А. М. Исаев, книга "Первые шаги к космическим двигателям", часть 1

Вернуться к КБХМ

Перейти ко 2-й части книги

---

Скачать книгу


Алексей Михайлович Исаев (1908—1971)

В книге рассказывается о работах по проектированию и отработке первого самолета с жидкостным ракетным двигателем — БИ, ЖРД для самолетов, а затем ракет. Описана начальная стадия организации и формирования коллектива двигателистов и дальнейшее развитие ОКБ.

Книга представляет интерес для инженеров, техников и научных работников, занятых в области ракетостроения.

Заказное издание (С) Издательство «Машиностроение», 1979 г.

Об авторе этой книги

Некоторые страницы истории отечественной ракетной техники сравнительно мало известны широкой общественности. Поэтому следует приветствовать публикацию воспоминаний Алексея Михайловича Исаева— непосредственного участника становления и развития ракетостроения в нашей стране.

Алексей Михайлович занимает особое место в ряду создателей двигателей для ракетно-космической техники. Описанный в книге период охватывает начало творческого пути Исаева. Здесь особенно рельефно видны те черты Алексея Михайловича, которые при жизни становились легендой о талантливом конструкторе, ученом, организаторе, человеке.

Инициативное и научное предвидение на грани риска в начале исследования, строгая логика в разработках на последующих этапах, наконец, цельность завершенного — вот характерные черты творчества Алексея Михайловича. Полная раскрепощенность и нестандартность мышления, но самое главное — простота... Он был самим собой везде, всегда и при любых обстоятельствах.

Несомненно, книга представляет интерес для широкого круга читателей и по возрасту, и по профессиям, потому что общение с таким Человеком, каким был Алексей Михайлович, каким он есть в памяти всех, кто его знал, не может не радовать, не может не учить, не может не заинтересовать.

Предисловие

История советской ракетно-космической техники представляет собой один из замечательных этапов истории развития отечественной техники. Понятен большой интерес, проявляемый к ней у нас в стране и за рубежом. Особый интерес у читателей всегда вызывают личные свидетельства непосредственных участников исторических событий. Публикуемая работа как раз и принадлежит к числу немногих таких свидетельств, оставленных нам Алексеем Михайловичем Исаевым — руководителем такого важного направления ракетно-космической техники, как создание космических ракетных двигательных установок.

А. М. Исаев (1908—1971 гг.) — доктор технических наук, Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Государственных премий был в числе первых создателей ракетных двигателей, руководил конструкторским коллективом, создавшим целую серию двигателей для ракетной и космической техники. В коллективах ОКБ А. М. Исаева и С. П. Королева впервые в истории космонавтики были решены принципиальные проблемы создания небольших жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), устанавливаемых непосредственно на КЛА, запускаемых в условиях невесомости после длительного воздействия вакуума и других факторов космического полета. Под руководством А. М. Исаева созданы десятки ЖРД и двигательных установок с использованием различных компонентов топлива, с разнообразными типами систем его подачи для применения на самолетах, космических аппаратах, посадочных и взлетных ступенях лунных станций.

Алексей Михайлович никогда не искал спокойной жизни. Он строил «Магнитку» — Всесоюзную стройку, привлекавшую своей романтикой молодежь. Впоследствии он часто с восторгом вспоминал о днях, проведенных на стройке: «Представь себе,— говорил он,— площадку в два гектара, всю заваленную стальным прокатом, песком, досками, кирпичом так, что некуда ступить. И на этой площадке работают тысячи людей». Захваченный пафосом строительства, Алексей Михайлович даже к фактам неразберихи относился с большим юмором. «Суматоха, неразбериха, — рассказывал он, — с машин что-то сгружают, оказывается не на то место. А как мы ели! Вот привезли вагон повидла, и все два дня едят повидло».

Став главным конструктором ОКБ А. М. Исаев остался таким же энтузиастом, не терпевшим тиши и глади. Даже когда проектируемые опытные изделия ломались, вышестоящее руководство выражало неудовлетворение и торопило с работой, а в ОКБ — спешка, споры и работа до глубокой ночи, Алексей Михайлович, казалось, был доволен — он находился в своей стихии. Находясь в центре событий, он успевал побывать на всех участках, обсудить состояние дел, дать советы и указания.

Он всегда был новатором и, если почему-либо в ОКБ наступало затишье, он умело вызывал энтузиазм у сотрудников, выдвигая новые направления в работе, новые варианты конструкций, и опять все бурлило вокруг, и конструкторы, забыв об окончании рабочего дня, работали до позднего вечера. Как-то Алексей Михайлович, проходя по заводу, увидел одного из конструкторов, явно не занятого делом. «Не могу видеть скучающего ведущего, — сказал он, — надо что-то придумать, чтобы заинтересовать его». И он в дополнение к основной работе поручил конструктору сделать расчеты дальности полета одно- и многоступенчатых ракет в зависимости от веса полезного груза при применении отрабатываемых тогда в ОКБ камер упрощенных ракетных одноразовых двигателей.

Такой энтузиазм и интерес к делу возможен только тогда, когда все и каждый заинтересованы работой и когда в коллективе царит дружеская, непринужденная атмосфера. Алексей Михайлович создал в своем ОКБ такую обстановку, в которой работать было всегда приятно; его кабинет постоянно был открыт для всех сотрудников, и каждого, кто входил, встречали дружеское приветствие и улыбка главного конструктора.

