Реферат: Ракеты С.П. Королева

Рефератпо КСМУ

Тема:“Ракеты С.П. Королева”

Москва 2000

Cергей ПавловичКоролев—выдающийся конструктор и ученый, работавший в области ракетной иракетно-космической техники. Дважды Герой Социалистического Труда, лауреатЛенинской премии, академик Академии наук СССР, он является создателемотечественного стратегического ракетного оружия средней и межконтинентальнойдальности и основоположником практической космонавтики. Его конструкторские разработкив области ракетной техники представляют исключительную ценность для развитияотечественного ракетного вооружения, а в области космонавтики имеют мировоезначение. Он по праву является отцом отечественной ракетно-космической техники,обеспечившей стратегический паритет и сделавшей наше государство передовойракетно-космической державой.

13 мая 1946 г. былопринято решение о создании в СССР отрасли по разработке и производствуракетного вооружения с жидкостными ракетными двигателями. В соответствии с этимже постановлением предусматривалось объединение всех групп советских инженеровпо изучению немецкого ракетного вооружения Фау-2, работавших с 1945 г. вГермании, в единый научно-исследовательский институт “Нордхаузен”, главныминженером —техническим руководителем которого был назначен С. П. Королев. ВГермании Сергей Павлович не только изучает немецкую ракету Фау-2, но ипроектирует более совершенную баллистическую ракету с дальностью полета до 600км.

Первой задачей,поставленной правительством перед С. П. Королёвым как главным конструктором ивсеми организациями, занимающимися ракетным вооружением, было создание аналогаракеты Фау-2 из отечественных материалов. Но уже в 1947 г. выходитпостановление о разработке новых баллистических ракет с большей, чем у Фау-2,дальностью полета: до 3000 км. В 1948 г. С. П. Королев начинаетлетно-конструкторские испытания баллистической ракеты Р-1 (аналога Фау-2) и в1950 г. успешно сдает ее на вооружение. Эта ракета отличалась от немецкойзначительно большей надежностью. Параллельно С. П. Королев ведет разработкуновой баллистической ракеты Фау-2 с дальностью полета 600 км. Ракета Р-2 имеланесущий бак горючего, более удобную для эксплуатации компоновку и, самоеглавное, отделяющуюся в полете боевую головную часть. Кроме этого, ракетнаядвигательная установка была существенно доработана с целью увеличения ее тяги,а система автономного управления обладала вдвое большей точностью стрельбы.Ракета Р-2 сдана на вооружение в 1951 году, т. е. всего лишь на год позднее ракетыР-1.

Совместно спрактическими работами над ракетным оружием в НИИ-88 под научным руководствомС. И. Королева были начаты широкомасштабные проектно-экспериментальныеисследования по темам H-I, Н-2, Н-3 с целью создания научно-технического заделадля разработки качественно новых БР.

Но теме Н-1 проводилисьэкспериментально-теоретические исследования основных технических проблем,связанных с реализацией проекта ракеты Р-3, имеющей дальность полета 3000 км:необходимо было обеспечить устойчивость полета ракеты бесстабилизаторной(аэродинамически неустойчивой) схемы и получить данные о поведении кипящегожидкого кислорода в термонеизолированном несущем баке окислителя в процесседвижения на активном участке траектории при повышенных внешних теплопотоках в массужидкого кислорода. На основе конструктивных решении ракеты Р-2 с использованиемее форсированного двигателя была создана одноступенчатая экспериментальная БРР-ЗА бесстабилизаторной схемы с дальностью полета 1200 км. Успешные летныеиспытания данной ракеты дали основание Министерству обороны принять ее навооружение в 1956 г. с ядерной боевой частью как Р-5М. Это была перваяотечественная стратегическая ракета, ставшая основой ракетного ядерного щитастраны.

