РАКЕТА, СТАВШАЯ ЛАБОРАТОРИЕЙ

«Мы должны получить ракету для ПВО в течение года» — эта фраза, произнесенная Сталиным в начале августа 1950 года определила пути и подходы в решении сложнейшей военно-технической проблемы — создания зенитной ракетной системы для ПВО Москвы, получившей название «Беркут».

Проектирование зенитных управляемых ракет (ЗУР) для «Беркута» в сентябре 1950 года было поручено ОКБ-301 С.А.Лавочкина, известного своими истребителями. Взятый с первых же месяцев темп работ был чрезвычайно высок — уже в середине марта 1951 года в КБ-1, ставшем головным разработчиком системы, состоялась защита эскизного проекта ЗУР В-300 (заводское обозначение «205»), В основу ее конструкции были положены идеи, реализованные еще в годы войны немецкими конструкторами при создании ЗУР «Вассерфаль». Как и последняя В-300 была выполнена одноступенчатой, с предполагаемой массой около 3500 кг, а ее старт должен был производиться вертикально со специального пускового стола. Двигательная установка «205-й» представляла собой работавший на двухкомпонентном топливе четырехкамерный ЖРД СОЭ-29, разработанный в ОКБ-2 НИИ-88 под руководством А.М Исаева.

Летом 1951 года были начаты летные испытания В-300 на полигоне Капустин Яр. Спустя год начались испытания ракеты в замкнутом контуре управления, а 26 апреля 1953 года В-300 в небе над Капустиным Яром впервые уничтожила воздушную цель — самолет-мишень бомбардировщик Ту-4.

Однако ракета у Лавочкина получилась почти в три раза тяжелее американского аналога — зенитной ракеты для комплекса «Найк-Аякс» сообщения о пусках которой стали регулярно появляться с осени 1951 года.

Меры для исправления этого недостатка в ОКБ-301 конечно предпринимались но далеко не самые эффективные Для радикальных мер сопряженных со значительным техническим риском, следовало прежде всего отказаться от формулы Сталина — «ракету для ПВО создать в течение года»: заменить год на два, а то и на три… Следует отметить, что работы по такой «трехлетней» схеме в КБ Лавочкина также велись — эти ракеты получили обозначение В-500 и В-600

В-500 (заводской индекс «220») предназначалась для поражения самолетов летящих со скоростью до 1000 км/час на высоте до 20—25 км В соответствии с заданием, эта ракета должна была иметь наклонную дальность стрельбы 30 км, достигать высоты 20 км за в 60 сек и маневрировать на этой высоте с перегрузкой до 2 единиц. Стартовая масса В-500 предполагалась в 1300 кг, масса боевой части кумулятивного действия — 100 кг.

Перспективность разрабатываемой ракеты к июлю 1951 года была должным образом оценена и вскоре к этой работе подключили дополнительные силы. Однако в связи с изменением КБ-1 требований к продолжительности активного участка полета ракеты ОКБ-301 было предложено разработать ракету с полностью активным полетом до цели. Эта работа продолжалась до апреля 1952 года, когда КБ-1 достигло более значительных успехов, где по аналогичным требованиям разрабатывалась ракета 32Б (ШБ) С этого времени в ОКБ-301 началось проектирование ЗУР В-600 предполагавшейся стартовой массой 1600 кг и массой боевой части 120 кг Но к концу 1952 года эти работы были также приостановлены

Параллельно с ОКБ-301 все это время свою зенитную ракету создавали и в КБ-1, где В-300 с самого начала работ не воспринималась как последнее слово техники. Для создания новых зенитных ракет в КБ-1, еще до первого пуска В-300, был создан специальный конструкторский отдел № 32. Ведущая роль в новом отделе была отведена бывшим работникам КБ Поликарпова Дмитрию Томашевичу и Николаю Зырину. Руководством КБ-1 была оказана значительная поддержка новому отделу — из ряда организаций им была передана техническая документация по ракетам различного назначения, образцы уже изготовленных ракет: работники отдела постоянно присутствовали при испытаниях В-300 в Капустином Яре. Результат этой поддержки сказался быстро. Уже к концу 1951 года в КБ-1 полным ходом велись работы по созданию двух новых ракет — зенитной 32Б (ШБ) и авиационной К-5 (ШМ), или, как их называли сами разработчики, «Ш — большая» и «Ш — малая».

