Янгель: Уроки и наследие - Лев Андреев

В Институте металлокерамики и спецсплавов было разработано теплозащитное покрытие, получившее название АТП-1. Основой покрытия являлась фенолформальдегидная смола ЛБС-4 и тугоплавкие наполнители из нитридов бора, кремния и карбида кремния.

Покрытия АТП-1 и ТП-12 КТ предполагалось использовать для защиты боковой поверхности головных частей ракеты Р-14 и Р-16. По сравнению с асботекстолитом АТ-1 предлагаемые покрытия отличались более высокой эффективной энтальпией, то есть энергией, идущей на разогрев и разрушение материала. Была разработана технология нанесения новых покрытий на первые головные части. При этом возникли определенные трудности по реализации технологического процесса формирования покрытия. Вместо традиционно использовавшегося вакуумного метода по рекомендации Института металлокерамики и спецсплавов был разработан гидроавтоклавный способ. В промышленности в то время подобные автоклавы еще не выпускались. Для реализации же предложенного способа нанесения покрытия необходимо было спроектировать и изготовить оснастку, в которой весь процесс должен был проходить при температуре порядка 150 оС и давлении 5-12 атмосфер в среде глицерина. Кроме того сложным оказался вопрос обеспечения герметичности стыков приспособления с помощью резиновых прокладок.

Возникшие трудности были преодолены, технология нанесения покрытия освоена. Однако предложенные покрытия постигла судьба их предшественника — первого теплозащитного покрытия ТМП-2, как впрочем и других ТЗП на минеральной основе.

В процессе отработки выяснилось, что наличие порошкообразных наполнителей (окислов, карбидов, нитридов и других) приводило к охрупчиванию материала и, как следствие, склонности к образованию трещин. Причина была на поверхности. Трещины инициировались слишком разными коэффициентами линейного расширения, приводившими при изменении атмосферных условий к образованию температурных напряжений и нарушению прочности покрытия.

При решении судьбы покрытия АТП-1 возникла курьезная ситуация.

Для обсуждения создавшегося положения созвали специальное совещание, на котором присутствовал директор Института металлокерамики и спецсплавов И.Н. Францевич. Будучи весьма эрудированным человеком и большим специалистом, он в своем сообщении дал научное обоснование возможных причин возникновения дефектов и высказал ряд предложений по возможности их устранения.

Когда же в качестве одной из причин появления трещин в обмазке он назвал влияние колебаний температуры в цехе (события развивались летом), М.К. Янгель со свойственным ему тактом и доброжелательностью, приветливо улыбнувшись докладчику, предложил:

— Иван Никитович! Если для устранения причин трещинообразования нужно будет поставить кондиционер, то мы это сделаем. Но Вы должны быть уверены.

Такой простой репликой Главного, по свидетельству инженера В.В. Еремеевой, курировавшей от конструкторского бюро работы института по этому покрытию, вопрос был исчерпан при полном взаимопонимании обеих заинтересованных сторон. Фактически это был приговор, как уже было сказано выше, направлению разработки теплозащитных материалов для боковой поверхности головных частей на кремнеземно-силикатной основе. Впрочем, к кремнеземам все же еще вернутся, но уже на другой — на тканевой основе.

Так произошло восстановление "репутации" асботекстолитового покрытия, механические свойства ткани которого показали полную "совместимость" с металлом несущего корпуса. Отныне он станет основным материалом, обеспечивающим надежную защиту конструкции не только головной части боевой ракеты, но и любого спускаемого аппарата от действия температуры плазмы, в которой происходит движение при прохождении плотных слоев атмосферы.

В дальнейшем требования к теплозащитному материалу боковой поверхности головной части непрерывно повышались, что приводило к его постоянному совершенствованию. Связано это было с разработкой средств преодоления противоракетной обороны противника, диктуемых защитой головных частей от радиолокационного и оптического обнаружения и повышением стойкости их к воздействию поражающих факторов ядерного взрыва. Так, например, на начальном этапе создания многофункциональных покрытий при проектировании головных частей для ракеты Р-36, на которых впервые были установлены средства преодоления противоракетной обороны противника, ВИАмом совместно с КБ "Южное" было также впервые в отечественной практике разработано ТЗП, обеспечивающее защиту от радиолокационного обнаружения. В покрытии в качестве основного материала использовался асботекстолит АТ-1 на основе теплостойкого связующего ФН. Для придания требуемых свойств был введен подслой разреженного лавсанотекстолита РЛТ, ацетиленовая сажа, интерферирующие прокладки из стеклоткани Э-0,06, газифицированная ткань с определенным омическим сопротивлением.

Покрытие обеспечивало воспроизведение необходимых радиотехнических свойств и тем самым выполнение требований по радиозащите. При проектировании ракет следующих поколений на основании многолетних исследований для защиты боковой поверхности головной части были созданы сложные многофункциональные покрытия, включающие теплоизоляционный подслой, основную теплозащиту, с минимальной динамической жесткостью, сохраняемый и разрушаемый демпфирующие слои, структуры радиопоглощения интерферационного типа, слои оптической защиты и поглощения сверхжесткой части рентгеновского излучения.

Одно только перечисление выполняемых теплозащитным покрытием функций говорит о том, насколько сложна была его структура. Но именно это и обеспечило создание совершенных корпусов головных частей и боевых блоков разделяющихся головных частей и выполнение основной задачи — доставку заряда в заданную точку цели.

Одновременно с совершенствованием ТЗП для боковой поверхности корпуса происходила и отработка материала теплозащиты для наиболее нагруженного узла головной части — наконечника. Во время движения на атмосферном участке свободного полета он воспринимает не только основные тепловые потоки, но и аэродинамическое давление, в десятки раз превышающее давление, действующее на боковую поверхность.

На ракете Р-12 в качестве материала наконечника был использован графит как один из наиболее термостойких из существующих в природе тугоплавких материалов. Он обладает достаточно высокой механической прочностью, возрастающей с повышением температуры. Ранее графит с успехом применялся на королевских ракетах.

Однако графит обладает высокой теплопроводностью, что делает невозможным использование его для наконечников межконтинентальных баллистических ракет. Для притупленных наконечников головных частей ракет Р-14 и Р-16, обеспечивающих снижение теплового потока, на боковую поверхность ЦНИИмашем и ленинградским Всесоюзным институтом огнеупоров были разработаны новые материалы в виде высоконаполненных пластмасс — ТН-38 и ТН-38М. Однако эти материалы имели ряд существенных недостатков — неоднородность по плотности, склонность к отслоению от несущей металлической арматуры, подверженность механическим повреждениям. Вдобавок требовали очень сложную технологию изготовления.