По теме Н-2 быливыполнены исследования возможности и целесообразности создания баллистическихракет, работающих на стабильных высококнпящих компонентах топлива (прииспользовании в качестве окислителя азотной кислоты с окислами азота). Врезультате была подтверждена возможность создания таких ракет и выполненэскизный проект первой отечественной БР Р-11 с дальностью полета 250 км истартовой массой вдвое меньшей, чем у Р-1. Однако с учетом экологическойтоксичности азотных окислов и меньших энергетических характеристик стабильногожидкого топлива по сравнению с топливом на основе жидкого кислорода и керосина,а также возникших тогда серьезных проблем с разработкой ракетных двигателей снеобходимой тягой (большей 8 г), устойчиво работающих на этих компонентахтоплива, было признано целесообразным применять азотнокислотный окислитель сокислами азота для БР со сравнительно малой дальностью полета. При создании жеракет с большей дальностью полета, и особенно межконтинентальных, былорекомендовано в качестве окислителя использовать жидкий кислород. Этомунаправлению развития ракетной техники Сергей Павлович оказался верен напротяжении всей своей творческой деятельности.

Министерство обороныпоручило ОКБ-1 НИИ-88 разработку ракеты Н-11, и С. П. Королев блестяще решилуказанную задачу, применив только что созданный для зенитной ракеты 8-тонныйдвигатель А. М. Исаева и впервые использовав жидкостный аккумулятор давлениядля подачи топлива в камеру сгорания.

На основе Р-11 С. П.Королев разработал и сдал на вооружение в 1957 г. стратегическую ракету Р-11М сядерной боевой частью, транспортируемую в заправленном виде на танковом шасси.Серьезно модифицировав эту ракету, он приспособил ее для вооружения подводныхлодок (ПЛ) как Р-11ФМ. Изменения были более чем серьезные, так как делаласьновая система управления и прицеливания, а также обеспечивалась возможностьведения стрельбы при довольно сильном волнении моря с надводного положения ПЛ,т. е. при сильной качке. Таким образом, Сергей Павлович создал первыебаллистические ракеты на стабильных компонентах топлива мобильного наземного иморского базирования и явился первопроходцем в этих новых и важных направленияхразвития ракетного вооружения.

Окончательную доводкуракеты Р-11ФМ он передал в Златоуст, в СКБ-385, откомандировав туда из своегоОКБ-1 молодого талантливого ведущего конструктора В. П. Макеева вместе с квалифицированными проектантами и конструкторами,заложив тем самым основу для создания уникального центра по разработкебаллистических ракет морского базирования.

в НИИ-88 были начатыдве научно-исследовательские работы под руководством С. П. Королева с цельюопределения облика и параметров межконтинентальных ракет баллистического икрылатого типов (темы Т-1 и Т-2) с необходимым экспериментальным подтверждениемпроблемных конструктивных решении.

Исследования по темеТ-1 переросли в опытно-конструкторскую работу (главный конструктор С. П.Королев), связанную с созданием первой двухступенчатоймежконтинентальной ракеты Р-7 пакетной схемы, котораяи в настоящее время удивляет своими оригинальными конструктивными решениями,простотой исполнения, высокой надежностью и экономичностью. Ракета Р-7совершила первый успешый полет в августе 1957 г.

В результатеисследовании по теме Т-2 была показана возможность разработки двухступенчатоймежконтинентальной крылатой ракеты, первая ступень которой была чисто ракетнойи выводила вторую ступень—крылатую ракету—на высоту 23—25 км. Крылатая ступеньс помощью прямоточного воздушно-ракетного двигателя продолжала полет на этих высотахсо скоростью 3 М и наводилась на цель с помощью астронавигационной системыуправления, работоспособной и в дневное время.

В дальнейшем С. П.Королев разрабатывает более совершенную компактную двухступенчатуюмежконтинентальную ракету Р-9 (в качестве окислителя используетсяпереохлажденный жидкий кислород) и сдает ее (шахтный вариант Р-9А) навооружение в 1962 г. Позже параллельно с работами над важными космическимисистемами Сергей Павлович начал первым в стране разрабатывать твердотопливнуюмежконтинентальную ракету РТ-2, которая была сдана на вооружение уже после егосмерти. На этом ОКБ-1 С. П. Королева перестало заниматься боевой ракетнойтематикой и сосредоточило свои силы на создании приоритетных космических системи уникальных ракет-носителей.

