Р-5М: многократно первая
Ракеты средней дальности начались с первого в мире комплекса, 70 лет назад принятого на вооружение в СССР
Шаг за тысячу километров
Первой баллистической ракетой СССР стала Р‑1, сделанная на основе немецкой «Фау‑2», летевшая на 270 км и принятая на вооружение в 1950 году. Уже через год появилась ее «продвинутая версия» Р‑2 с дальностью вдвое больше — 600 км.
Опыт их разработки и пусков подготовил базу для удвоения дальности и взятия рубежа в 1200 км. Но это была весьма непростая задача, требовавшая новых решений. Разработка такой ракеты началась в 1949 году в ОКБ‑1. Главным конструктором стал С. П. Королев, ведущими конструкторами — Д. И. Козлов и И. П. Румянцев.
С 1000 км, принятых условным началом средней дальности, разрастается комплекс новых физических и технических проблем. Мы рассказали о них в материале этого номера «Ракеты средней дальности: новый фактор современных войн». А здесь отметим решения, которыми баллистическая ракета впервые в истории преодолела этот рубеж, поставив несколько рекордов. Ее назвали Р‑5; в дальнейшем ее серийным воплощением стала модификация Р‑5М.
Новые черты новой ракеты
Большее расстояние броска требует и большей скорости. Простым увеличением бортового запаса топлива этого не решить: рост размеров и массы конструкции «съедает» часть разгона. Нужен рост эффективности двигателя, тогда каждый сожженный килограмм топлива даст больше тяги, а значит, разгона.
Разработчики повысили теплоту сгорания: уже в ракете Р‑2 в качестве горючего вместо 75% этилового спирта (и 25% воды) взяли 92‑процентный спирт. В двигателе РД-103 для ракеты Р‑5 изменили и форму камеры сгорания из грушевидной на сферическую, улучшив газодинамику. В новом двигателе выросли температура и давление продуктов сгорания — запас энергии для разгона реактивной струи, дающей силу тяги.
Размер ракеты тоже вырос, чтобы вместить больше топлива. Она весила в заправленном состоянии 29 т и была длиной 22 м. Корпус получил большее удлинение и стал «более тонким». Это снизило потери скорости на сопротивление воздуха, но противовесом создало ряд технических проблем (подробнее в другом материале этого номера).
Отказались от больших стабилизаторов, как у Р‑1 и Р‑2: они несли большую паразитную массу. Остались воздушные рули, в разы меньшие и легкие, управлявшие ориентацией ракеты вместе с сохранившимися от Р‑1 и Р‑2 газовыми рулями.
Комплекс изменений сделал ракету Р‑5 самым быстрым летательным аппаратом, созданным на тот момент человеком. Скорость выросла до 3,5 км/с, сделав Р‑5 и рекордсменом по дальности, впервые взявшим расстояние 1200 км.
Вход в атмосферу и летные испытания
При создании рекордной ракеты пришлось столкнуться с другим уровнем сложностей и при входе в атмосферу. Скорость входа превышала 3 км/с, что вызывало сильный, до 3000°С, нагрев головной части. Для работы в таких условиях переднюю часть конуса головной части сделали из графита, а нос — из карбида кремния; корпус «головы» покрыли теплостойким минеральным покрытием. Встречный поток воздуха вызывал и мощное силовое действие, от статических нагрузок до вибраций, грозивших разрушением головной части. Для проверки выбранных решений требовались испытания реальным входом в атмосферу.
Летные испытания проходили в три этапа на ракетном полигоне Капустин Яр. Весной 1953 года провели восемь пусков, из них пять — на максимальную дальность 1200 км. Впервые ее удалось достичь 19 апреля 1953 года. Два пуска на 1200 км стали аварийными: через минуту полета ракета достигала сверхзвуковой скорости, из‑за новой картины обтекания полет становился неустойчивым с потерей управления и разрушением. После исследования этих аварий и выявления их причин доработали управление полетом, обеспечив нормальное прохождение ракетой этого этапа полета.
Во второй серии испытаний в октябре—декабре провели семь пусков на дальность 1185 км. Шесть прошли успешно. Третий, самый обширный этап летных испытаний, прошел в августе 1954 года — феврале 1955 года. Из его 19 пусков десять стали зачетными, и постановлением правительства 16 апреля 1955 года работы по Р‑5 признали завершенными.