Страница 10 из 33
Сославшись на перегрузку своего ОКБ-456, Глушко не взялся за разработку рулевых двигателей. Руководствуясь принципом «спасение утопающих – дело рук самих утопающих», эту работу приняло на себя ракетное ОКБ-1. Только в марте 1957 г., незадолго до пуска первой Р-7, Глушко все-таки согласился на окончательную доводку «рулевиков». С внедрением рулевых двигателей, естественно, отказались от газовых рулей. Так как, отклоняясь на угол до 45", рулевые двигатели центрального блока «поджаривали» боковые блоки, часть их хвостовых отсеков выполнили из жаростойкой стали, зеркальной блестящей поверхностью выделяющейся на корпусе ракеты.
Боковые блоки имели форму, близкую к конической, что определило и соответствующую форму переднего бака окислителя и заднего – горючего, выполненных с обычными полусферическими выпуклыми днищами. В передней части бокового блока находился так называемый опорный конус со сферическим завершением, в середине – короткий межбаковый отсек. В хвостовой части, как и на центральном блоке, располагались два торовых бака (для перекиси водорода и для азота) и двигатель. В качестве органов управления на каждом боковом блоке на стадии эскизного проекта предусматривалось применение одного аэродинамического и трех газовых рулей.
Сопряжение центрального и боковых блоков осуществлялось на двух уровнях. В наиболее широкой части центрального блока один из шпангоутов бака окислителя выполнили в виде силового пояса с четырьмя шаровыми пятами. В эти пяты входили сферические опоры передних конусов боковых блоков, каждая из которых снабжалась пальцем, препятствующим провороту бокового блока относительно продольной оси. Через сферические опоры на пяты центрального блока передавалось усилие от тяги двигателей боковых блоков. При практически равной тяге двигателей меньшая масса боковых блоков определяла то, что в полете они как бы толкали вперед более тяжелый центральный блок. В нижней части боковые блоки крепились к центральному при помощи силовых тяг с пирозамками. Большие усилия через эти тяги не передавались, они обеспечивали только сохранение формы ракеты. В этом состояло основное отличие от первоначального варианта компоновки, в котором основная силовая связь между блоками осуществлялась в районе хвостовых отсеков. В результате большая часть обечаек баков и хвостовой отсек центрального блока оказались разгруженными от мощных сжимающих нагрузок, грозящих потерей устойчивости конструкции.
Обеспечивая простое решение ряда сложных проблем, пакетная схема была сопряжена и со значительными трудностями при обеспечении безударного разделения ступеней. К середине 1950-х гг. подобную задачу уже решили на некоторых зенитных и крылатых ракетах, но при этом для отвода отработавших боковых ускорителей использовались мощные аэродинамические силы. На «семерке» при реализации этого процесса задействовались газодинамические устройства.
После выработки почти всего топлива боковых блоков их двигатели переводились в режим малой тяги, а нижние стяжки пакета разрывались пирозамками. Тяга двигателя бокового блока создавала момент, отводящий его хвостовую часть от центрального блока, что в результате исключало возможность соударения на этом уровне. По мере падения тяги своего двигателя боковой блок начинал отставать от центрального, и сферические опоры выходили из зацепления. По этому признаку выдавалась команда на вскрытие сопла в верхней части бокового блока, через которой начинал истекать азот наддува бака окислителя. Под действием тяги этого сопла передняя часть бокового блока отходила от центрального более энергично, чем хвостовая.
Боковые блоки, развернувшись носками от центрального блока, на остаточной тяге своих основных двигателей удалялись от него. При хорошей видимости процесс отделения первой ступени визуально просматривался со стартовой позиции. Следы в небе от расходящихся в противоположные стороны боковых блоков прозвали «крест Королева».