Иногда казалось, что Алексей Михайлович выдает конструкторам для проработки слишком много новых идей и это вносит неорганизованность и путаницу. Так, однажды, после долгих мучений конструкция, наконец, заработала. Казалось, надо бы ее доводить, а Алексей Михайлович вдруг предлагает совсем новый вариант — опять все начинается сначала. Или — идет обсуждение какой-нибудь работы вечером, часто после окончания рабочего дня, спор, шум... Наконец, принято решение, каждый получил задание на завтра. А завтра оказывается, что А. М. Исаеву пришла в голову новая мысль, и он, придя на работу пораньше, продумывает все подробности и расписывает новые задания. Сам Алексей Михайлович всегда был в курсе всех дел ОКБ и вел работы строго к намеченной им цели. Если же имелись средства и возможности для расширения работы, то он всегда использовал их для исследования новых вариантов, новых конструктивных решений.

О себе Алексей Михайлович пишет в третьем лице. Дело в том, что он рассматривал эту работу как начало коллективного труда, в котором в дальнейшем примут участие все сотрудники ОКБ.

Надо иметь в виду, что организация и становление ОКБ происходили в тяжелые годы войны и восстановления народного хозяйства в послевоенный период, когда на развитие ракетной техники нельзя было выделить значительных средств. Все это накладывало дополнительные трудности на работу ОКБ в первые годы его существования. История становления коллектива написана А. М. Исаевым живым, образным языком, так свойственным Алексею Михайловичу. Рукопись подготовлена к печати ближайшими сотрудниками А. М. Исаева, в текст внесены необходимые пояснения или уточнения и подстрочные примечания.

Год 1941-й

В ноябре 1941 года к небольшой железнодорожной станции на Среднем Урале подошел эшелон. Это был один из множества эшелонов, тянувшихся в ту пору на восток страны с людьми и техникой, чтобы в глубоком тылу создавать оружие для борьбы с фашизмом. На станции разгрузилось опытно-конструкторское бюро главного конструктора В. Ф. Болховитинова.

Конструкторы и рабочие, высадившиеся у старого труболитейного заводика, должны были как можно скорее завершить начатую ранее разработку нового типа истребителя *. Это был первый советский самолет без винта. Жидкостный ракетный двигатель обеспечивал огромную скорость при подъеме. Такому истребителю не нужно .барражировать в ожидании вражеского бомбардировщика, да у него на это и не хватило бы топлива. Старт, когда противник уже над головой, 2—3 минуты почти вертикального полета и атака двумя авиационными пушками. Затем с пустыми баками — вниз, для заправки и нового полета — выстрела.

Еще в начале 1941 года А. Я. Березняк предложил своему другу А. М. Исаеву разработать проект истребителя-перехватчика. Вдвоем принялись они строить графики перехвата, центровать и компоновать разные варианты машины. Они установили связь с двигателистами. На тихой улочке, за зеленым забором, в небольших постройках размещалась группа Л. С. Душкина **— конструктора жидкостных ракетных двигателей, где Исаеву и Березняку показали целый набор стальных сосудов с узкими горлышками и коническими раструбами. Вот этот — двигатель на тягу 150 кгс, этот — на 300 и 500 кгс, а вот этот — мы его еще не закончили — на тягу 1100 кгс. Показали и толстостенные бетонные боксы, в которых приводили в действие эти странные сосуды, нагнетая в них керосин и азотную кислоту. Перехватчик обеспечен! 1100 кгс — это уже подходящая тяга. К этому большому двигателю душкинцы разрабатывали и турбонасосный агрегат, который должен был забирать необычное топливо из баков и под давлением 50 атм накачивать его в двигатель.


Компоновка самолета БИ (вариант с четырьмя пулеметами):
1 — боезапас пулеметов калибра 7,62 мм; 2 — боезапас пулеметов калибра 12,7 мм; 3 — баллон окислителя; 4 — баллон воздуха; 5 — камера ЖРД", 6 — пулемет калибра 12,7 мм; /— пулемет калибра 7,62 мм; 8 — баллон горючего

Шло время. Машина все более и более вырисовывалась, выявлялись ее тактические возможности, обосновывалась, так сказать, ее «философия».


Из материалов эскизного проекта самолета БИ

А как шли дела у Душкина? Камера как будто начала работать, но турбонасосный агрегат отставал. И вот однажды вечером Исаев засел за вариант машины без турбонасосного агрегата: а что ели вытеснять топливо из балонов сжатым воздухом? И вместо трехтонной сделать машину весом в полторы тонны? Всю ночь просидел Исаев над новой компоновкой. И полуторатонная машина получилась! Топлива стало меньше, время работы двигателя сократилось, но траектория стала круче, догон и встреча с противником обеспечивались, зона перехвата, хотя немного и сократилась, но все же была значительной. Наступило воскресное утро. Исаев включил радио... Это было 22 июня 1941 года. Через час по поручению парткома Исаев на своем мотоцикле мчался к водохранилищу. Вскоре он сидел на берегу в ожидании парусной яхты, на которой уплыл по тихой воде большой любитель и мастер парусного спорта — главный конструктор В. Ф. Болховитинов, уплыл, не зная о том, что началась война, что ему надо немедленно в Наркомат, что с этого дня надо делать новую, уменьшенную машину и что теперь ее надо сделать немедленно. Прошел час, два. Исаев томился на берегу. Стоял тихий теплый день. Не летали самолеты. Как будто и птицы не летали. Наконец к мосткам подошла яхта. Объявлена страшная новость. И вот главный конструктор на багажнике мотоцикла подъезжает к Наркомату. Заявка дана! С понедельника в кабинете главного установлено несколько кульманов, и небольшая группа в течение трех недель оформляет эскизный проект перехватчика с жидкостным ракетным двигателем, получившего название БИ (по начальным буквам фамилий ее авторов Березняка и Исаева). В эскизном проекте предлагалось два варианта вооружения перехватчика: первый — с двумя авиационными пушками, второй — с четырьмя пулеметами. Этот проект за подписями В. Ф. Болховитинова, А. Я- Березняка, А. М. Исаева и двигателиста Л. С. Душкина посылают председателю Государственного комитета обороны И. В. Сталину. Идет время. Все с нетерпением ждут ответа. Наконец авторов вызывает к себе нарком авиационной промышленности А. И. Шахурин. Он сообщает, что Иосиф Виссарионович смотрел их проект, одобрил и дал месяц на его осуществление.

