Антон Первушин - Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры
Разработка крылатой ракеты «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 прожектора, освещающего цель.
Для разрешения поставленной задачи ракета «217» была выполнена в двух вариантах.
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 свободнонесущего 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.
Носовой отсек предназначался для телемеханических приборов, а в головной части — для взрывчатого вещества. Запуск ракеты предусматривался со специального пускового станка, позволяющего делать грубую наводку на цель.
Вес конструкции ракеты без заряда, телемеханики и боевого груза составлял 82,5 килограмма; с телемеханикой и боевым грузом — 102,5 килограмма. Согласно расчетам, при вертикальном старте ракета могла развить скорость около 260 м/с, выйдя на высоту 3000 метров. Максимальная скорость полета при горизонтальной траектории — 280 м/с, наибольшая горизонтальная дальность (без участка планирования) — до 6800 метров, наибольшая дальность с участком планирования — 32 километра.
Второй вариант ракеты — «217/И» — принципиально отличается от первого и от общепринятых самолетных схем ввиду специфических условий и особенностей. Так как, преследуя подвижную цель, ракета должна быть весьма маневренной и быстро отклоняться от траектории установившегося движения в любую сторону, у «гирдовцев» возникла мысль о схеме ракеты, симметричной в аэродинамическом отношении относительно продольной оси. «217/П» представляла 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 первому варианту. Рули были расположены на конце каждого крыла и соединены специальной системой управления. Максимальная скорость при вертикальной траектории для ракеты «217/П» — 265 м/с, наибольшая высота при вертикальном подъеме — 3270 метров, максимальная скорость полета при горизонтальной траектории — 300 м/с, наибольшая горизонтальная дальность (без участка планирования) — 6835 метров, наибольшая дальность с участком планирования — 19 километров.
Летные испытания ракет производились на Софринском артполигоне под Москвой запуском с пускового станка, представлявшего собой сварную трехгранную ферму длиной 10 метров, имевшую направляющие угольники, по которым при старте скользила ракета. 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 годов параллельно с работами по ракетам «217», что позволило с минимальными затратами получить обширный экспериментальный материал. Наибольшая дальность полета составила у моделей 2 километра при высоте подъема 700 метров, а у ракет «217» — 1 километр при высоте подъема 300–500 метров.
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). Ракета первого варианта «217/1» после старта значительно уходила в сторону от первоначального направления (на дальности в 1 километр до 100 метров), ложилась в плавный вираж, переходивший затем в падение. Ракета второго варианта «217/Н» 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 двигателем. Было отмечено, что симметричная схема ракеты с крыльями малого удлинения обладала гораздо большей устойчивостью по сравнению с другими схемами.
После успешных полетов крылатых ракет Сергей Павлович стал начальником сектора, а потом и целого отдела.
Позднее под его руководством была разработана оригинальная методика испытания ракет, для чего построили специальные стенды и приспособления. Так, Королев и его помощники впервые применили старт ракеты с катапульты.
Для этого ими был построен длинный рельсовый путь, по которому ходила тележка. На ней — пороховые двигатели. Они служили стартовыми ускорителями, разгоняли тележку и установленную на ней стартующую ракету. После отрыва от тележки ракета летела уже под действием тяги собственного двигателя. Ракета набирала высоту в зависимости от запаса топлива на борту, а после выключения двигателя автоматически переводилась в планирование или пикирование на цель.
Большое внимание «гирдовцы» уделяли вопросам управления и стабилизации полета крылатой ракеты. Была даже предложена система самонаведения и заказано оборудование, необходимое для этого. Но, к сожалению, оно так и не поступило в РНИИ.
Непосредственно этими вопросами занимался инженер Пивоваров. По его чертежам были построены несколько гироскопических приборов стабилизации (ГПС). Опробовали эти приборы сначала на пороховых крылатых ракетах. Потом перенесли автоматы на ракеты с ЖРД. Наиболее полно управление с помощью автоматов было применено на ракете «06/4» (или «212»).
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 и так далее.
В последние годы существования РНИИ было сделано еще несколько десятков огневых пусков жидкостных крылатых ракет. Максимальная достигнутая высота подъема составила около километра и дальность полета от 2,5 до 3 километров. При этом следует отметить, что устойчивый полет в плоскости полета был достигнут только в нескольких отдельных случаях: на дальности не более 1000 метров и на высотах 400–500 метров. 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.
Даже первые эксперименты с моделями крылатых ракет убедили Королева в том, что ракетоплан будущего, способный подниматься в стратосферу и выше, должен быть спроектирован на основании других принципов, нежели обыкновенный самолет.
Наиболее детальный анализ существовавших в то время возможностей для создания такого аппарата содержится в выступлении Сергея Королева на I Всесоюзной конференции по применению ракетных аппаратов для исследования стратосферы, состоявшейся 2 марта 1935 года в ЦДКА имени Фрунзе. В этом выступлении Королев впервые четко определил особенности и возможные схемы пилотируемой ракеты, рассчитал ее весовые и летные характеристики.
«Различными изобретателями, — говорил Сергей Павлович, — было предложено в разное время множество всяческих ракетных аппаратов, которые, по мысли авторов, должны были внести переворот в технику. В большинстве своем эти схемы были очень слабо и в собственно ракетной своей части малограмотно разработаны. В последнее время многие предложения сводились к простой постановке ракетного двигателя (на твердом или на жидком топливе) на общеизвестные типы самолетов. Нет надобности много говорить о всей несостоятельности подобного механического перенесения ракетной техники в авиацию».
Тогда же Королев пояснил, что при всем сходстве ракетного и винтового летательных аппаратов есть различие в динамике их полета, траектории и весовых данных. Ракетоплан представлялся Королеву в виде свободнонесущего моноплана с центрально расположенным фюзеляжем и хвостовым оперением на нем. Ракетоплану присущи малый размах, малое удлинение, малая несущая поверхность. Фюзеляж будет иметь значительную длину, и в нем расположатся в основном двигатели и баки, питающие двигательные устройства. Возможно, что крыло также будет использовано для размещения различных агрегатов двигателя и приборов.