Книга 2. Ракеты и люди. Фили-Подлипки-Тюратам - Борис Черток

Самой большой неприятностью была угроза со стороны военных. Мрыкин заявлял, что Луна – это в конце концов дело престижа, науки и политики, а вот продолжения летных испытаний боевых Р-7 не будет, пока мы не получим исчерпывающих объяснений причин разрушения ракеты и не дадим достаточных гарантий. «Вы только представьте себе, что такое необъяснимое разрушение всего пакета на 90-й секунде происходит с ракетой, несущей не песок, а настоящий боевой заряд!»

Представить себе такое никто не мог, ибо непонятно было, как себя поведет автоматика головной части и сам боевой заряд. В горячих спорах приводились и такие доводы: ракеты; мол, испытываются десятками пусков и каждый обязательно дает нам новую информацию, которую мы используем для изменения схем или конструкций, в конечном счете – для повышения надежности. Что же касается самой главной задачи – надежности взрыва термоядерного заряда у цели и гарантированной безопасности при любых авариях ракеты «по дороге», то таких реальных испытаний, тем более на полную дальность, мы сделать не можем. Отсюда простой вывод – мы обязаны донести заряд с безусловной гарантией, что по всей дороге до цели по нашей вине аварии не будет. А уж если боевая головка ракеты дошла до цели, то за все, что там произойдет, отвечают атомщики. Они испытывают нашу головную часть вместе с зарядом автономно, на своем полигоне, дают гарантии, и «да поможет им Бог!».

По этому поводу Воскресенский любил повторять, что самой надежной гарантией является страховой полис, но страховых компаний после 1917 года уже не существует, поэтому страховой полис должен быть заменен клятвой, скрепленной подписями всех главных. Подобные высказывания в до предела напряженной обстановке мог себе позволить только Воскресенский. Любой другой рисковал получить от Королева предложение отправиться «в Москву по шпалам». Когда уже казалось, что лучшие ракетные детективы исчерпали все средства для раскрытия тайны, появилась версия, которая большинству главных сильно не понравилась. Вначале версия казалась чисто теоретической. Но пока она была единственной.

В состав отдела управления нашего ОКБ-1 входила лаборатория динамики, инженеры которой анализировали динамику процессов управления после каждого полета, независимо от его результатов. Возглавлявший эту лабораторию Георгий Дегтяренко и заместитель Пилюгина Михаил Хитрик, анализируя поведение системы РКС -регулирования кажущейся скорости, обратили внимание на непонятное поведение датчиков давления, которые играли в этой системе роль приборов обратной связи. Эти датчики следили за давлением в камерах сгорания боковых блоков. Датчик системы РКС, обладавший высокой разрешающей способностью, показал, что давление в камерах пульсировало с частотой от 9 до 13 герц. Эта частота совпадала с частотами собственных продольных упругих колебаний ракеты. Амплитуда этих колебаний к моменту прекращения записи достигла ± 4,5 атмосфер.

Если это не электрические наводки в системе измерений, то такие пульсации давления в камере должны вызвать соответствующие по частоте колебания в системе подачи кислорода и керосина. Действительно, повторный микроанализ подтвердил, что давление окислителя на входе в насосы всех блоков пульсирует в этом диапазоне частот. Датчик осевой перегрузки подтвердил наличие расходящихся колебаний продольной перегрузки, совпадающих по частоте с пульсациями тяги двигателей.

Круг поисков замыкался в контуре: конструкция ракеты – пульсации давления кислорода на входе в насосы – пульсации тяги двигателей боковых блоков. В этом замкнутом контуре могут возникать расходящиеся по амплитуде колебания, если собственная частота, определяемая свойствами конструкции ракеты, совпадает с частотой пульсаций давления в камере сгорания. При этом деформации конструкции и, прежде всего, топливных трубопроводов на входе в насосы двигателей приводят к разрушению, за которым следует пожар, и взрыв.

«Следопыты» вернулись к записям этих параметров на предыдущих пусках и убедились, что пульсации, правда, значительно меньшей амплитуды, были почти на всех ракетах, но этому явлению никто не придавал особого значения. Обычно давление в камерах сгорания двигателей контролировалось по датчикам телеметрической системы. Они были рассчитаны на диапазон от 0 до 50 атмосфер, и поэтому пульсаций на них дешифровщики не заметили.

