Пятьдесят лет в космической баллистике

В проблеме «объединения» основное требование — обеспечить надёжность разделения ступеней «пакета». «Пакетная» схема двухступенчатой ракеты, в частном случае состоящей из двух ракет, основной и вспомогательной, предусматривала, что второй ступенью должна быть основная ракета, несущая боевую часть, и к моменту разделения ступеней (отделение вспомогательной ракеты) она должна быть полностью заправлена топливом. Поэтому, если обе, составляющие «пакет» ракеты были одинаковые (например, Р-2) и их двигатели при старте включились одновременно, то перед разделением, когда в баках каждой ракеты останется около половины топлива, его требовалось перелить из вспомогательной ракеты в основную, а затем «отбросить» вспомогательную ракету. Чтобы основная ракета смогла выполнить свою боевую задачу — поражение цели, необходимо было разделение ступеней произвести: во — первых, без механического повреждения основной ракеты, во — вторых, обезопасить «пакет» от возникновения пожара при переливании топлива и, в — третьих, после разделения не допустить у основной ракеты возникновения возмущений, с которыми не справилась бы система управления.

В мою задачу входило рассмотрение различных схем составления «пакета» из одинаковых ракет, оценка обеспечения требований надёжности, в частности, оценка возмущений у основной ракеты после разделения, определение весовых характеристик связей (элементов конструкции, объединяющих отдельные ракеты в «пакет»), а также выбор тех предложений для дальнейшего рассмотрения, которые окажутся наиболее простыми в реализации. Полученные при этом характеристики использовались: Максимовым — для оценки устойчивости полёта «пакета» после разделения, Солдатовой — для определения способов переливания топлива и оценки аэродинамических характеристик «пакета», Колтуновым — для анализа возможностей надёжного старта «пакета».

Схема пакета из трех ракет Р-3, предложенная в 1951 году М. К. Тихонравовым для создания межконтинентальной жидкостной баллистической ракеты в ОКБ-1

Мой анализ набора различных схем «пакета», составленного из двух или трёх ракет (рассматривались в частности реальная ракета Р-2, и проектный вариант ракеты Р-3), проводился методом математического моделирования движения «пакета» при различных схемах разделения. Исследовались такие схемы относительного движения ракет: а) по «направляющим»; б) за счет «расталкивания» их жесткими шарнирными связями; в) за счет динамического развода ракет специальными пороховыми движками; г) за счет крепления на шарнирных пироболтах, а также некоторые комбинации этих вариантов. Полученные результаты обсуждались в ОКБ С. П. Королева с создателями Р-7 в самом начале её разработки.

Надо отметить, что я рассматривал и вариант разделения, аналогичный принятому на ракете Р-7, и дал ему оценку как самого простого и надёжного с точки зрения конструктивного исполнения, но не обеспечивающего высокой надёжности в процессе динамики полёта при отделении вспомогательных ракет. В ряде рассмотренных вариантов (после выключения двигателей вспомогательных ракет и освобождения креплений вспомогательных ракет) основная ракета из?за несимметричного отхода от неё боковых ракет получала недопустимо большие возмущения.

При совместном анализе с конструкторами ОКБ С. П. Королева такой схемы соединения ракет в «пакет» мы к компромиссу не пришли. Однако, видимо, так и должно было быть: я рассматривал вариант создания «пакета» из одинаковых ракет, а сама ракета Р-7 была скомпонована из разноразмерных элементов. Конструкторы ОКБ-1 предложили вариант, который оказался очень надёжным и наиболее простым из всех рассмотренных.

Итак, наши общие усилия завершились разработкой двух вариантов проекта экспериментального «пакета» из трёх ракет: первый вариант — «пакет» из трёх ракет Р-2 с предельной дальностью полёта 1540 км, второй — «пакет» из трёх ракет Р-3 с предельной дальностью полёта порядка 8000 км. Кроме компоновочных схем и описания всех элементов этих вариантов «пакета», мною были составлены и данные о весовых характеристиках связей, «объединяющих» три ракеты в «пакет».

В 1951 году три тома научного отчета, куда вошли разработки всех участников группы М. К. Тихонравова, были представлены в ОКБ-1 С. П. Королёву. Этот отчет содержал совершенно уникальные по тому времени разработки, в частности, методику оптимизации параметров пакета, с использованием которой и были выбраны параметры указанных выше двух вариантов экспериментального «пакета» из трёх ракет.

На базе содержащегося в отчете варианта пакета из трех ракет Р-3, разработанного под руководством М. К. Тихонравова предполагалось создать в ОКБ Королева межконтинентальную баллистическую ракету (см. А. В. Карпенко, А. Ф. Уткин, А. Д. Попов «Отечественные стратегические ракетные комплексы» Санкт — Петербург, 1999, стр. 34.)