Начинается лихорадочная работа всего коллектива: конструкторы делают эскизы и несут их в цехи. Одновременно делается все: не закончено проектирование,. а из стапеля вынимают крыло, клеится из шпона моно-коковый фюзеляж, и в нем прямо по месту устанавливается оборудование. Вот уже готовы стойки шасси, клеится фонарь, ставятся пушки. Небольшой сплоченный коллектив рабочих и инженеров делает просто чудо. Через 30 дней первая машина выкатывается из сборочного цеха. Она идет на продувку в новую большую трубу ЦАГИ..Машина так мала, что умещается в трубе.. Другая машина готовится к буксировке за самолетом.. А двигатель? О, и за зеленым забором работа кипит.


Планер самолета БИ

И, наконец, в ОКБ Болховитинова привозят первый двигатель. Он устанавливается в стальную ферму, начиненную топливными баллонами, перед которыми находится кресло пилота и сектор газа. Начинается отладка двигательной установки.

Сейчас страшно даже вспомнить, что это была за двигательная установка. Баллоны для азотной кислоты были из хромансиля! Дроссель для регулирования тяги — тоже из углеродистой стали. Для редуцирования сжатого воздуха, идущего в топливные баллоны, был установлен маленький редуктор от обычного кислородного баллона, используемый при сварке. Его оказалось недостаточно. Пришлось поставить еще один, потом еще два. Весь монтаж был сделан на 20-миллиметровых трубках из алюминиево-магниевого сплава. Дроссель заклинивал, хромансилевые баллоны сильно корродировали, соединения «травили». Почему не произошло ни одного несчастного случая — совершенно непонятно. В памяти сохранилось, что тогда без конца занимались тарировкой гидравлической системы. Компоненты топлива (по очереди) сливались через двигатель в бачок. Замерялось время слива, бачок ставили на весы. У хвоста колдовали душкинские механики в клеенчатых куртках, авиационных шлемах, с противогазами на боку. Вокруг толпились конструкторы. Начинали привыкать к парам азотной кислоты, облаками поднимавшимися над стендом при сливах, и первые наши «жеэрдиные» механики — А. М. Смирнов и Олег Штин. Иногда делались огневые пуски. Огонь, дым, страшный грохот, к счастью, непродолжительный. Механики длинным . скребком вычерпывали через сопло на землю скапливающуюся в камере черную жижу. А потом считали дырки в критическом сечении сопла. Сопло выходило из строя. Повторные запуски не удавались. Свеча накаливания, помещенная в центре головки, разрушалась после первого пуска. Неделя шла за неделей. Начались воздушные налеты на Москву. Стиснув зубы, работали конструкторы и механики с парящей кислотой установкой, изредка поглядывая на изрезанное лучами прожекторов и трассирующими зенитными снарядами московское небо. Что зенитки, что они могут? На тысячу выпущенных снарядов не приходится и одного подбитого фашистского бомбардировщика. Скорее, скорее! Мы должны оживить маши маленькие деревянные машинки, десяток — два таких без промаха бьющих перехватчиков должны отбить охоту у фрицев залезать в московское небо. Но что делать с этой камерой, которая прогорает, иногда рвется, не запускается? Нельзя ее ставить в самолет, нельзя! А время идет, немцы продвигаются к Москве.

Вся жизнь — на заводе. Немцы в Клину. Немцы подходят к Крюкову. На заводском аэродроме базируются боевые эскадрильи. Завод получает срочный фронтовой заказ — установить новые пушки на МиГе. Заказ выполняется мгновенно. Ведь это для фронта. Идет подготовка к разрушению всего хозяйства в критический момент. Каждый знает, что он должен поджечь, разломать, взорвать. И вот команда — грузиться в эшелон и уезжать на Восток. 25 октября за несколько часов были погружены оборудование, машины БИ, и стенд двигательной установки со всеми бачками, баллонами, трубками. С этим эшелоном поехали и сотрудники с семьями. С тяжелым чувством ехали болховитиновцы к Уралу. Как развернутся там дела? Как скоро удастся им сделать свой вклад в оборону страны?

На Урале

В течение первых двух-трех месяцев все без исключения разбирали старые вагранки, убирали горы шлака, приводили в порядок бытовки, настилали полы. На берегу заводского пруда установили двигательный стенд и, учитывая суровые уральские зимы, соорудили вокруг него фанерную хижину. Снова началась доводка двигательной установки, ее модернизация. Пока «колдовали» над двигателем — не только у заводского пруда, но и в одном из подвалов здания, в котором разместился РНИИ с входящей в него группой Душкина, — развернулась работа над топливными баллонами. Хромансиле-вые баллоны/ конечно, были сущим проклятьем. При самом осторожном обращении они держали кислоту не более месяца и не было известно о каких-либо ингибиторах, уменьшающих коррозию. Делать баллоны из малопрочной нержавеющей стали было нельзя. Попробовали использовать разъемный баллон из хромансиля с вставленным в него алюминиевым чулком. Чулок не расправлялся, не прилегал к стенкам оболочки, рвался.


Самолет БИ в полете

Стали заполнять зазоры между чулком и оболочкой расплавленным парафином. Потом перешли к лужению разъемного баллона оловом, вычитав (и наскоро это проверив), что концентрированная азотная кислота не сильно разъедает полуду. Из всех этих проб ничего толкового не вышло. Работа продолжалась со старой материальной частью.

Из НИИ ВВС был прислан чудесный парень — летчик-испытатель капитан Григорий Яковлевич Бахчиванджи.