Официально ШБ не заявлялась как конкурент В-300 в системе «Беркут», хотя ее расчетная дальность действия 30—32 км и высота полета 20—21 км полностью вписывались в технические характеристики этой системы. Первое время о ней говорилось только как о ракете будущего — ведь в том, что зенитных ракет потребуется еще немало, сомнений ни у кого не было. Поэтому занимающиеся этой работой в КБ-1 сотрудники не были связаны по рукам и ногам, как создатели В-300, «почасовыми» графиками разработки испытаний и развертывания серийного производства ракеты

Изначально ШБ проектировалась как двухступенчатая ракета— ускоритель и маршевая ступень. Использование подобной схемы позволяло ракете стартовать с наклонной направляющей пусковой установки и значительно сократить потери энергии ракеты по сравнению с вертикальным стартовым разгоном и разворотом в сторону цели. Для реализации наклонного старта была спроектирована специальная поворотная пусковая установка 140Е с изменяемым углом подъема направляющей.

Ускоритель ШБ представлял собой твердотопливный двигатель ПРД-10, который должен был разгонять ракету до сверхзвуковой скорости и отделяться после завершения работы. Ускоритель, тяга которого составляла около 20 тс, создавался под руководством Ивана Картукова в КБ-2 завода № 81. Попет ракеты после отделения ускорителя обеспечивался маршевым ЖРД С2.168Б, который разгонял ракету до максимальной скорости около 800 м/с Разработку этого двигателя осуществляли под руководством Алексея Исаева в ОКБ-2 НИИ-88.

Использование двухступенчатой схемы ракеты позволило значительно снизить требования к ее маршевому двигателю. Ввиду того, что он теперь не должен был отрывать ракету от земли, соответственно он мог иметь и не столь большую тягу — хватало величины 1300 кгс вместо 9000 кгс для В-300. В результате удалось заметно уменьшить массу двигательной установки. Дополнительному снижению массы ракеты способствовало расположение отсека аппаратуры между баками и маршевым двигателем и выполнение блока «Б» (блок управления автопилота, блоки радиоуправления и радиовизирования и блок питания) в виде «моноблока». Еще одним новшеством стало использование на ракете мультикумулятивной боевой части, весившей 118 кг и состоявшей из 108 кумулятивных зарядов. В совокупности все это позволило почти на порядок сократить на ракете запасы компонентов топлива, в качестве которых использовались ТГ-02 «тонка» и азотная кислота АК-20Ф, при обеспечении выполнения требований по дальностям и высотам перехвата целей.

Результатом принятых при разработке ШБ прогрессивных проектных решений стало сокращение ее стартовой массы до 1354 кг, практически равной массе американской ЗУР «Найк-Аякс». В то же время ШБ имела ряд общих черт с В-300: обе ракеты использовали аэродинамическую схему «утка», а для подачи компонентов топлива в двигатель использовалась вытеснительная система с помощью сжатого воздуха. Хотя следует отметить, что на первых этапах проектирования ШБ для нее в ОКБ-2 НИИ-88 рассматривалась и более прогрессивная турбонасосная система подачи.

Уже весной 1952 года статус работ по ШБ был значительно поднят — благодаря активному влиянию куратора процесса создания «Беркута» Лаврентия Берии. По его указанию изготовление первых ракет ШБ для испытаний в Капустином Яре было поручено одному из лучших на тот момент в стране ракетных заводов — Опытному заводу № 88 в Подлипках. Приоритетность этой работы для завода была столь значительна, что повлияла на сроки изготовления здесь первых баллистических ракет. Подобное ускорение позволило уже летом 1952 года начать стендовые испытания стартового ускорителя ШБ, а к концу года приступить к летным испытаниям ракеты. Вот с этого момента у В-300 и появился серьезный конкурент.

Для первых автономных пусков в КБ-1 готовилось два варианта ШБ, обозначавшихся Б-44 и Б-45. Вариант Б-44 был оснащен автопилотом, самописцами и предназначался для изучения вопросов поведения ракеты во время старта и в автономном полете. На нем также планировалось исследовать аспекты работы ускорителя и процесс его отделения от маршевой ступени. Вариант Б-45 планировался для следующего этапа испытаний — изучения поведения ракеты в управляемом полете. Б-45 имел на борту радиоаппаратуру, телеметрическое оборудование и программный механизм для выдачи в полете команд управления.

Пуски ракет ШБ первых вариантов были осуществлены в конце 1952 года, и в их процессе был задействован центральный радиолокатор «Беркута», захватывавший и сопровождавший ракеты по отраженному от их корпуса сигналу.

