Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры - Антон Первушин

В своем выступлении Сергей Павлович указал те узловые пункты в создании ракетоплана, от которых зависит успех всего дела. Первый — создание мощного двигателя на жидком топливе. Именно от решения этой задачи, считал Королев, зависит «осуществление стратосферного полета человека на ракетном аппарате». Второй — создание герметической кабины больших габаритов, что представляет собой серьезную трудность. Третий — создание и эксплуатация «такого громадного высотного аппарата и необычайная трудность работы с громадными количествами жидких газов».

Сергей Павлович рассмотрел пути преодоления этих трудностей. И сделал он это на основе точного расчета, иллюстрируя свои выводы многочисленными графиками. Концентрированное выражение его мысль нашла в приведенных им данных простейшей крылатой ракеты для полета человека в стратосферу при условии ее минимального веса. Таким весом Сергей Павлович назвал 2 тонны. Пилоту в скафандре он отводил 5,5 % всего веса аппарата, двигателю — 2,5 %, аккумулятору давления — 10 %, бакам — 10 %, конструкции — 22 %. Остальную половину веса составляло топливо. Сергей Павлович считал, что при тяге 2000 килограммов ракета такого веса смогла бы поднять человека на высоту 20 километров.

Полет крылатой ракеты (или ракетоплана) с более совершенным двигателем рисовался Королеву в таком виде: аппарат разгоняется по земле отбрасываемыми пороховыми ускорителями до скорости 80 м/с, взлетает и начинает набор высоты под углом 60 градусов на собственном двигателе. После выработки всего топлива ракета переводится в вертикальный полет по инерции и достигает высоты 32 километров. С этой высоты она пикирует на скорости 600–700 м/с (т. е. на скорости вдвое выше звуковой). Время полета предполагалось 18 минут и дальность — 220 километров.

«В итоге наших расчетов, — говорил Сергей Павлович, — мы получили очень скромные высоты, порядка 20 километров. Заглядывая несколько вперед, отказываясь от технически невыгодных конструкций, совершенствуя двигатель, мы видим возможность достижения высот порядка 30 километров. Даже и эти, сравнительно небольшие, высоты не даются легко».

«Что же можно сделать еще? — задавал Королев сам себе вопрос и сам же отвечал: — Надо искать новые схемы».

Сергей Павлович предлагал попробовать комбинированные и составные ракеты.

«Большая ракета, — пояснял он, — имеет на себе меньшую до высоты, скажем, 5000 метров. Далее эта ракета поднимает еще более меньшую на высоту 12000 метров, и, наконец, эта третья ракета или четвертая по счету уже свободно летит на несколько десятков километров вверх».

Выдвинул он и другое предложение: «Возможно, будет выгодным подниматься вверх без крыльев, а для спуска и горизонтального полета выпускать из корпуса ракеты плоскости, которые развивали бы подъемную силу».

И в докладе на конференции, и в статье в журнале «Техника Воздушного Флота» Сергей Павлович из своих расчетов сделал практический вывод:

«Если не задаваться установлением каких-либо особых рекордов, то, несомненно, в настоящее время уже представляет смысл постройка аппарата-лаборатории, при посредстве которой можно было бы систематически производить изучение работы различных ракетных аппаратов в воздухе.

На нем можно было бы поставить первые опыты с воздушным реактивным двигателем и целую серию иных опытов, забуксируя предварительно аппарат на нужную высоту. Потолок такого аппарата может достигнуть 9-10 километров.

Осуществление первого ракетоплана-лаборатории для постановки ряда научных исследований в настоящее время хотя и трудная, но возможная и необходимая задача стоящая перед советскими ракетчиками уже в текущем году».

Ракетоплан «РП-318»

По свидетельству сотрудника ГИРДа Николая Ефремова, после организации РНИИ нагрузка на Королева уменьшилась, и у Сергея Павловича появилось свободное время, чтобы вернуться к отложенным проектам новых планеров, конструированием которых он занимался со студенческих лет.

Для разработки одного такого проекта Королев привлек нескольких энтузиастов, согласившихся работать вечерами и дома. Эскизное проектирование, аэродинамический расчет и определение основных характеристик выполнил сам Сергей Павлович. Все проектная работа заняла немногим более двух месяцев. На основе этой конструктивной схемы и апробированных агрегатов: веретенообразного фюзеляжа со средним расположением крыла, оперения и других элементов конструкции — был создан двухместный планерлет «СК-9». Один экземпляр планера изготовили на заводе Осоавиахима. Он прошел все стадии облета и даже совершил дальний перелет за буксировщиком из Москвы в Коктебель, показав неплохие результаты.

