Ракети С.П. Королева

МГТУ ім. Н.Е. Баумана

Реферат по КСМУ

Тема: "Ракети С.П. Королева "

Студент Коновалов А.В.

Група СМ 8-41

Викладач Сичов М.П.

Москва 2000

Сергій Павлович Корольов-видатний конструктор і вчений, що працював в галузі ракетної і ракетно-космічної техніки. Двічі Герой Соціалістичної Праці, лауреат Ленінської премії, академік Академії наук СРСР, він є творцем вітчизняної стратегічної ракетної зброї середньої і міжконтинентальної дальності і основоположником практичної космонавтики. Його конструкторські розробки в області ракетної техніки представляють виняткову цінність для розвитку вітчизняного ракетного озброєння, а в області космонавтики мають світове значення. Він по праву є батьком вітчизняної ракетно-космічної техніки, що забезпечила стратегічний паритет і зробила нашу державу передовою ракетно-космічною державою.

13 травня 1946 було прийнято рішення про створення в СРСР галузі з розробки та виробництва ракетного озброєння з рідинними ракетними двигунами. Відповідно до цього ж постановою передбачалося об'єднання всіх груп радянських інженерів з вивчення німецького ракетного озброєння Фау-2, що працювали з 1945 р. в Німеччині, у єдиний науково-дослідний інститут "Нордхаузен", головним інженером-технічним керівником якого був призначений С. П . Корольов. У Німеччині Сергій Павлович не тільки вивчає німецьку ракету ФАУ-2, а й проектує більш досконалу балістичну ракету з дальністю польоту до 600 км.

Першим завданням, поставленої урядом перед С. П. Корольовим як головним конструктором і всіма організаціями, що займаються ракетним озброєнням, було створення аналога ракети Фау-2 з вітчизняних матеріалів. Але вже в 1947 р. виходить постанова про розробку нових балістичних ракет з більшою, ніж у Фау-2, дальністю польоту: до 3000 км. У 1948 р. С. П. Корольов починає льотно-конструкторські випробування балістичної ракети Р-1 (аналога Фау-2) і в 1950 р. успішно здає її на озброєння. Ця ракета відрізнялася від німецької значно більшою надійністю. Паралельно С. П. Корольов веде розробку нової балістичної ракети Фау-2 з дальністю польоту 600 км. Ракета Р-2 мала несе бак пального, зручніший для експлуатації компонування і, найголовніше, отделяющуюся в польоті бойову головну частину. Крім цього, ракетна рухова установка була істотно доопрацьована з метою збільшення її тяги, а система автономного управління мала вдвічі більшою точністю стрільби. Ракета Р-2 здано на озброєння в 1951 році, тобто всього лише на рік пізніше ракети Р-1.

Спільно з практичними роботами над ракетною зброєю в НДІ-88 під науковим керівництвом С. І. Корольова були розпочаті широкомасштабні проектно-експериментальні дослідження за темами HI, Н-2, Н-3 з метою створення науково-технічного доробку для розробки якісно нових БР.

Але темі Н-1 проводилися експериментально-теоретичні дослідження основних технічних проблем, пов'язаних з реалізацією проекту ракети Р-3, що має дальність польоту 3000 км: необхідно було забезпечити стійкість польоту ракети бесстабилизаторной (аеродинамічно нестійкою) схеми і отримати дані про поведінку киплячого рідкого кисню в термонеізолірованном несучому баку окислювача у процесі руху на активній ділянці траєкторії при підвищених зовнішніх теплопотоках в масу рідкого кисню. На основі конструктивних рішенні ракети Р-2 з використанням її форсованого двигуна була створена одноступінчата експериментальна БР Р-ЗА бесстабилизаторной схеми з дальністю польоту 1200 км. Успішні льотні випробування даної ракети дали підставу Міністерству оборони прийняти її на озброєння в 1956 р. з ядерної бойовою частиною як Р-5М. Це була перша вітчизняна стратегічна ракета, що стала основою ракетного ядерного щита країни.

За темою Н-2 було виконано дослідження можливості і доцільності створення балістичних ракет, що працюють на стабільних висококнпящіх компонентах палива (при використанні як окислювача азотної кислоти з окислами азоту). У результаті була підтверджена можливість створення таких ракет і виконано ескізний проект першої вітчизняної БР Р-11 з дальністю польоту 250 км і стартовою масою вдвічі меншою, ніж у Р-1. Проте з урахуванням екологічної токсичності азотних окислів і менших енергетичних характеристик стабільного рідкого палива в порівнянні з паливом на основі рідкого кисню і гасу, а також виникли тоді серйозних проблем з розробкою ракетних двигунів з необхідної тягою (більшої 8 г), стійко працюючих на цих компонентах палива , було визнано доцільним застосовувати азотнокіслотний окислювач з окислами азоту для БР з порівняно малою дальністю польоту. При створенні ж ракет з більшою дальністю польоту, і особливо міжконтинентальних, було рекомендовано в якості окислювача використовувати рідкий кисень. Цьому напрямку розвитку ракетної техніки Сергій Павлович виявився вірним протягом всієї своєї творчої діяльності.