Однако к этому времени уже было принято решение о начале серийного производства В-300 сразу на нескольких заводах. Для создателей ШБ оставался последний шанс — подготовить свою ракету к этапу испытаний по перехвату воздушных целей одновременно с В-300. Предпринятые в те месяцы дополнительные меры для дальнейшего ускорения работ по ШБ отличались радикальностью. Среди прочего руководство КБ-1 проявило интерес к занимавшемуся ракетной тематикой химкинскому ОКБ-293 М.Р. Бисновата: уже 19 февраля 1953 года было выпущено правительственное постановление, в соответствии с которым ОКБ-293 стало частью КБ-1. В самом КБ-1 все подразделения, занимавшиеся разработкой бортового оборудования ракеты и системы наведения ее на цель, были объединены в одно. Задача, которая была поставлена перед ними, — решить в кратчайшие сроки все вопросы, связанные с обеспечением испытаний ШБ в составе опытного образца «Беркута».

Ракета ШБ (вариант Б-80):

1 — ПВД: 2 — крышка люка отсека радиовзрывателя (РВ); 3 — передающая антенна РВ; 4 — руль; 5 — крышка люка отсека боевой части (БЧ); 6 — приємная антенна РВ; 7 — передний бугель; 8 — крыло; 9 — замок крепления ускорителя ПРД-10; 10 — электрожгут запуска ПРД-10; 11 крышка люка приборного отсека; 12 — упорный конус ускорителя; 13 — крышка люка для установки пиропатронов ускорителя; 14 — задний бугель; 15 — тяга элерона стабилизатора; 16 — антенна радиовизирования; 17 — РВ; 18 — ось руля; 19 — пневматическая рулевая машинка; 20 — БЧ; 21 — дренажный клапан бака горючего; 22 — заборник горючего; 23 — бак горючего; 24 — дренажная горловина окислителя; 25 — заправочная горловина окислителя; 26 — заборник окислителя; 27 — арматура воздушного аккумулятора давления (ВАД); 28 — ферма крепления ВАД; 29 — ВАД; 30 — бортразъем; 31 — ампульная батарея; 32 — преобразователь тока; 33 — пусковые клапаны ЖРД С2.168А; 34 — антенна радиоуправления; 35 — воспламенитель ускорителя; 36 — элерон стабилизатора; 37 — поддерживающий ролик; 38 — заглушка; 39 — сменный вкладыш сопла; 40 — диафрагма; 41 — топливная шашка; 42 — пиропатрон; 43 — ЖРД С2.168А; 44 — пневматическая рулевая машинка; 45 — моноблок управления

Однако ни к стрельбам по уголковым отражателям, ни к завершающему этапу испытаний — стрельбам по самолетам-мишеням ракета КБ-1 не успела. Окончательно же судьбу ШБ, выполнившей к середине июня 1953 года 15 пусков, предрешили политические события весны — лета 1953 года — смерть И.В.Сталина, арест Л.П. Берии и его сына. Расстановка сил в области создания ракетных средств противовоздушной обороны в считанные недели радикально изменилась…

После ряда перестановок в руководстве КБ-1 в сентябре 1953 года была сформирована новая структура предприятия, в которой были вновь разделены специалисты, занимавшиеся ШБ. Тем не менее работы по ней были продолжены, а ее главным конструктором был назначен Дмитрий Томашевич. Осенью 1953 года наконец состоялись пуски ракеты с полным комплектом аппаратуры, и к концу года общее количество пусков различных вариантов ШБ (уже известных Б-44 и Б-45, а также телеметрических Б-75 и Б-115 и боевых Б-80 и Б-120) достигло 35.

Дальнейшие работы по ШБ оказались тесно связаны с созданием 20 ноября 1953 года Особого конструкторского бюро № 2 (МКБ «Факел»), основу которого составили специалисты КБ-1 и ОКБ-293. Томашевич стал руководителем бригады проектов ОКБ-2, Зырин — начальником конструкторского отдела, а возглавил новую организацию Петр Грушин, который работал до того времени первым заместителем Лавочкина.

Получив в наследство от КБ-1 практически готовую ракету, Грушин решил распорядиться ею по-хозяйски, поскольку к тому времени на разных стадиях изготовления на заводе № 88 находилось еще почти пятьдесят экземпляров различных вариантов ШБ. Конечно, об использовании ШБ в составе «Беркута» речи уже не шло — к тому времени заводы успели выпустить несколько тысяч В-300, а в ОКБ-301 подходили к концу работы по выполнению ее модернизации. Не годилась ШБ и для использования в составе перевозимой зенитно-ракетной системы С-75, ракету для которой под обозначением 1Д предстояло разрабатывать ОКБ-2.