Бахчи, как мы его звали, садился в кресло пилота в стенде над прудом и запускал двигатель. Однажды при запуске камера с соплом улетела в пруд. Головка двигателя, естественно, сорвалась с крепления, пошла вперед, сбив кислотные баллоны и порвав трубки. Баллоны ударили по спинке пилотского кресла. Бахчи, получив толчок в спину, ударился о приборную доску. Вокруг стенда стояли механики и инженеры-испытателк На всех них и на Бахчи, отражаясь от фанерной крыши, полился кислотный душ.


Митинг после первого полета. Выступает В. Ф. Болховитинов

Через несколько минут пятерых стонущих, замотанных бинтами людей, увезли в больницу. Бахчи пострадал мало: испорчен кожаный реглан, шлем, рассечена бровь, но на лицо кислота не попала. Больше других пострадал Арвид Владимирович Палло — правая рука Душкина, один из конструкторов двигателя и его главный испытатель. Отметины этого происшествия он носит на своем лице до сих пор. Однако никто из них не ушел от этой работы. Бахчи рвался к сектору газа, казалось что эта авария лишь укрепила в нем веру в успех дела.

Новый стенд был сделан в виде крестовины из мощных вертикальных железных плит. В одном секторе установили двигатель, в противоположном — управление им в боковых секторах — топливные баллоны. Такой стенд был уже более или менее приемлем, хотя и далеко не отвечал современным требованиям техники безопасности. Снова начались запуски, которые лишь убеждали в недостаточной надежности двигателя, в нестойкости сопла. Но двигатель доводили. Доводили и топливную систему. И наступил момент, когда решили, что можно готовить машину к первому полету. Ее привезли на аэродром. Провели серию пробных запусков. И, наконец 15 мая 1942 года Бахчиванджи поднял машину в воздух.


Самолет БИ на лыжах в 1943 году

Что сказать об этом первом полете? С замиранием сердца смотрели конструкторы и летчики, военные инженеры и механики на маленькую птичку, которая, выбросив из фюзеляжа огненный хвост, необычайно быстро раскатилась по бетонной дорожке, потом круто пошла вверх, сделала «коробочку» и устремилась вниз. Затем удар о землю. Одна нога подломилась. Самолет развернулся вокруг поломанной ноги и остановился. Прибежавшие к машине увидели Бахчиванджи, который яростно ругал себя за то, что испортил замечательную машину, не сумел ее посадить как следует. Оказалось, что к концу полета с работающим двигателем в фюзеляже лопнула какая-то трубка, кабина наполнилась ядовитыми парами. Он не мог дышать, ничего не видел. Открыл фонарь, чтобы хлебнуть чистого воздуха, но машина уже приближалась к земле. Бахчи оказался молодцом — остался цел сам и сохранил почти без повреждений машину. С упоением он говорил об этом коротком полете, восхищался мягкостью и тягой двигателя, который «как по маслу», придавливая его к пилотскому креслу, вынес в небо.

Однако конструкторы, хотя и ликовали, понимали, что надо еще работать и работать, чтобы по-настоящему овладеть ракетным самолетом. Второй полет состоялся только в сентябре. За ним последовала целая очередь полетов. Машина была переведена на лыжи. Появился еще один летчик — капитан К. А. Груздев.

27 марта 1943 года Бахчиванджи погиб, совершая полет на максимальной скорости. Машина, достигнув критической скорости, опустила нос, пошла вниз и врезалась в землю.

Следует рассказать более подробно, как проходила работа над двигательной установкой в тот период. Как уже говорилось, за сам двигатель отвечал РНИИ, в состав которого входила группа Л. С. Душкина. Ближайшими помощниками Душкина тогда были В. А. Штоколов, А. В. Палло, А. И. Полярный. Болховитиновцев не посвящали в работу с двигателем. Они занимались лишь системой подачи топлива. Ведущим конструктором по двигательной установке стал с самого начала рабочего проектирования А. М. Исаев. (А. Я. Березняк был ведущим по машине в целом). К работе была подключена моторная группа, где трудились Н. И. Новиков, Н. И. Коровин, студент Д. Н. Майоров. Еще до отъезда на Урал, болхо!витиновцы стали думать о поршневом топливном насосе, приводимом сжатым воздухом. От такого насоса ожидали получить стабильное соотношение расходов компонентов. Насос был спроектирован, и его должен был изготовить московский завод «сБорец». Но этого не получилось. Спроектировали и испытывали гидравлический поршневой регулятор соотношения компонентов, как его тогда назвали альфастабилизатор. Но и он не попал тогда на машину. Основные усилия всю зиму 1941 —1942 гг. и лето 1942 г. болховитиновские двигателисты направляли на решение проблемы баллонов.

Работы над ракетным перехватчиком конструкции РНИИ к этому времени вступили в завершающую стадию, и институт стал уделять им первостепенное внимание, в то время как работы по двигателю для самолетов БИ были приостановлены. Поэтому В. Ф. Болховитинов предложил А. М. Исаеву передать разработку топливной системы другому сотруднику и вплотную заняться самим двигателем. Трудными были первые дни. В ОКБ Болховитинова не было ни литературы, ни знающих двигательную технику людей. Удалось узнать, что работами в этой области занимается некто В. П. Глушко. Немедленно В. Ф. Болховитинов с Исаевым отправились к нему. На авиационном заводе, в конструкторском бюро В. П. Глушко с готовностью показал свои стенды, участки производства, конструкции, разъяснил методику термодинамического расчета охлаждения, словом, все, что юн знал сам, а новым двигателистам казалось, что знает он все. Под руководством этого человека была так хорошо организована работа, что прежнее кустарничество не могло идти с ней ни в какое сравнение. Окрыленным вернулся Исаев от Глушко. Почувствовав, что может разобраться в новом деле, он начал действовать смелее. Появились первые проекты отдельных узлов. Начала отрабатываться новая система зажигания — при помощи форкамеры с авиационной 'свечой, воспламеняющей бензовоздушную смесь. Форкамера, укрепленная на березе, что росла на берегу заводского пруда, с шумом извергала огонь, являя собой первый объект огневых испытаний. Забота о будущих огневых стендах весьма занимала тогда Исаева. На Первоуральском новотрубном заводе он вытаскивал драгоценные нержавеющие трубы, похороненные под горой лома. Сотрудник ВЙАМа И. Г. Лиференко внедрял в первые конструкции хромистый чугун. Т. К. Зилова из ВИАМа занималась диффузионным хромированием, преследующим цель придать простым сталям кислото- и жаростойкость. Конструкторы, овладев глушковскими расчетными методиками, развивали их дальше.