Здесь следовало бы остановить летные испытания, перейти к тщательному изучению обнаруженных явлений. Но мы были подобны азартным игрокам. Ставки большие, но выигрыш тоже велик – прямое попадание земного предмета в Луну. Впервые в мире! Никому, и больше всего Королеву и Келдышу, не хотелось останавливаться для глубоких длительных исследований и экспериментов.

После первых докладов предложенной версии в узком кругу были придуманы профилактические мероприятия, не приводящие к отмене следующего пуска по Луне. На двигателях первой ступени, начиная с 85-й секунды, снижалась тяга. Это уменьшало нагрузки на все элементы конструкции. Заподозрили, что система синхронизации опорожнения баков может вносить возмущения в процесс подачи кислорода в насосы. Для страховки решили на этом же участке ее выключать, а заодно выключать и систему РКС. Для труб кислородных магистралей боковых блоков придумали и быстро изготовили дополнительные крепления в надежде увеличить жесткость и тем самым повысить собственную частоту. Была надежда, что эта доработка выведет трубопроводы из возможной зоны резонанса.

Эти мероприятия были доложены на Госкомиссии, которая, скрепя сердце, дала добро на следующий пуск.

Второй пуск по Луне 12 октября по картине катастрофического разрушения был подобен предыдущему. Анализ телеметрических записей показал неэффективность мероприятий. Теперь уже никто из специалистов, разбиравшихся в процессах возникновения разрушительных колебаний, не сомневался в достоверности первоначальной версии разрушения.

На бурном заседании Государственной комиссии Руднев потребовал от Королева, чтобы он лично возглавил аварийную комиссию и попросил Келдыша подключить к исследованиям ученых.

Комиссия была образована в следующем составе: Королев (председатель), Келдыш, Глушко, Пилюгин, Ишлинский, Петров, Мишин, Аккерман, Нариманов, Боков.

Пилюгин в частной беседе, которую мы с участием Виктора Кузнецова после всех заседаний вели на полигоне в его домике, ворчал, что «управленцам» в этой проблеме делать нечего. Королев, по его словам, со своим «Шершавым» (так Пилюгин демонстративно называл Виктора Гладкого) не разобрались в свойствах двигателя, а Глушко не может толком объяснить, что у него может твориться на входе в насосы кислорода. Кузнецов заступился за Королева и Глушко. Он считал, что их строго судить было нельзя, потому что они – инженеры, не очень искушенные в теоретической механике и колебательных процессах. «А вот каким образом, – сказал он, – академик Келдыш, в свое время давший классическое объяснение явлениям флаттера и шимми в авиации, согласился после первой аварии на такие нерадикальные мероприятия?» Зашедший к нам «на огонек» Ишлинский заступился за Келдыша. В новой гостинице они жили вместе в одном номере «люкс» и имели возможность в «неформальных» спорах обсуждать ситуацию. По его словам, Келдыш предлагал Королеву сделать перерыв в пусках и провести серьезные исследования. Но тогда Королеву с Келдышем надо доложить об этом Хрущеву и сказать, что следующая попытка пуска по Луне будет не к Октябрьской годовщине, а уже в новом году. Келдыш докладывать Хрущеву отказался. Тогда они оба решили рискнуть и выходить на Госкомиссию с предложением о пуске без разногласий.

Теперь уже исследования развернулись широким фронтом.

Келдыш мобилизовал теоретиков НИИ-1 -Аккермана, Натанзона и Гликмана. Они доказали аналитически, что процесс разрушения не случаен, а, скорее, закономерен. По их мнению, следовало не только увеличивать жесткость конструкции, но и найти способы, исключающие саму возможность появления пульсаций давления подачи окислителя на входе в насос. Именно это – причина появления пульсаций давления в камере. Отсюда идет возбуждение колебательного процесса во всем контуре, включая конструкцию ракеты. Исключить возможность возникновения разрушительных процессов только за счет увеличения жесткости нельзя, потому что частота пульсаций давлений может тоже возрасти и тогда снова надо повышать жесткость конструкции.

Параллельно с учеными НИИ-1 молодые и еще не отмеченные ни наградами, ни учеными степенями инженеры Дегтяренко, Копоть, Разыграев возглавили исследование этих же процессов в ОКБ-1 с целью получить практические рекомендации, что делать. В нашей лаборатории была введена в эксплуатацию одна из первых аналоговых электронных моделей. Использование новейших по тем временам методов моделирования сложных динамических процессов давало возможность решать системы дифференциальных уравнений высоких порядков, не затрачивая недельных трудов многочисленных расчетчиков, которые работали на механических арифмометрах.