В первые же недели работы ОКБ-2 Грушин досконально изучил все возможные аспекты дальнейшего использования ШБ и остановился на варианте «летающей лаборатории». Это словосочетание, применяющееся обычно по отношению к самолетам, как нельзя лучше характеризует задачи, возлагавшиеся на ШБ. Решение, принятое Грушиным, оказалось наиболее рациональным — у проектировщиков ОКБ-2 в считанные месяцы стали появляться ответы на свои вопросы, у конструкторов — на свои. Также в их экспериментах были задействованы опытное производство и испытательные службы ОКБ-2.

Ряд экспериментальных работ, проведенных с ШБ, позволил специалистам ОКБ-2 избежать многих ошибок. Так, на ШБ был впервые опробован в полете механизм изменения передаточного числа (МИПЧ), с помощью которого согласовывались углы отклонения рулей ракеты с величинами действующего на нее в полете скоростного напора. Эта проблема возникла в связи с достижением самолетами и ракетами высоких сверхзвуковых скоростей полета. При этом оказывалось, что рули, спроектированные для сверхзвуковой ракеты, недостаточно эффективны для управления ее движением на дозвуковой скорости, и наоборот, что значительно снижало точность управления ракетой. Гармонию в процесс управления ракетой и был призван внести МИПЧ И именно в ШБ был впервые испытан этот достаточно сложный механизм, нашедший в дальнейшем себе место на 1Д и на всех последующих вариантах ракет, использовавшихся в составе С-75.

Другим исследованием, выполненным с помощью ШБ, стали летные эксперименты по выяснению достоинств и недостатков выбранной для 1Д нормальной аэродинамической схемы. С этой целью на одном из вариантов ШБ в дополнение к крыльям были установлены как передние рулевые поверхности («утка»), так и задние («нормальная» схема). Получилась своего рода ракета-триплан. В проведенных экспериментальных пусках управление ракетой при работе ускорителя осуществлялось передними рулями, а после его сброса — задними. В этих пусках были проверены устойчивость и управляемость ракеты подобной аэродинамической схемы, определено воздействие на ее полет возмущающих моментов по крену. Это явление, получившее тогда обозначение «косая обдувка» и связанное со скосом потока за первыми попадающими в него аэродинамическими поверхностями, в те годы еще только начинало исследоваться.

В ряде экспериментальных пусков на ШБ устанавливались специальные датчики, предназначавшиеся для измерений температуры ее корпуса в процессе относительно непродолжительного сверхзвукового полета.

Проводились испытания ШБ и с измененной конструкцией стартового ускорителя. Первоначальный вариант ПРД-10 для работы в диапазоне температур от минус до плюс 50°С должен был комплектоваться сопловыми вкладышами четырех типоразмеров. Изменение конструкции, выполненное в ОКБ-2, состояло в установке в сопле двигателя специального устройства — «груши», перемещением которой легко регулировались размеры критического сечения сопла без трудоемкой смены вкладышей. Это позволяло добиваться большей стабильности характеристик работы ускорителя при различных условиях окружающей среды. Впервые эта конструкция была успешно испытана в полете 5 апреля 1955 года, во время 71-го пуска ШБ. После проведения еще двух подобных пусков дорога «грушам» на ракетах Грушина была открыта. В дальнейшем это устройство было использовано на одной из модификаций ракет системы С-75 и на ракетах системы С-125.

Последний, 74-й по счету пуск ШБ (по программе «ракета-триплан») был произведен 16 апреля 1955 года. Дальнейшие эксперименты с этой ракетой теряли смысл; на полигоне готовилась к первому пуску 1Д — первая ракета ОКБ-2.

Оставшиеся же неизрасходованными ШБ были переданы в качестве наглядных пособий в учебные заведения, где на них учились будущие конструкторы и инженеры-ракетчики. А простоявшая на полигоне несколько лет без дела пусковая установка 140Е осенью 1958 года еще раз была использована по своему прямому назначению. В те дни с нее было произведено несколько пусков ракет В-600 ОКБ-2, предназначавшихся для использования в составе зенитно-ракетного комплекса С-125.