На новом месте. Первая работа

В середине мая 1943 года ОКБ было перебазировано. Началась организация отдела двигателей. В нем стали работать: Л. А. Пчелин, А. А. Толстов, В. Ф. Берглезов, И. И. Райков, Г. Г. Головинцова, В. Г. Ефремов, Н. И. Коровин.

На территории завода, в северной его части, высились три стены недостроенного ангара. К средней стене пристроили из шлакоблоков помещение в 300 квадратных метров, куда летом 1943 года переехал весь двигательный отдел. В северном торце расположили огневой стенд на два рабочих места. В средней части стоял компрессор, помещение для приборов, кладовка, гидравлический стенд для проливки форсунок, затем следовало конструкторское бюро и далее мастерская с двумя токарными станками. Все были ужасно довольны своим сооружением: удобно, автономно, комплексно! А зимой было даже тепло. Были построены две печки, которые из-за отсутствия дров топились кирпичами, смоченными в керосине. Такая топка насыщала все комнаты летающими хлопьями сажи. Но это не снижало ни энтузиазма, ни производительности. Не сказывалось на настроении и отсутствие удобств.


Первая база

Что же представляла собой эта экспериментальная база? По своим техническим параметрам, то измерительным системам она была чрезвычайно примитивна, а по технике безопасности, санитарно-гигиеническим условиям и огнеопасности совершенно недопустима с современной точки зрения.

Два силовых станочка, представляющих собой качающиеся кронштейны, измеряли, собственно говоря, не тягу, а момент ее относительно оси качания. При этом, благодаря большому выносу вперед горизонтально расположенных двигателей, эксцентриситет тяги играл уже большую роль.

Момент измерялся гидравлической месс-дозой, далекой от совершенства. Позади станков были расположены топливные самодельные баллоны из стали марки Я1Т, рассчитанные на рабочее давление 60 атм. Баллоны горючего и окислителя располагались рядом. Весь монтаж был сделан на 20-миллиметровых алюминиевых трубках, соединениях по наружному конусу. Стальных трубок вовсе не употребляли. Огневое помещение отделялось от операторов железной стенкой. Для наблюдения за объектом испытания были поставлены зеркала, которые быстро помутнели. Пришлось прорубить окно в боковой стене. Ни одного самопишущего прибора не было. При запуске люди с бумажками стояли перед манометрами и лихорадочно по команде записывали показания. На каждого приходилось по одному манометру. На роли «самописцов» мобилизовали конструкторов. Свои записи они сразу же после испытания анализировали.


Баллоны окислителя и горючего огневых стендов

Секундные расходы измерялись по перепаду на шайбе. Для этого начали конструировать ртутные дифференциальные манометры. Было перепробовано много конструкций. Но все они оказывались малопригодными для работы в стендовых условиях. Стеклянные трубки лопались, ртуть при толчках и гидравлических ударах вышибало. Нейтральных разделительных жидкостей для азотной кислоты не было: употребляли воду, и в результате — коррозия. Конструировали всякие хитрые разделительные приборы, но они снижали точность измерений и работал»! нестабильно. Раздобыли на заводе «Теплоконтроль» стационарные чугунные ртутные поплавковые дифманометры, употреблявшиеся на электростанциях. Однако и их приспособить не удалось. В конце концов стали помещать в прочный корпус с прозрачной крышкой механизм простого манометра. В трубчатую пружину подавалось давление до мерной шайбы, в корпус — после шайбы. Доработали мембранные разделители, и в конце концов эта система стала работать. Сменила ее, много лет спустя, система с турбинными датчиками расхода.

Ни одного малоинерционного прибора не было. В них тогда еще не ощущали большой необходимости.


Приборный щит. На переднем плане гидростенд

Высокочастотных пульсаций еще не знали. Да и низко частотные пульсации на первых конструкциях себя не проявляли.

Вообще тогда многое из двигательной техники конструкторам самолетов не было известно. Связи с Глушко и Душкиным не было. Все приходилось постигать на собственном опыте.

Находиться в парах окислов — тяжело. Когда попадали в облако, старались не дышать. Но никому не приходило в голову, что предельно допустимые концентрации невидимы и не вызывают кашля.

На станции не было промышленной канализации.


Пультовая. Виден сектор газа для управления РД-1

Уровень грунтовых вод стоял очень высоко, всего в одном метре от земли. Перед стендами была зарыта железная коробка емкостью 3—4 кубометра для сбора всех смывок. Она быстро прохудилась. В нее вставили алюминиевую коробку. И та тоже быстро прокоррозировала. Воды кудато уходили, а вернее, всасывались в грунт непокрытого двора. В 8—10 метрах против стендов был насыпан земляной вал высотой около метра, называвшийся «атлантическим». Иногда ретивые исследователи проползали при запуске за валом и высовывались из-за него, пытаясь, очевидно, рассмотреть, что делается в камере сгорания. Несколько сбоку и впереди стендов была поставлена крестовина, которая служила капитальным наблюдательным пунктом. На приезжавших наибольшее впечатление производили пуски, особенно когда они, наблюдая, стояли за крестовиной. Видно ничего не было, но была такая акустика, которая даже при малых тягах выводила из строя барабанные перепонки.