Міністерство оборони доручило ОКБ-1 НДІ-88 розробку ракети Н-11, і С. П. Корольов блискуче вирішив зазначену завдання, застосувавши щойно створений для зенітної ракети 8-тонний двигун А. М. Ісаєва і вперше використавши рідинний акумулятор тиску для подачі палива в камеру згоряння.

На основі Р-11 С. П. Корольов розробив і здав на озброєння в 1957 р. стратегічну ракету Р-11М з ядерною бойовою частиною, що транспортується в заправленому вигляді на танковому шасі. Серйозно модифікувавши цю ракету, він пристосував її для озброєння підводних човнів (ПЛ) як Р-11ФМ. Зміни були більш ніж серйозні, так як робилася нова система управління та прицілювання, а також забезпечувалася можливість ведення стрільби при досить сильному хвилюванні моря з надводного положення ПЛ, ​​тобто при сильній хитавиці. Таким чином, Сергій Павлович створив перші балістичні ракети на стабільних компонентах палива мобільного наземного і морського базування і з'явився першопрохідником в цих нових і важливих напрямках розвитку ракетного озброєння.

Остаточне доведення ракети Р-11ФМ він передав у Златоуст, в СКБ-385, відрядили туди зі свого ОКБ-1 молодого талановитого ведучого конструктора В. П. Макєєва разом із кваліфікованими проектантами і конструкторами, заклавши тим самим основу для створення унікального центру з розробки балістичних ракет морського базування.

в НДІ-88 були початі дві науково-дослідні роботи під керівництвом С. П. Корольова з метою визначення вигляду і параметрів міжконтинентальних ракет балістичного і крилатого типів (теми Т-1 і Т-2) з необхідним експериментальним підтвердженням проблемних конструктивних рішенні.

Дослідження по темі Т-1 переросли в дослідно-конструкторську роботу (головний конструктор С. П. Корольов), пов'язану зі створенням першої двоступінчастої міжконтинентальної ракети Р-7 пакетної схеми, яка і в даний час дивує своїми оригінальними конструктивними рішеннями, простотою виконання, високою надійністю і економічністю. Ракета Р-7 зробила перший успішний політ у серпні 1957

В результаті дослідженні по темі Т-2 була показана можливість розробки двоступінчастої міжконтинентальної крилатою ракети, перша ступінь якої була чисто ракетної і виводила другий ступінь-крилату ракету-на висоту 23-25 ​​км. Крилата щабель з допомогою прямоточного повітряно-ракетного двигуна продовжувала політ на цих висотах зі швидкістю 3 М і наводилася на мету за допомогою астронавігаціонной системи управління, працездатною і в денний час.

Надалі С. П. Корольов розробляє досконалішу компактну двоступеневу міжконтинентальну ракету Р-9 (як окислювач використовується переохолоджений рідкий кисень) і здає її (шахтний варіант Р-9А) на озброєння в 1962 р. Пізніше паралельно з роботами над важливими космічними системами Сергій Павлович почав першим в країні розробляти твердопаливну міжконтинентальну ракету РТ-2, яка була здана на озброєння вже після його смерті. На цьому ОКБ-1 С. П. Корольова перестало займатися бойової ракетної тематикою і зосередило свої сили на створенні пріоритетних космічних систем і унікальних ракет-носіїв.

Займаючись бойовими балістичними ракетами, С. П. Корольов, як зараз видно, прагнув до більшого-до підкорення космічного простору і космічних польотів людини. З цією метою Сергій Павлович ще в 1949 р. спільно з вченими АН СРСР почав дослідження з використанням модифікацій ракети Р-1А шляхом їх регулярних вертикальних запусків на висоти до 100 км, а потім за допомогою більш потужних ракет Р-2 і Р-5 н , а висоти 200 і 500 км відповідно. Метою цих польотів були вивчення параметрів ближнього космічного простору, сонячних і галактичних випромінювань, магнітного поля Землі, поведінки високорозвинених тварин у космічних умовах (невагомості, перевантажень, великих вібрацій і акустичних навантажень), а також відпрацювання коштів життєзабезпечення і повернення тварин на Землю з космосу - було вироблено близько семи десятків таких пусків. Цим Сергій Павлович завчасно заклав серйозні підстави штурму космосу людиною.

У 1955 р. ще задовго до льотних випробувань ракети Р-7 С. П. Корольов, М. В. Келдиш, М. К. Тихонравов виходять до уряду з пропозицією про виведення в космос за допомогою ракети Р-7 штучного супутника Землі (ШСЗ). Уряд підтримує цю ініціативу. У серпні 1956 р. ОКБ-1 виходить зі складу НДІ-88 і стає самостійною організацією, головним конструктором і директором якої призначається С. П. Корольов. І вже 4 жовтня 1957 С. П. Корольов запускає на навколоземну орбіту перший в історії людства ШСЗ. Його політ має приголомшливий успіх і створює нашій країні високий міжнародний авторитет.

