Ракеты и полеты в космос

Прекрасным примером по простоте устройства и характеристикам является современная авиационная 127-мм ракета на твердом топливе, известная под названием «Холи Мозес». На рис. 31 изображены три основные части этой ракеты: боевая головка, ракетная часть (ракетный двигатель) и хвостовая часть со стабилизатором.

Рис. 31. 127-мм авиационная ракета "Холи Мозес"

Пороховая шашка в этой ракете имеет при весьма толстых стенках крестообразное сечение, что делает ее очень удобной для серийного производства. Такая форма сечения шашки обеспечивает ровное горение с незначительным отклонением в количестве образующихся газов. Чтобы получить требуемую скорость горения, некоторые участки шашки могут бронироваться полосками из пластмассы, ограничивающими горение. В очень длинных шашках желательно бронировать только ту часть шашки, которая находится ближе к соплу. Это делается для того, чтобы рядом с соплом не образовывалось слишком много газов, которые могут блокировать газы, выделяющиеся в передней части двигателя, и таким образом разорвать двигатель.

В течение некоторого времени исследователи бились над решением одной весьма любопытной проблемы. Известно, что шашки, изготовленные из двухосновного пороха, не всегда безупречны. Они могут, например, иметь внутренние пустоты, которые приводят к тем же отрицательным последствиям, что и трещины в шашках из черного цороха. Обнаружить такие пустоты было нелегко, тем более, что применяемое для стабилизации горения вещество заставляло пороховой заряд темнеть по мере его старения. Поэтому с большой радостью было встречено сообщение о том, что с помощью карбамита шашки можно делать полупрозрачными. Эти шашки было легче проверять, но на испытаниях оказалось, что каждый второй заряд разрывает двигатель. Темные шашки, которые, возможно, имели крупные- пустоты и дефекты, приводили к меньшему количеству взрывов, чем полупрозрачные. Тщательное изучение показало, что при горении полупрозрачной шашки происходит какой-то неизвестный процесс, который был назван «термитным растрескиванием», потому что частично сгоревшие шашки выглядели так, словно их изъели термиты.

Пришлось провести целую серию исследований, чтобы установить, что происходит в этих шашках. Оказалось, что когда шашка горела, то выделялась не только тепловая, но и световая энергия, которая, проникая в виде лучей внутрь прозрачной шашки, абсорбировалась микроскопическими частицами пыли, вкрапленной в порох. Поглощая лучи, эти частицы нагревались до такой степени, что воспламеняли порох, находившийся рядом с ними. В результате образовывались местные очаги горения, которые и приводили к характерному «растрескиванию» пороха, сопровождаемому взрывами. Именно в силу этих обстоятельств в настоящее время все шашки имеют черный цвет.

После того как были решены проблемы размеров шашки, толщины ее стенок, диаметра сопла и другие вопросы, связанные с двигателем, возникла еще одна проблема, проблема стабилизации ракеты на полете. Предыдущая практика показывала, что стабилизировать ракету можно двумя путями. Один путь был подсказан древней стрелой, другой, более современный, — винтовочной пулей. В применении к ракетам эти методы можно назвать соответственно аэродинамической стабилизацией и стабилизацией вращением. Аэродинамическая стабилизация требует создания специальных приспособлений — стабилизаторов в хвостовой части ракеты и зависит от скорости движения ракеты на активном участке траектории.

Стабилизация ракет вращением, впервые примененная Гейлом в XIX веке, может не зависеть от скорости ракеты, если для создания вращательного момента используется энергия истекающих газов. Последнее же достигается одним из двух методов: применением «газовых рулей» в потоке истекающих газов или созданием нескольких сопел, расположенных по окружности ракетной камеры с небольшим наклоном (этот метод немцы использовали в снаряде «Небельверфера»). Второй метод является лучшим, так как «газовые рули» приводят к потере мощности двигателя.

Исследование влияния количества вращательного движения на точность полета ракеты осуществлялось отделом Национального исследовательского комитета по оборонным мероприятиям США, ведавшим разработкой ракетного артиллерийского вооружения. Метод исследования предложил Р. Мэллина, который в то время был занят проектированием ракет для фирмы «Белл Телефон Лэборотрис». Его идея заключалась в том, чтобы запустить ракету без всяких стабилизаторов из вращающейся пусковой трубы. Это давало возможность испытывать одну и ту же ракету при разных вращательных моментах. Предложение было немедленно принято, и была построена специальная пусковая установка, состоявшая из пусковой трубы, установленной на больших шариковых подшипниках,, помещенных в неподвижной трубе. Вся установка имела механизмы вертикальной и горизонтальной наводки, как у обычного орудия. Вращение внутренней пусковой трубы обеспечивалось электромотором мощностью в 1,5 л. с.; она могла вращаться со скоростью 800, 1400 и 2400 об/мин.