Как уже говорилось, запуски производились из-за железной стенки, отделявшей огневую часть от «кабины управления». На этой же стенке висели манометры. При запуске в это узкое пространство набивалось порядочно народу — тут были механики-дросселировщики и «самописцы». При пуске там стояли и грохот и вонь. Очки и летные шлемы были далеко не у всех. Если бы лопнула кислотная трубка к манометру, многим бы не поздоровилось. Первое время механики перед пуском практиковали для дренирования системы слив порции компонентов через двигатель (причем одновременно обоих компонентов). Один механик стоял при этом на огневой стороне, в боксе, и взмахом руки давал сигнал, что слив прошел и нужна отсечка. Эта практика была прекращена лишь после того, как смешанная струя керосина и азотной кислоты однажды сдетонировала, и мимо механика (это был О. Г. Штин) прожужжали осколки камеры.


РД-1 на огневом стенде

К весне 1944 года налаживание стендов в основном было закончено. В. Ф. Болховитинов решил оформить через Совет труда и обороны первое задание: разработать к октябрю 1944 года авиационный жидкостный ракетный двигатель с многократным включением на диапазон тяг от 400 до 1100 кгс, с плавным регулированием, с удельной тягой не ниже 200 с и ресурсом не менее 30 мин. Этот двигатель должен был заменить двигатель конструкции Душкина на машине БИ, что позволило бы продолжить ее отработку, прерванную гибелью Бахчиванджи.

Год, прошедший с момента возвращения на старую базу, конечно, не был затрачен только на строительство и налаживание экспериментальной базы. Расчетная группа КБ — Г. Г. Головинцова и А. С. Гвоздева — полностью освоила заимствованные у Глушко методики развила их дальше. Л. А. Пчелин и В. Ф. Берглезов занимались конструкторской работой по камерам сгорания. Они уже критически пересмотрели прежнюю конструкцию, разработали свои оригинальные решения Н. И. Новиков получил навык в проектировании разного рода дросселей и создал первые воздушные редукторы и обратные клапаны. Были проведены эксперименты по зажиганию, т. е. по получению пускового факела в камере сгорания, который бы надежно воспламенял рабочие компоненты. С этой целью опробывались форкамеры и свечи различных типов. Решение пока не было найдено, но опыт накапливался.

Двигатель, который начал создаваться, получил индекс РД-1. Какие недостатки выявились в двигателе конструкции Душкина? Прежде всего — ненадежность запуска и малый ресурс. Это и определило направление работы отдела. Двигатель сохранил основные размеры камеры и сопла, тип конструкции — сборная из механически обработанных поковок. Но решительно все детали были переконструированы. Основная деталь, определяющая ресурс двигателя — сопло — у двигателя Душкина имела оребрение, при котором образующие спирали были перпендикулярны к оси сопла. Кроме того, шаг резьбы был постоянным. Расчеты показали необходимость увеличения скорости охлаждающей жидкости в критическом сечении. Новое сопло было сделано с 6-заходной резьбой переменного шага и переменного наклона нитки резьбы, так что нитка на всей длине оставалась перпендикулярной поверхности стенки. При меньшей толщине стенки это обеспечивало большую жесткость детали и уменьшало ее деформацию, что способствовало уменьшению протекания охлаждающей жидкости в образовавшуюся щель поверх резьбы. На выходном конце сопла были сделаны две сильфонные волны. Оболочка жестко зажимала оба конца сопла. По-прежнему сопло охлаждалось керосином, а цилиндрическая часть — кислотой.

Для цилиндрической части использовали поковку из стали ЭЖ-2 (12X13). С головкой жестко соединялась внутренняя деталь камеры, а рубашка уплотнялась сальником. При этом избежали омываемых окислителем шпилек, которые на душкинском двигателе принесли много неприятностей.

Головка сохранила свою коническую (шатровую) форму. Форсунки были ввернуты по окружностям с чередованием кислотных форсунок с форсунками горючего. В центральную часть вставлялся пусковой блок — массивный цилиндр со своими подводами компонентов, в плоский торец которого были ввернуты 7 форсунок горючего и 12 окислителя, с впервые тогда примененным сотовым расположением. Все форсунки имели внутри корпуса по маленькому шариковому клапану. При отсечке компонентов эти клапанчики закрывались, предотвращая слив компонентов в камеру из коллекторов и рубашек.


Головка, пусковой блок, внутренняя и наружная оболочки цилиндрической части камеры

Зажигание пускового факела осуществлялось от так называемого «дугового пускача». Два кривых электрода этого устройства, закрепленного под соплом, перед, пуском вводились в камеру за критическое сечение и начинали там размыкаться и смыкаться. При каждом размыкании между электродами проходила вольтова дуга. На дугу попадала первая порция хорошо распыленных компонентов из пускового блока с расходом 400 г/с, после чего с помощью пневмореле дуги пускача выводились из камеры в исходное положение. Затем расход через пусковой блок удваивался, получался уже довольно мощный факел на 800 г/с. На этот факел подавались компоненты из всех рабочих форсунок. Двигатель выходил на режим малой тяги — 400 кгс. Все управление осуществлялось одной ручкой, так называемым «сектором газа». Движение этого сектора от заднего положения до промежуточного упора обеспечивало полный пусковой факел.

Сдвигом рычага от промежуточного упора вправо включалась малая тяга, а при движении рычага до второй прорези вперед тягу увеличивали до максимума — 1100 кгс. Сектор газа был связан рычагами с дроссель-но-отсечным двухкомпонентным краном. Поворачивающиеся от рычага цилиндры с профилированными отверстиями плавно регулировали тягу, сохраняя соотношение секундных расходов компонентов.