Занимаясь боевымибаллистическими ракетами, С. П. Королев, как сейчас видно, стремился кбольшему—к покорению космического пространства и космическим полетам человека.С этой целью Сергей Павлович еще в 1949 г. совместно с учеными АН СССР началисследования с использованием модификаций ракеты Р-1А путем их регулярныхвертикальных запусков на высоты до 100 км, а затем с помощью более мощных ракетР-2 и Р-5 н, а высоты 200 и 500 км соответственно. Целью этих полетов былиизучение параметров ближнего космического пространства, солнечных игалактических излучений, магнитного поля Земли, поведения высокоразвитыхживотных в космических условиях (невесомости, перегрузок, больших вибраций иакустических нагрузок), а также отработка средств жизнеобеспечения и возвращениеживотных на Землю из космоса — было произведено около семи десятков такихпусков. Этим Сергей Павлович заблаговременно заложил серьезные основы дляштурма космоса человеком.

В 1955 г. еще задолгодо летных испытаний ракеты Р-7 С. П. Королев, М. В. Келдыш, М. К. Тихонравов выходятв правительство с предложением о выведении в космос при помощи ракеты Р-7искусственного спутника Земли (ИСЗ). Правительство поддерживает эту инициативу.В августе 1956 г. ОКБ-1 выходит из состава НИИ-88 и становится самостоятельнойорганизацией, главным конструктором и директором которой назначается С. П.Королев. И уже 4 октября 1957 г. С. П. Королев запускает на околоземную орбитупервый в истории человечества ИСЗ. Его полет имеет ошеломляющий успех и создаетнашей стране высокий международный авторитет.

Для реализациипилотируемых полетов и запусков автоматических космических станций С. П.Королев разрабатывает на базе боевой ракеты семейство совершенных трехступенчатыхи четырехступенчатых носителей. Таким образом, вклад С. П. Королева в развитиеотечественной и мировой пилотируемой космонавтики является решающим.

Из сказанного виднаособо значимая роль С. П. Королева как генератора многих неординарных идей и прародителявыдающихся конструкторских коллективов, работающих в областиракетно-космической техники. Можно только удивляться многогранности талантаСергея Павловича, его неиссякаемой творческой энергии. Он являетсяпервопроходцем многих основных направлений развития отечественных ракетноговооружения и ракетно-космической техники. Трудно себе даже представить, какогоуровня достигла бы она, если бы преждевременная смерть Сергея Павловича непрервала творческий полет его мыслей.

СЕРГЕЙ ПАВЛОВИЧКОРОЛЕВ К 90-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ. РЕДКОЛЛЕГИЯ журнала «Ракетостроение иКосмонавтика» ЦНИИмаш.

Баллистическая ракета средней дальности Р-1

Тактико-технические характеристики

Максимальная дальность стрельбы, км

270

Стартовая масса, т

13,4

Масса топлива, т

8,5

Длина ракеты, м

14,6

Диаметр ракеты, м

1,65 Тип головной части Моноблочная, неядерная, неотделяемая

Баллистическая ракета средней дальности Р-2

Тактико-технические характеристики

Максимальная дальность стрельбы, км

600

Стартовая масса, т

20,4

Масса полезной нагрузки, кг

1500

Масса топлива, т

14,5

Длина ракеты, м

17,7

Диаметр ракеты, м

1,65 Тип головной части Моноблочная, неядерная, отделяемая

 

Баллистическая ракета средней дальности Р-5М

Тактико-технические характеристики

Максимальная дальность стрельбы, км

1200

Стартовая масса, т

29,1

Масса полезной нагрузки, кг

до 1350

Масса топлива, т

24,9

Длина ракеты, м

20,75

Диаметр ракеты, м

1,65 Тип головной части Моноблочная, ядерная

     Накопленныйопыт при проектировании и испытании баллистической ракеты Р-2, а также успехисоветских атомщиков, создавших ядерную бомбу, позволили в начале 50-х годовприступить к проектированию ракеты с ядерной головной частью и дальностьюполета свыше 1000 км.

