываемый ракет ный комплекс и его оснащение кооперации было поручено перейти к полномасштабной разработке новых стратегических твердотопливных ракет большей (до 100 т) массы — РТ-23, с ракетой 15Ж44 стационар- ного и 15Ж52 железнодорожного базирования.

 

В 1973 г. Заказчиком были выданы технические тре бования по комплексу РТ-23 с новой ракетой 15Ж44, оснащаемой разделяющейся и моноблочной головными частями. При этом для первой ступени ракеты 15Ж44 предполагалось использовать двигатель 3Д65, который предназначался и для ракеты морского базирования 3М65, разрабатываемой КБ машиностроения (Глав ный конструктор В. П. Макеев). Требование унифика ции двигателя создавало дополнительные трудности, но необходимые компромиссные проектные решения были найдены. В результате в КБ «Южное» был создан твердотопливный двигатель 3Д65, который позволил производить пуски ракеты 3М65 как с надводного, так и с подводного (глубиной до 55 м) положения, а также применялся для стационарной ракеты 15Ж44.

Карданный узел — ключевой элемент системы качания ГЧ ракеты РТ-23
Карданный узел — ключевой элемент системы качания ГЧ ракеты РТ-23

Созданию комплексов РТ-23 руководством страны придавалось большое значение. С 1973 по 1976 гг. со стороны руководящих органов и Заказчика шло постоянное наращивание требований к разрабатываемой твердотопливной ракете и железнодорожному комплексу на ее основе.

 

Основные положения на разработку ракеты 15Ж44 были утверждены на Совете Главных конструкторов в 1976 г. В конструкцию ракеты закладывались самые современные технические решения, применялись новые эффективные смесевые топлива, предусматривалась повышенная стойкость к поражающим факторам ядерного взрыва. Кроме того, с учетом ограничений по До говору ОСВ-2, ограничения вводились и на массо-габаритные характеристики разрабатываемой ракеты. Так, стартовая масса ракеты должна быть до 106 т, а длина в транспортировочном положении не более 21,9 м. Результаты первых проработок были неудовлетвори тельными — реализуемая стартовая масса ракеты существенно превышала заданную, а для отработки двигателей требовалось большое количество испытаний. Но, пожалуй, основная проблема была в неустойчиво сти ракеты при разделении первой и второй ступеней. Даже кратковременный момент неустойчивости (0,1 с) при разделении ступеней приводил к опрокидыванию второй ступени. Требовалось эффективное управление ракетой на протяжении всего полета, сложность которого усугублялась тем, что твердотопливные двигатели нерегулируемы и имеют большой разброс величины тяги, времени их работы, а отсюда — и разброс величин скоростного напора при разделении ступеней. Прорабатывались различные варианты, но в результате был применен принципиально новый способ управления полетом ракеты путем поворота головного отсека в двухстепенном карданном шарнире. Этот способ был запатентован группой изобретателей КБ «Южное». Первые испытания такой модели подтвердили многообещающие прогнозы.

1. Опытная конструкция узла качания.2. Отработка узла качания на стенде
1. Опытная конструкция узла качания.
2. Отработка узла качания на стенде

По результатам проектной оценки этот способ управления был признан технически реализуемым, и в 1976 г. В. Ф. Уткин принял решение о применении его для управления ракетой. В просторечии этот способ управления стал называться «качанием головой». Для его реализации Главный конструктор В. Ф. Уткин сумел создать коллектив энтузиастов и лично контролировал выполнение плана. Основные направления работы возглавляли пять докторов наук, в решении специальных вопросов принимали участие десять кандидатов наук и ведущие специалисты КБ. В. Ф. Уткин, уверенный в перспективности идеи, отстаивал ее на всех уровнях.

Наконечник в надутом состоянии.
2. Наконечник в исходном состоянии
Наконечник в надутом состоянии.
2. Наконечник в исходном состоянии

Применение нового способа управления ракетой позволило решить и некоторые другие технические задачи. На пример, это позволило исключить потери тяги маршевого двигателя на создание управляющих усилий. Благодаря этому возмущения в канале крена были минимальными, что позволило упростить схему управления и управляющие органы.

Отработка процесса надувания наконечника
Отработка процесса надувания наконечника
Основные тактико-технические характеристики ракетного комплекса РТ-20П
 

В конструкцию ракеты 15Ж44 было внедрено много других оригинальных технических решений. Так, было впервые применено миномет ное разделение ступеней. При «го рячем» разделении, которое приме нялось ранее для твердотопливной ракеты, возникли определенные трудности. Минометное разделение ступеней обеспечивалось за счет над дува газом от порохового аккумулято ра давления межступенного объема и поперечного деления переходного отсека удлиненным кумулятивным зарядом. Такая конструкция гаранти ровала безударное разделение сту пеней и обеспечивала максимальную плотность компоновки межступенной части ракеты.

Для сокращения длины ракет были созданы сопла РДТТс телескопическим раструбом
Для соращения длины ракет были созданы сопла РДТТ с телескопическим раструбом

Ракета 15Ж44 имеет оригинальный обтекатель головной части с изменяемой геометрией. Метал лическая гофрированная вставка под действием внутреннего давления, создаваемого специаль ным аккумулятором давления, в полете распрям лялась, приобретая вид конуса вращения. Это позволило уменьшить габаритную длину и поме стить ракету в транспортно-пусковое устройство.

Технические характеристики ракеты 8К99
 

В 1977 г. эскизный проект комплекса с ракетой 15Ж44 был одобрен Советом Главных конструк торов. В решении Совета ГК отмечалось, что по заявленным характеристикам 15Ж44 превосходит ранее разработанные образцы ракет на твердом топливе, а по некоторым характеристикам (массе полезной нагрузки) находится на уровне перспек тивной ракеты США — МХ, хотя по ряду других по казателей (стойкость к ПФЯВ, точность стрельбы, боеготовность) значительно уступает МХ. Этим были определены направления дальнейших ра бот — необходимо было довести уровень совер шенства разрабатываемой ракеты до уровня ракеты МХ.

 

На базе ракеты 15Ж44 в ско ром времени были созданы ракета 15Ж60 шахтного базирования, а так же уникальный боевой железнодо рожный ракетный комплекс (БЖРК) с ракетой 15Ж61, которые мы рассмо трим в следующей статье.

 

 Список использованной литературы

 

  • Призваны временем. Т. 1. От противостояния к международному со трудничеству / под общ. ред. С. Н. Ко нюхова. Днепропетровск : [б. и.], 2004. 768 с. : рис., табл., фотоил.
  • Призваны временем. Т. 2. Ра кеты и космические аппараты Кон структорского бюро «Южное» / под ред. С. Н. Конюхова. Днепропет ровск : [б. и.], 2004. 227 с. : ил.
  • Шестьдесят лет в ракето строении и космонавтике / под ред. А. В. Дегтярева. Днепропетровск : Арт-Пресс, 2014.