«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 09 (16)

Александр Анатольевич Чечин и Николай Николаевич Околелов — выпускники ХВВАИУ, всю свою жизнь посвятили службе в военной авиации, преподаватели Харьковского университета Воздушных Сил, известные историки авиации. Знакомы читателям по публикациям в журналах: «Моделист-Конструктор», «Крылья Родины», «Авиация и время».

Впервой половине прошлого века Советский Союз достиг определенных успехов в разработке ракетного вооружения.

Было принято на вооружение большое количество разных неуправляемых твердотопливных ракет. Наиболее известными из них стали ракеты М-13, использовавшиеся на легендарных установках залпового огня “Катюша”. Считалось, что СССР превосходит другие страны в ракетной области. Но вторая мировая война расставила все по своим местам. Оказалось, что Союз преуспел только в тактических ракетных системах, а первенство в тяжелой ракетной технике принадлежало Германии.

Стремление ликвидировать это отставание привело к появлению постановления Совета Министров № 1017-419 от 13 мая 1946 года по вопросу развития ракетного вооружения.

В нем ставилась задача скопировать немецкие ракеты ФАУ-2 и “Вассерфаль”, с жидкостными ракетными двигателями. На это бросались все людские и финансовые ресурсы.

Другое направление развития ракетной техники — твердотопливные ракеты, становилось второстепенным.

Руководство страны рассматривало их только в качестве тактического средства дополняющего или заменяющего обычную артиллерию. Такой перекос в пользу ЖРД был вызван не только успехами немецких инженеров, но и большим количеством технических проблем, связанных с использованием твердого топлива на больших ракетах.

Например, отсутствием технологии создания стабильно горящих пороховых зарядов диаметром более 600 мм, трудностями управления величиной и направлением тяги пороховых двигателей.

Кроме этого, большинство ученых вообще считало невозможным создание тяжелых ракет с дальностью более 2500 км на твердом топливе, поскольку оно имело низкий удельный импульс по сравнению с топливом для ЖРД.

Неуправляемая твердотопливная ракета "Луна".

Удельный импульс, играющий столь большую роль в ракетной технике, представляет собой величину механической энергии, которая может быть получена из химического топлива для образования тяги. Его можно рассчитать по простой формуле:

I = T∙t/W

где: Т — тяга (кг), t — время горения, W — вес топлива.

Очевидно, что для увеличения удельного импульса (I) необходимо повышать тягу и продолжительность горения, а вес топлива уменьшать. Жидкое топливо идеально вписывалось в это соотношение: большая тяга и продолжительность горения при сравнительно небольшом весе.

Если внимательно рассмотреть таблицу, сразу становится понятно, почему на тяжелых ракетоносителях типа Saturn, Н-1 или “Энергия” использовались жидкие кислород и водород.

Для иллюстрации важности этого показателя можно рассмотреть характер изменения производной дальности полета по удельному импульсу. Оказывается, что для ракеты с дальностью полета 11000 км летящей в вакууме, двигатели которой работают на керосине и кислороде, с удельным импульсом 310 кг. сек/кг, уменьшение удельного импульса на 1 единицу обойдется в 172 км дальности полета.

Теперь можно мысленно заменить жидкое топливо на твердое (при одинаковом весе), а лучшие из твердых топлив того времени имели удельный импульс всего около 150 к г «сек/кг, и подсчитать, насколько упадет дальность. Невозможность создания твердотопливной ракеты дальнего действия будет доказана.

Удельный импульс различных ракетных топлив

_{Состав топлива и окислитель ∙ Тип ∙ I, (кг «сек/кг)}

_{Баллиститный порох ∙ Твердое ∙ 200}

_{Этиловый спирт и кислород ∙ Жидкое ∙ 241}

_{Аммоний перхлорат и полиуретан ∙ Твердое ∙ 266}

_{Аммоний перхлорат, полибутадиенакриловая кислота ∙ Твердое ∙ 280}

_{Красная азотная кислота и несимметричный диметилгидр. ∙ Жидкое ∙ 294}

_{Азотный тетраксид и несимметричный диметилгидразин ∙ Жидкое ∙ 300}

_{Жидкий кислород и керосин ∙ Жидкое ∙ 310}

_{Жидкие кислород и водород ∙ Жидкое ∙ 419}

_{Жидкий фтор и жидкий водород ∙ Жидкое ∙ 440}