Планерлет «СК-9» имел типичные для рекордных планеров аэродинамические формы. Это был моноплан со средне-расположенным крылом большого удлинения, с высоко поднятым на небольшом киле горизонтальным оперением и высоким обособленным рулем направления. Конструкция была выполнена из дерева, только рули и хвостовая часть фюзеляжа частично обшивались тонкой листовой нержавеющей сталью. Именно «СК-9» стал основой для проекта высотного ракетоплана-лаборатории, о котором Королев говорил в своем докладе.

В конце 1935 года начальник РНИИ Иван Клейменов, находясь, вероятно, под впечатлением от Всесоюзной конференции по применению ракетных аппаратов, согласился на включение в план института эскизного проекта ракетоплана.

В короткий срок Королев вместе с инженером Евгением Щетинковым закончили разработку эскизного проекта и 2 февраля 1936 года вынесли его на обсуждение руководства РНИИ.

В первоначальном проекте ракетоплан имел обозначение «РП-218» (или «Объект № 218» — индекс означает: отдел № 2, тема № 18). В приложенной записке Королев излагал свое видение будущего аппарата такими словами:

«Ракетоплан должен нести следующую нагрузку:

а) экипаж — 2 человека с парашютами — 160 кг,

б) скафандры, с кислородными аппаратами — 2 шт. — 40 кг, всего — 200 кг.

<…> Проектом и расчетами должны быть обеспечены следующие полетные данные ракетоплана:

а) наибольшая высота полета (потолок) до 25 000 м,

б) наибольшая скорость горизонтального полета на высоте порядка 3000 м (на базе 1 км) до 300 м/сек,

в) посадочная скорость с опорожненными баками не более 160 км/час,

г) продолжительность горизонтального полета с ракетными двигателями до 400 сек.

<… > Взлет ракетоплана может осуществляться следующими способами:

а) путем подъема РП до высоты 8-10 тыс. м на тяжелом самолете с высотными моторами,

б) путем буксировки РП мощным самолетом до высоты 4–5 тыс. м (а в случае применения специальных устройств до высоты 8-10 тыс. м),

в) путем самостоятельного взлета с земли.

Для обеспечения взлета ракетоплана может быть применен предварительный разгон с помощью пороховых ракет».

Вообще же в РНИИ рассматривались несколько вариантов ракетоплана. Сначала конструкторы остановили свой выбор на проекте двухместного самолета-моноплана «СК-10» нормальной схемы с низким расположением трапециевидного крыла малого удлинения. В передней части фюзеляжа предполагалось разместить герметическую кабину, в которой последовательно располагались бы летчик-испытатель и инженер-испытатель (лицом назад). За кабиной — цилиндрический топливный бак с внутренней перегородкой, отделяющей окислитель от горючего. Вокруг бака компоновалась батарея баллонов сжатого газа, служившая аккумулятором давления вытеснительной системы подачи топлива в камеру сгорания. В хвостовой части предусматривалась установка связки из трех азотно-кислотно-керосиновых двигателей «ОРМ-65» конструкции Валентина Глушко. Ракетный самолет в этом варианте должен был иметь стартовый вес 1600 килограммов, скорость — 850 км/ч, потолок — 9 километров. Его предполагалось использовать для исследований динамики полета пилотируемого ракетного летательного аппарата на больших скоростях.

Этот проект и был утвержден на техническом совещании в РНИИ. Обсуждалась программа его разработки, включавшая в качестве предварительного шага создание более простого ракетоплана-лаборатории «РП-218-1» на базе планер-лета «СК-9» с двигателем небольшой тяги. Техническое совещание приняло решение: «…Отделы института должны предусмотреть работу по 218-му объекту в планах на 1937 год как одну из ведущих работ института».

Вскоре началась разработка рабочих чертежей и оборудования планера «СК-9» под установку ЖРД «ОРМ-65». Это был наиболее отработанный азотно-кислотно-керосиновый двигатель того времени. Он мог развивать тягу до 175 килограммов и скорость истечения на установившемся режиме до 2110 м/с. Пуск двигателя осуществлялся либо вручную, либо автоматически, зажигание — пиротехническое. К 1936 году «ОРМ-65» прошел цикл стендовых испытаний, доказав свою работоспособность после 50 пусков общей продолжительностью свыше 30 минут.