Сопло, вкладыш сопла, коллектор и дуговой пускач

Останов двигателя осуществлялся обратным движением сектора — сначала до промежуточного упора, потом сдвигом его по упору влево и оттяжкой назад по первой прорези. Таков был наш первый двигатель РД-1. В октябре 1944 г. он был предъявлен на государственные стендовые испытания, которые отлично выдержал. На отработку было израсходовано всего два двигателя. Двигатель № 3 был предъявлен государственной комиссии, двигатель № 4 пошел на летные испытания.

Каким же оказалось это наше первое создание? Изменение конструкции сопла, устранившее деформации, создавшее необходимую скорость жидкости в критическом сечении и вообще по всей длине сопла, в соответствии с расчетом, дало заданный ресурс всему двигателю. Этот ресурс стал определяться постепенным нарастанием на омываемой керосином стенке углеродной пленки — «коксика», затрудняющей теплопередачу в жидкость. Но главное — заданные 30 мин были получены.

Система запуска (зажигание от «дугового пускача» и вся автоматика) действовала безукоризненно. Двигатель был прост в эксплуатации и в управлении. Радикально был ликвидирован «хвост» при останове. У двигателя Душкина после останова из сопла еще долго шел огонь, выбрасывалось облако окислов, а в камере всегда оказывалась лужа смеси кислоты с керосином, которую механики выплескивали на землю скребками. В РД-1, благодаря запирающимся форсункам, скоростной четырехсоткилограммовый факел обрезало мгновенно, камера оставалась совершенно сухой. Лишь иногда на одной-двух форсунках быстро догорали огоньки.


Основной крановый агрегат, пусковой и дренажный краны и пкевмореле

Программа государственных стендовых испытаний предусматривала проведение десяти пусков без подхода к двигателю. Это требование было неукоснительно выполнено. За весь период испытаний двигатель не требовал текущего ремонта. Он проработал заданное время и был разобран — никаких дефектов не было обнаружено.

Снятые характеристики подтвердили выполнение задания.

Конструкторы торжествовали победу. Коллектив был премирован крупной денежной премией, а через год весь его состав был награжден за эту работу орденами и медалями. Это награждение за создание ЖРД было одним из первых в Советском Союзе.


Сотрудники ОКБ весной 1944 года {в верхнем ряду четвертый справа А. М. Исаев)


Процесс запуска двигателя РД-1: а — рукоятка сектора передвинута до промежуточного упора, рабочие компоненты начали заливать охлаждающий тракт, открылся первый пусковой край, заработала вольтова дуга, включилось реле времени; б — пусковые компоненты вспыхнули от вольтовой дуги, сработало пневмореле и от него) открылся второй пусковой кран и убрались электроды пускача, рабочие компоненты залили охлаждающий тракт и начали сливаться через дренажный кран; в—прошло 2,5 с, дренажный кран закрылся, и компоненты потекли через форсунки в камеру, двигатель заработал

РД-1 был поставлен на самолет БИ, который выполнил серию полетов. В акте, подписанном главным конструктором В. Ф. Болховитиновым, говорилось, что двигатель РД-1 при проведении летных испытаний работал устойчиво. Переход с одного режима на другой происходил плавно, следуя за сектором управления двигателем. Автоматический запуск двигателя был безотказен, а переход с пускового режима на рабочий — плавный.


Двигатель РД-1 в сборе


Форсунки РД-1: «—общий вид форсунки; б—расположение форсунок на головке; 1—форсунка горючего; 2—форсунка окислителя


Общий вид камеры с дуговым пускачом РД-1: 1—штуцер подачи окислителя на форсунки пускового блока; 2—штуцер подачи горючего на форсунки пускового блока; 3—штуцер замера давления в камере; 4~штуцер дренажа горючего; 5—штуцер дренажа окислителя; 6—штуцер подачи окислителя; 7—штуцер дренажа горючего; 8—штуцер подачи горючего; 9—штуцер слива окислителя; 10—штуцер слива горючего

Управление двигателем, электросхема, автоматика и агрегаты двигательной установки работали удовлетворительно. Полученные при испытании данные двигателя соответствовали расчетным и (полученным при госиспытании на стенде.

Модернизация первого двигателя

В конце войны из Прибалтики были привезены немецкие турбокомпрессорные двигатели ЮМО-4 и БМВ-003. В Советском Союзе А. М. Люлька уже много лет успешно работал над такими двигателями, и эти трофеи подтвердили актуальность его работ.


РД-1М на стенде

Весной 1944 года на базе завода и РНИИ был организован новый НИИ ракетной авиации, и В. Ф, Болховитинов стал научным руководителем этого института.

Второй самолет с ракетным двигателем (индекс 02) строился под руководством И. Ф. Флорова. Бывший двигательный отдел завода В. Ф. Болховитинова, ставший ОКБ нового НИИ, должен был снабдить этот самолет двигателем. Двигателисты начали заниматься модернизацией двигателя РД-1, которая окончилась разработкой нового авиационного многооазового двигателя РД-1М. В июле 1946 года он прошел стендовые испытания, а в декабре этого же года самолет 02 с двигателем РД-1М сделал первые пробежки.

Несмотря на отличные, казалось бы, качества двигателя РД-1, модернизировать в нем было что: он был тяжел (почти 100 килограммов), трудоемок и дорог, имел много элементов автоматики, усложненную электрическую схему, не очень большой для авиационного двигателя ресурс (всего 33 мин), слишком высокое давление подачи топлива (43,5 атм при 16 атм давления в камере).