     
     В этих условиях былопринято решение принять БРСД Р-5 с головной частью, снаряженной обычнымвзрывчатым веществом весом в 1000 кг. Ракеты этого типа стали поступать навооружение инженерных бригад РВГК, где заменили эксплуатировавшиеся до этогоР-2. Каждая бригада имела шесть пусковых установок.
     По требованиювоенных конструкторы искали пути повышения боевых возможностей своей ракеты.Чтобы повысить эффект действия в районе цели, было найдено интересное решение.Кроме стандартной ГЧ на ракету стали навешивать две, а чуть позже и четыредополнительных боевых заряда, что позволило обстреливать площадные объекты.Правда, при этом максимальная дальность полета снижалась до 820 и 600 кмсоответственно. Эффективность обоих вариантов головной части была низкой.
     Баллистическаяракета Р-5 была выполнена одноступенчатой с несущими топливными баками излистового алюминиевого сплава. Для их упрочнения и обеспечения бескавитационнойработы турбонасосных агрегатов, питавших ракетный двигатель компонентамитоплива, в баках создавалось небольшое избыточное давление. В качествемаршевого двигателя на ракете применялся ЖРД РД-103 с тягой на земле до 41 т,разработки ОКБ В.П. Глушко, давнего соратника Королева. В качестве компонентовтоплива использовались 92 % этиловый спирт и жидкий кислород.
     На ракете примениликомбинированную систему управления. Для уменьшения бокового отклонения точкипадения ГЧ добавили канал радиокоррекции. Управляющие усилия на активномучастке траектории создавались аэро- и газодинамическими рулями.
     В апреле 1954 годаначались работы над усовершенствованным вариантом ракеты. Она получилаобозначение Р-5М. Модернизация коснулась прежде всего боевого оснащения,двигательной установки и системы управления. В результате внесенных изменениймаксимальная дальность стрельбы увеличилась на 200 км. За счет впервыевведенного резервирования главных блоков аппаратуры системы управления удалосьповысить ее надежность.

     Ракетуоснастили отделяемой от корпуса на конечном участке полета ядерной головнойчастью мощностью 300 кт. Ее круговое вероятное отклонение (КВО) точки паденияот расчетной точки прицеливания составляло 3,7 км, предельное отклонение — 6км.
     Ракетный комплекс(РК) с БРСД Р-5М был принят на вооружение инженерных бригад РВГК 21 июня 1956года. Он был более совершенным, чем его предшественники. Запуск ракеты былполностью автоматизирован. В процессе предстартовой подготовки осуществлялсяконтроль всех пусковых операций. Старт Р-5М проводился с наземной пусковой установки(пускового стола), которую можно было установить на подходящей местности.
     Конечно у этогобоевого ракетного комплекса (БРК) были недостатки. Предстартовые проверки,операции по заправке и прицеливанию ракеты проводились без средств автоматизации,что значительно увеличивало время подготовки к пуску. Требовалось несколькочасов, чтобы подготовить ракету к старту. Применение в качестве окислителябыстроиспаряющегося жидкого кислорода не позволяло держать ракету взаправленном состоянии более 30 суток, постоянно осуществляя подпитку бакаокислителя. К тому же для выработки запаса кислорода необходимо было иметьмощные производственные средства в районе базирования ракетных частей. Все этоделало РК малоподвижным и уязвимым, что ограничивало его развертывание вВооруженных Силах.
     .
.

 