На этапе выпуска эскизного проекта предусматривалось осуществлять пуск ракеты с устройства, по типу близкому к традиционному стартовому столу, с опиранием на хвостовые отсеки боковых блоков. Сборку пакета предполагалось осуществлять непосредственно на стартовой позиции, хотя прорабатывался и вариант сборки в монтажно-испытательном корпусе с последующим вывозом ракеты на старт в вертикальном положении – так, как спустя десятилетие американцы осуществляли сборку и транспортировку своего суперносителя «Сатурн-5».
Для обеспечения приемлемой точности на многократно увеличенной дальности стрельбы межконтинентальную ракету, как и ее предшественницу Р-5, должны были оснастить комбинированной системой управления – автономной с радиокоррекцией как по дальности, так и в боковом направлении.
В дальнейшем выяснилось, что наземные пункты радиоуправления нужно было отнести почти на 250 км от старта и более чем на 500 км друг от друга. Для обеспечения работы каждого из двух наземных пунктов радиокоррекции потребовалось 15 грузовиков – «КУНГов». Требования по разнесению этих пунктов и стартовой позиции на значительные расстояния определили выбор не вполне удобного места испытаний «семерки».
Автономная бортовая аппаратура включала гирогоризонт, гировертикант и ряд других гироскопических и маятниковых приборов, установленных на корпусе приборного отсека. Гиростабилизированные платформы вошли в практику отечественного ракетостроения позже.
После выпуска эскизного проекта основные технические решения по ракете были пересмотрены прежде всего в части двигательной установки. Столкнувшись, как и ранее при работах по 100- тонному двигателю для ракеты Р-3, с угрозой высокочастотных колебаний, В.П. Глушко счел за благо перейти от однокамерной на четырехкамерную схему, тем более что полуторакратное утяжеление ракеты требовало соответствующего повышения тяги. Возможности форсирования РД-105 и РД-106 были не безграничны, что оправдывало переход к новым двигателям. Применение четырехкамерной схемы обеспечило не только желательное для предотвращения высокочастотных вибраций уменьшение размеров камеры сгорания, но и укорочение двигателя в 1,7 раза по сравнению с однокамерным прототипом.
Вместо снижающих удельную тягу трех газовых рулей на каждом из боковых блоков установили сначала по три, а позднее – по две рулевые камеры тягой по 2,5 т. На каждом из боковых блоков размещалось и по одному аэродинамическому рулю, как это предусматривалось в эскизном проекте. Таким образом, на двигателе центрального блока РД-108 (изделие 8Д75) установили четыре такие камеры, а на боковых РД-107 (8Д74) – по две. Как четыре основные, так и две (либо четыре) рулевые камеры запитывались топливом от одного турбонасосного агрегата, работавшего (как и на «Фау-2») на продуктах разложения перекиси водорода.
В целом двигательные установки всех пяти блоков ракеты насчитывали 32 камеры. Такая сложность создавала дополнительные предпосылки к отказам. Процесс включения двигателей нельзя было «пускать на самотек», он осуществлялся последовательно, в несколько этапов. Особую опасность представляла разновременность выхода на режим двигателей боковых блоков на этапе отрыва от стартовой системы, за элементы которой могла задеть наклонившаяся ракета. Поэтому двигатели поэтапно выходили на различные режимы тяги. Каждый этап начинался только после подтверждения успешной отработки предыдущего.
Воспламенение всех 32 камер производилось по одной команде. Вначале предусматривалось применение химического зажигания, но затем перешли на использование вставленных в камеры пирозапальных устройств. В течение нескольких секунд с начала подачи топлива самотеком двигатель работал на так называемой предварительной ступени тяги. Далее, с началом подачи перекиси водорода, начинали раскручиваться турбонасосные агрегаты двигателей боковых блоков, которые переходили с предварительной на первую промежуточную ступень тяги, составлявшую 73% от номинальной величины – главной ступени тяги. При этом суммарная тяга всех двигателей еще не превышала веса ракеты, которая оставалась неподвижной. Только через 10-15 с после воспламенения завершался выход всех двигателей боковых блоков на первую промежуточную ступень, при которой их тяга практически уравнивалась.