Головка РД-1М

Работа по модернизации двигателя РД-1М началась с головки. Было замечено, что на тепловые потоки сильно влияет строение факела, определяемого расположением форсунок. Конструкторы установили, что наличие на периферии головки форсунок окислителя поднимает нагрев стенок камеры против этих форсунок по всей длине камеры и сопла. Напротив, периферийные форсунки горючего снижают тепловой поток, сохраняют стенку. Стало ясно, что факел надо строить по-иному, что именно система впрыска определяет ресурс сопла, т. е. факел, воспринимаемый соплом, определяется расположением форсунок на головке. Это был весьма важный вывод, который сыграл решающую роль в дальнейшей работе. Шатровая (коническая) головка, доставшаяся по наследству от Душкина, давала сильное «жгутование», т. е. большое насыщение компонентами центра камеры в ущерб периферии. Такое жгутование представлялось неоправданным; можно было предположить, что оно отрицательно влияет на удельную тягу.

Второй важный вывод: головка должна быть плоской. На гидростенде «проливали» уже не отдельные форсунки, а головки целиком. Степень жгутования определялась буквально на ощупь: рука, вставленная в поток, должна была ощущать равномерно мягкое давление по всей площади. Жесткое ядро в центре, бьющее по руке, считалось недопустимым. Велись работы по улучшению образования смеси по всей площади головки РД-1М.


Расположение форсунок на головке РД-1М: 1—форсунка горючего; 2—форсунка окислителя; 3— форсунка горючего увеличенного расхода; 4—форсунка окислителя с факелом распыла, направленным внутрь камеры

Вместо кольцевого расположения форсунок, которое не обеспечивало равномерного смешения компонентов, было принято расположение форсунок в шахматном порядке. Причем каждая форсунка горючего находилась в окружении четырех форсунок окислителя, и наоборот.

Головка РД-1М была сделана плоской. У периферийных форсунок окислителя сопла были скошены, что давало возможность направлять конусы распыла к центру, обеспечивая тем самым отсутствие окислителя в периферийном слое. В углах форсуночного квадратного поля были поставлены форсунки с увеличенным расходом горючего, что позволяло надежно прикрыть по две примыкающие к углам форсунки окислителя. Форсунки стали делать без клапанов. Хотя останов у РД-1 и был очень хорош, решено было им поступиться ради упрощения конструкции. Был придуман коллектор на головке, который получал из рубашки камеры охлаждавший ее компонент только сверху: при останове, таким образом, жидкость из рубашки в форсунки не сливалась, тем более, что коллектор имел большое отверстие внизу для слива из него компонента (при останове).


Внутренняя оболочка камеры РД-1М

Все эти конструктивные решения позволили отказаться от оребренного сопла: оно стало гладким, и даже без сильфонных волн на выходном конце. И сопло, и камеру оказалось возможным охлаждать только одним окислителем. Благодаря уменьшению тепловых потоков сопротивление всего охлаждающего тракта снизилось до 3,7 атм (вместо 20,3 атм только на одном сопле РД-1). Цилиндрическая камера оставалась оребренной, но при этом резьбу дали не 6-, а 24-заходную: это и предохраняло ее от внешнего давления и существенно сокращало гидравлическое сопротивление. Вся конструкция камеры упростилась, стала более технологичной, а весила она (с агрегатами) 59 кг вместо 95 кг, как у РД-1. Охлаждение только кислотой покончило с нарастанием на охлаждаемой поверхности «коксика». После часа работы камера не имела признаков порчи и была пригодна к дальнейшей эксплуатации. Ресурс двигателя был установлен равный одному часу.

Хотя «дуговой пускач», действовавший от электричества, себя ничем не скомпрометировал, было решено применить химическое зажигание. До осени 1945 года никакой подходящей зажигательной жидкости не находилось. Осенью 1945 года было найдено горючее, с помощью которого удалось осуществить химическое зажигание на РД-1М. В качестве пускового окислителя употреблялся 4%-ный раствор хлорного железа в азотной кислоте. Пусковые (Компоненты подавались с расходом 1,2 кг/с (полный расход основных компонентов 5,8 кг/с) сразу во все форсунки головки. Пускового блока в головке не выделялось. Это был немаловажный шаг для дальнейшей разработки выхода двигателей на режим работающих на несамореагирующих компонентах. С тех пор применялся следующий принцип: не образовывать пускового факела, на который подавались бы основные компоненты — последние должны входить в камеру непосредственно за пусковыми.


Камера РД-Ш:
а — общий вид; б — разрез


Сопло с вкладышами РД-1М


Форсунки РД-1М

Как видим, итоги отработки РД-1М таковы: уменьшен вес, упрощена конструкция, увеличен ресурс, снижено давление подачи. Лишь удельная тяга не увеличилась и причина этого осталась невыясненной. По отчету о заводских испытаниях удельная тяга РД-1М уменьшилась на 6 единиц. Конструкторы считали, и, наверное, справедливо, что достигнутые преимущества компенсировали потери удельной тяги в 6 единиц.

Еще с осени 1944 года в ОКБ все более прочным становилось убеждение в том, что перспективны не двигатели многократного использования, а двигатели разового применения. Параллельно с отработкой РД-1М начались работы и в этом направлении.

Перейти ко 2-й части книги

---

*Автором идеи ракетного истребителя-перехватчика был С. П. Королев, возглавивший работы по экспериментальным ракетным самолетам, которые велись с 1931 года группой изучения реактивного движения (ГИРД), а с 1936 года — Реактивным научноисследовательским институтом (РНИИ). Идея ракетного перехватчика обоснована в 1938 году в «Тезисах доклада по объекту 318. Научноисследовательские работы по ракетному самолету», опубликованных в сборнике «Пионеры ракетной техники. Ветчинкин, Глуш-ко, Королев, Тихонравов». М., 1972, стр. 508—518. Успешное продвижение этих работ и, в частности, летные испытания ракетоплана РП-318-1 с ЖРД в 1940 году обусловили принятие Наркоматом авиационной промышленности решения о разработке ракетного перехватчика в ОКБ В. Ф. Болховитинова.

**Группа Л. С. Душкина входила в состав РНИИ и разрабатывала ЖРД для ракетного перехватчика.

Показать Скрыть карту