Межконтинентальная баллистическая ракета Р-7

Тактико-технические характеристики

Максимальная дальность стрельбы, км

8000

Стартовая масса, т

283,0

Масса полезной нагрузки, кг

до 5400

Масса топлива, т

250

Длина ракеты, м

31,4

Диаметр ракеты, м

11,2 Тип головной части Моноблочная, ядерная, отделяемая

     Двухступенчатаяракета Р-7 выполнена по “пакетной ” схеме. Ее первая ступень представляла собойчетыре боковых блока, каждый длиной 19 м и наибольшим диаметром 3 м,расположенных симметрично вокруг центрального блока (вторая ступень ракеты) исоединенных с ним верхним и нижним поясами силовых связей. Конструкция всехблоков одинакова и включала опорный конус, топливные баки, силовое кольцо, хвостовойотсек и двигательную установку. На каждом блоке первой ступени устанавливалисьЖРД РД-107 конструкции ГДЛ-ОКБ, руководимого академиком В. Глушко, с насоснойподачей компонентов топлива. Он был выполнен по открытой схеме и имел шестькамер сгорания. Две из них использовались как рулевые. ЖРД развивал тягу 78 т уземли.
     Центральный блокракеты состоял из приборного отсека, баков для окислителя и горючего, силовогокольца, хвостового отсека, маршевого двигателя и четырех рулевых агрегатов. Навторой ступени устанавливался ЖРД РД-108, аналогичный по конструкции с РД-107,но отличавшийся, в основном, большим числом рулевых камер. Он развивал тягу уземли до 71 т и работал дольше, чем ЖРД боковых блоков.
     Для всех двигателейиспользовалось двухкомпонентное топливо: окислитель — переохлажденный жидкийкислород, горючее — керосин Т-1. Для обеспечения работы автоматики ракетныхдвигателей, применялись перекись водорода и жидкий азот. Чтобы достичь заданнойдальности полета конструкторы установили автоматическую системы регулированиярежимов работы двигателей и систему одновременного опорожнения баков (СОБ), чтопозволило сократить гарантированный запас топлива. Конструктивно-компоновочнаясхема Р-7 обеспечивала запуск всех двигателей при старте на земле с помощьюспециальных пирозажигательных устройств, установленных в каждую из 32 камерсгорания.

     МаршевыеЖРД ракеты имели высокие энергетические и массовые характеристики, а такжевысокую надежность. Для своего времени они были выдающимся достижением вобласти ракетного двигателестроения.

     Р-7оснащалась комбинированной системой управления. Ее автономная подсистемаобеспечивала угловую стабилизацию и стабилизацию центра масс на активномучастке траектории. Радиотехническая подсистема осуществляла коррекцию боковогодвижения центра масс в конце активного участка траектории и выдачу команды навыключение двигателей, что повышало точность стрельбы. Исполнительными органамисистемы управления являлись поворотные камеры рулевых двигателей и воздушныерули. Для реализации алгоритмов радиокоррекции были построены два пунктауправления (основной и зеркальный), удаленных на 276 км от стартовой позиции ина 552 км друг от друга.
     Ракета несламоноблочную термоядерную головную часть мощностью 3 Мт. Она крепилась кприборному отсеку центрального блока с помощью трех пирозамков. ХарактеристикиГЧ позволяли поразить крупную площадную цель, посредством как воздушного, так иназемного ядерного взрыва.

     Ракетныйкомплекс получился громоздким, уязвимым и очень дорогим и сложным вэксплуатации. К тому же в заправленном состоянии ракета могла находиться неболее 30 суток. Для создания и пополнения необходимого запаса кислорода дляразвернутых ракет нужен был целый завод. Комплекс имел низкую боевуюготовность. Недостаточной была и точность стрельбы. БРК данного типа не годилсядля массового развертывания. Всего было построено четыре стартовых сооружения.
     12 сентября 1960года на вооружение принимается МБР Р-7А. Она имела несколько большую поразмерам вторую ступень, что позволило увеличить на 500 км дальность стрельбы,новую головную часть и упрощенную систему радиоуправления. Но добитьсязаметного улучшения боевых и эксплуатационных характеристик не удалось. Очень быстростало ясно, что Р-7 и ее модификация не могут быть поставлены на боевоедежурство в массовом количестве. Так все и случилось. К моменту возникновенияКарибского кризиса РВСН располагали несколькими десятками таких ракет. К концу1968 года обе эти ракеты сняли с вооружения. Но еще раньше МБР Р-7А сталашироко использоваться для запуска космических аппаратов. В истории развитиясоветской космонавтики эта ракета сыграла выдающуюся роль.

 

Межконтинентальная баллистическая ракета Р-9А

Тактико-технические характеристики

Максимальная дальность стрельбы, км

12000

Стартовая масса, т

80,4

Масса полезной нагрузки, кг

до 2095

Масса топлива, т

71,1

Длина ракеты, м

24,3

Диаметр ракеты, м

2,68 Тип головной части Моноблочная, ядерная

     Р-9Астала последней боевой ракетой, разработанной под непосредственным руководствомС.П. Королева. Конструкторам требовалось повысить надежность ракеты и, главное,решить проблему от которой зависела сама возможность нахождения “девятки” набоевом дежурстве. Речь шла о способах длительного хранения больших количествжидкого кислорода для заправки баков ракет. В результате была создана система,обеспечивавшая потери кислорода не более 2-3 % в год.