Описание ракеты

По внешнему виду ракета ШБ представляла собой тело вращения большого удлинения. В носовой части ракеты установлены четыре руля, а в хвостовой — четыре крыла (схема «утка»). Рули расположены в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а крылья — в двух взаимноперпендикулярных диаметральных плоскостях под углом 45 градусов к горизонту. Два крыла (№ 2 и № 4) оснащены элеронами.

К передней части ускорителя крепился упорный конус, через который ускоритель передавал усилия на маршевую ступень. Два стабилизатора были оснащены элеронами, управление которыми производилось механической связью от элеронов крыла.

Корпус маршевой ступени представлял собой монокок с работающей обшивкой и состоял из пяти отсеков, состыкованных между собой болтовыми соединениями.

В отсеке № 1 размещалась аппаратура радиовзрывателя. На поверхности отсека расположены четыре приемных антенны взрывателя под углом 45 градусов к горизонту.

На отсеке № 2 устанавливались рули. В передней его части расположены рулевые машинки и блок автопилота, а в задней — боевой заряд. Вдоль корпуса отсека снаружи смонтированы четыре передающие антенны радиовзрывателя. В телеметрических вариантах ШБ вместо боевой части устанавливалась так называемая «этажерка» с аппаратурой радиотелеметрии.

В отсеке № 3 размещены бак для горючего (ТГ-02) и окислителя (азотная кислота АК-20Ф), баллон сжатого воздуха (с максимальным рабочим давлением 255 атм.) и воздушно-арматурный блок.

В отсеке № 4 установлены комплексный блок (блок управления автопилота, блоки радиоуправления и радиовизирования и блок питания РБУ), рулевая машинка управления элеронами крыла и стабилизатора, бортовые разъемы, электропроводка и трубопроводы. На заднем шпангоуте отсека крепился маршевый двигатель.

Отсек № 5 представлял собой обтекатель маршевого двигателя. В задней части отсека — кольцевая антенна радиоуправления.

Отсек № 6 — упорный конус ускорителя, связанный с маршевой ступенью при помощи 4 замков. На боковой поверхности конуса расположены окна для выхода газов маршевого двигателя.

Основные материалы, примененные в конструкции ракеты; дюралюминий (обшивка, прессованные профили-стрингеры) и электрон (обшивка, литые шпангоуты).

Боевая часть ракеты кумулятивного действия состояла из 108 одиночных кумулятивных зарядов: 9 рядов по 12 зарядов в каждом. Для обеспечения равномерного распределения кумулятивных струй по всей зоне поражения одиночные заряды расположены на центральной несущей трубе по спирали, со смещением на угол 2,5 градуса от направления оси ракеты. Одновременно крайние ряды зарядов имели наклон 2 градуса к оси ракеты в сторону центра заряда. Это гарантировало концентрированную полосу поражения на расстоянии до 60 м. На данном расстоянии боевая часть обеспечивала поражение авиационной брони толщиной до 10 мм, воспламенение всех видов жидкого топлива и подрыв боеприпасов. Масса снаряженной боевой части составляла 118 кг.

Характеристики ракеты ШБ (вариант Б-80)

Длина ракеты, мм (без трубки ПВД)………………………….7818

Длина маршевой ступени, мм…………………………………..6000

Диаметр ускорителя, мм …………………………………………….650

Диаметр маршевой ступени, мм…………………………………500

Размах крыльев маршевой ступени, мм……………………1450

Размах рулей, мм……………………………………………………….860

Размах стабилизаторов ускорителя,мм……………………..2000

Стартовая масса ракеты, кг…………………………………… 1354,4

Масса маршевой ступени, кг………………………………………740

Максимальная скорость полета, м/с……………………………800

Максимальные поперечные перегрузки, ед…………………….9

Максимальная высота полета, км…………………………….19,93

Максимальная наклонная дальность, км……………………30,8

Характеристики ускорителя ПРД-10

Тяга, кгс…………………………………………………… 13 500—19 960

Время работы, с………………………………………………….3,5—4,3

Масса снаряженного ускорителя, кг…………………………….525

Масса конструкции, кг…………………………………………………215

Характеристики маршевой двигательной установки С2.168А

Тяга:

у земли, кгс…………………………………………………………….1170

на высоте 4000 м, кгс……………………………………… 1250+/-70

Удельный импульс у земли, сек…………………………………216

Массы компонентов:

горючего ТГ-02, кг………………………………………………………66

окислителя АК-20Ф, кг………………………………………………239

Время работы, с………………………………………………………..57

В. КОРОВИН