Янгель. Уроки и наследие

Кроме разработки их конструкции, что само по себе представляло отдельную проблему, требовалось обеспечить оптимальный режим нарастания давления. Расчеты показали: одним аккумулятором давления это сделать невозможно. Поэтому пришлось предусмотреть второй, включавшийся через определенный промежуток времени после начала работы первого. Применение двухступенчатой схемы позволило обеспечить прогрессивный расход, следивший за увеличением объема, заполняемого газами в процессе выхода ракеты из шахты. В начале отработки ПАДов масса заряда на основании расчетов была определена в 75 килограмм. Но оказалось, что не учтены тепловые потери. И начался длительный процесс отработки: надо делать заряд, а его поставлял подмосковный НИИ, оснастку же для изготовления заряда делали в Днепропетровске. Итак, в конце концов, экспериментальным путем нашли потребную массу. Она оказалась равной 120 килограммам.

Об эффективности работы пороховых аккумуляторов давления свидетельствует такой факт: найденный суммарный вес заряда смесевого твердого топлива легко выталкивал из контейнера массу в 210 тонн со скоростью до 25 метров в секунду на высоту до 15–20 метров.

Однако прежде, чем отрабатывать режим нарастания давления, необходимо было установить величину максимальной перегрузки, возникающей в процессе выброса ракеты из контейнера. Ученые ЦНИИмашиностроения на основании проведенных исследований предлагали принять пятикратное увеличение веса. Анализ показал, что в этом случае сильно перетяжелялся корпус ракеты.

В конце концов, остановились на значении, равном 2,5. Эта перегрузка выбиралась на основе оптимизации по многим параметрам: скорости выхода из шахты, дальности полета, потребной массы для обеспечения несущей способности конструкции. Последнее обстоятельство имело особое значение, поскольку важно было для изготовления корпуса использовать традиционно применяемые материалы и не прибегать к высокопрочным типа специальных сталей.

При запуске ПАДов неизбежно взрывное догорание газов в воздухе, находящемся в чечевицеобразном пространстве, образуемом днищами поддона и контейнера. Эта опасность остроумно исключалась с помощью специальной гибкой разделительной диафрагмы — мембраны, закрепленной на нижнем днище.

В исходном положении диафрагма лежала на нижнем днище. Для перевода ее в верхнее положение, с целью вытеснения атмосферного воздуха, пришлось предусмотреть еще один пороховой аккумулятор давления. По мере нарастания давления пороховых газов диафрагма перекладывалась с нижнего днища к верхнему, вытесняя атмосферный воздух, при этом рабочий объем полностью заполнялся пороховыми газами аккумуляторов давления.

В процессе проработки конструкции вопросы нарастали, как снежный ком. Новые решения порождали, в свою очередь, очередные и новые проблемы. Так обнаружилось, что разделительная мембрана, исключавшая взрывное догорание, в силу собственной нежесткости на изгиб провисала при транспортировке и в процессе заполнения газами перекрывала отверстие для выхода воздуха, который она должна была вытеснять. Потребовалось над выходным отверстием соорудить специальный зонтик, устранявший выявленный недостаток. И это решение тоже было признано изобретением.

Много хлопот доставили ударные нагрузки, действующие на двигательный отсек первой (на конструкторском жаргоне — "хвост") ступени. Причиной были газы ПАДов. Отражаясь от стенок контейнера, они догоняли ракету и создавали дополнительные усилия, приводившие к разрушению "хвоста". Поэтому кривую, обеспечивающую прогрессивный расход газа, пришлось выбирать и с учетом фактических ударных нагрузок. Интенсивность нарастания давления должна была подчиняться противоречивым требованиям: с одной стороны из условий прочности ее следовало выбирать минимальной, но в то же время и такой, чтобы обеспечить достижение необходимой высоты в момент начала работы двигателей.

Остро стоял вопрос о запуске двигателя первой ступени в состоянии невесомости. Главный конструктор двигательной установки В.П. Глушко приводил веские доводы, что в том случае, когда перегрузка становится равной нулю, под действием сил упругости сжатый до этого корпус ракеты начинает "разжиматься". В результате возникают колебания, которые могут инициировать нестационарные колебательные процессы жидкости в топливных магистралях, что может привести к ненормальной работе двигателя. Однако эти опасения не подтвердились.