     Двухступенчатаяракета Р-9А выполнена по схеме “тандем” с последовательным делением ступеней.Конструктивной особенностью ракеты можно считать малую длину второй ступени.Первая ступень состояла из открытой решетчатой фермы, бака окислителя,приборного отсека, бака горючего и хвостового отсека. Топливные баки выполнялисьпо несущей конструкции.

     Корпусвторой ступени состоял из конической и цилиндрической частей. Коническую частькорпуса составляли переходник, бак горючего и бак окислителя с межбаковойобечайкой. Цилиндрическая часть образовывала хвостовой отсек, внутри которогоразмещался маршевый двигатель второй ступени. Бак горючего был выполнен понесущей схеме, а бак окислителя — в форме сферы.

     Напервой ступени стоял четырехкамерный маршевый ЖРД РД-111 с качающимися камерамисгорания, развивавший тягу 141 т. На второй ступени установили четырехкамерныйЖРД РД-461 конструкции С. Косберга. Он обладал рекордным по тому времениудельным импульсом тяги среди кислородно-керосиновых двигателей и развивал тягув пустоте 31 т. Наддув баков в полете и работа приводов турбонасосных агрегатовобеспечивалась с помощью продуктов сгорания основных компонентов топлива, чтопозволило упростить конструкцию двигателей и уменьшить их массу.
     “Девятка”отличалась сравнительно коротким участком работы двигательной установки первойступени, вследствие чего разделение ступеней происходило на высоте, где влияниескоростного напора на ракету еще значительно. На ракете был реализован горячийспособ разделения ступеней, при котором двигатель второй ступени запускался вконце этапа работы маршевого ЖРД первой ступени. При этом горячие газы истекаличерез ферменную конструкцию переходника. Из-за того, что в момент разделенияЖРД второй ступени работал только на 50 % номинальной тяги и короткая втораяступень была аэродинамически неустойчива, рулевые сопла не могли справиться свозмущающими моментами. Для устранения этого недостатка конструкторы установилиаэродинамические щитки на поверхности сбрасываемого обтекателя хвостовогоотсека второй ступени.

     Споявлением систем засечки пусков МБР у США, короткий участок работы первойступени стал достоинством “девятки”, так как стартующие ракеты засекались помощному факелу от работающих маршевых двигателей.

     Наракете устанавливалась комбинированная система управления, имевшая инерциальнуюсистему и канал радиокоррекции. Ее приборы были “врезаны” в обечайкумежбакового отсека. Круговое вероятное отклонение точки падения головной частиот точки прицеливания при стрельбе на дальности свыше 12000 км составляло 1,6км. Со временем от радиотехнической подсистемы отказались, оставив толькоинерциальную подсистему. Система управления позволяла обеспечить дистанционныйконтроль параметров ракеты.

     ДляМБР Р-9А были разработаны два варианта моноблочных головных частей. Перваямощностью 4 Мт могла быть доставлена на дальность свыше 13500 км. Втораямощностью до 6 Мт — на дальность 12500 км. ГЧ крепилась к переходнику второйступени с помощью двух пирозамков. Ее отделение осуществлялось пневмотолкателемпосле выключения маршевого ЖРД второй ступени.

     Врезультате применения ряда прогрессивных технических решений, ракета получиласькомпактной, что было важно при размещении ее в ШПУ. Для быстрой заправки баковокислителя (бак горючего заправлялся после установки ракеты в шахту) быларазработана система скоростной заправки. Техническая готовность Р-9А составляла10 минут. На одной стартовой позиции оборудовалось две шахтные пусковыеустановки, подземный командный пункт с системами управления ракетами, пунктрадиоуправления и технологическое оборудование, необходимое для поддержаниязапаса жидкого кислорода. Старт ракет можно было осуществить толькопоследовательно, так как радиотехническая система обеспечивала наведение толькоодной ракеты. Подготовка и проведение пуска ракеты Р-9А протекалиавтоматически, с дистанционным контролем каждой команды.

К тому же ракетныекомплексы с Р-9А оказались достаточно дорогими в эксплуатации, что не моглосказаться на масштабах их развертывания (всего на боевое дежурство былопоставлено 26 единиц). Р-9А стала последней боевой ракетой в группировке РВСНна кислородно-керосиновом топливе. Она состояла на вооружении до середины 70-хгодов.