Для реалізації пілотованих польотів і запусків автоматичних космічних станцій С. П. Корольов розробляє на базі бойової ракети сімейство скоєних триступінчастих і чотириступінчастих носіїв. Таким чином, внесок С. П. Корольова у розвиток вітчизняної і світової пілотованої космонавтики є вирішальним.

Зі сказаного видно особливо значуща роль С. П. Корольова як генератора багатьох неординарних ідей і прародителя видатних конструкторських колективів, що працюють в галузі ракетно-космічної техніки. Можна тільки дивуватися багатогранності таланту Сергія Павловича, його невичерпної творчої енергії. Він є першопрохідцем багатьох основних напрямів розвитку вітчизняних ракетного озброєння і ракетно-космічної техніки. Важко собі навіть уявити, якого рівня досягла б вона, якби передчасна смерть Сергія Павловича не перервала творчий політ його думок.

СЕРГІЙ ПАВЛОВИЧ КОРОЛЬОВ ДО 90-РІЧЧЯ ВІД ДНЯ НАРОДЖЕННЯ. РЕДКОЛЕГІЯ журналу "Ракетобудування і Космонавтика" ЦНДІМАШ.

Балістична ракета середньої дальності Р-1

Балістична ракета середньої дальності Р-2

Балістична ракета середньої дальності Р-5М

Накопичений досвід при проектуванні і випробування балістичної ракети Р-2, а також успіхи радянських атомників, створили ядерну бомбу, дозволили на початку 50-х років приступити до проектування ракети з ядерною головною частиною і дальністю польоту понад 1000 км.

У цих умовах було прийнято рішення прийняти БРСД Р-5 з головною частиною, спорядженої звичайним вибуховою речовиною вагою в 1000 кг. Ракети цього типу почали надходити на озброєння інженерних бригад РВГК, де замінили експлуатувалися до цього Р-2. Кожна бригада мала шість пускових установок.
На вимогу військових конструктори шукали шляхи підвищення бойових можливостей своєї ракети. Щоб підвищити ефект дії в районі цілі, було знайдено цікаве рішення. Крім стандартної ГЧ на ракету стали навішувати дві, а трохи пізніше і чотири додаткових бойових заряду, що дозволило обстрілювати майданні об'єкти. Правда, при цьому максимальна дальність польоту знижувалася до 820 і 600 км відповідно. Ефективність обох варіантів головної частини була низькою.
Балістична ракета Р-5 була виконана одноступінчастої з несучими паливними баками з листового алюмінієвого сплаву. Для їх зміцнення і забезпечення бескавитационной роботи турбонасосних агрегатів, живили ракетний двигун компонентами палива, в баках створювалося невеликий надлишковий тиск. Як маршового двигуна на ракеті застосовувався РРД РД-103 з тягою на землі до 41 т, розробки ОКБ В.П. Глушко, давнього соратника Корольова. Як компоненти палива використовувалися 92% етиловий спирт і рідкий кисень.
На ракеті застосували комбіновану систему управління. Для зменшення бічного відхилення точки падіння ГЧ додали канал радиокоррекции. Керуючі зусилля на активній ділянці траєкторії створювалися аеро-і газодинамічними рулями.
У квітні 1954 року почалися роботи над удосконаленим варіантом ракети. Вона отримала позначення Р-5М. Модернізація торкнулася насамперед бойового оснащення, рухової установки і системи управління. В результаті внесених змін максимальна дальність стрільби збільшилася на 200 км. За рахунок вперше введеного резервування головних блоків апаратури системи управління вдалося підвищити її надійність.

Ракету оснастили відокремлюваної від корпусу на кінцевій ділянці польоту ядерної головною частиною потужністю 300 кт. Її круговий ймовірне відхилення (КВО) точки падіння від розрахункової точки прицілювання становила 3,7 км, граничне відхилення - 6 км.
Ракетний комплекс (РК) з БРСД Р-5М був прийнятий на озброєння інженерних бригад РВГК 21 червня 1956. Він був досконалим, ніж його попередники. Запуск ракети був повністю автоматизований. У процесі передстартової підготовки здійснювався контроль всіх пускових операцій. Старт Р-5М проводився з наземної пускової установки (пускового столу), яку можна було встановити на підходящої місцевості.
Звичайно у цього бойового ракетного комплексу (БРК) були недоліки. Передстартові перевірки, операції по заправці та прицілюванню ракети проводилися без засобів автоматизації, що значно збільшувало час підготовки до пуску. Потрібно було кілька годин, щоб підготувати ракету до старту. Застосування як окислювача бистроіспаряющегося рідкого кисню не дозволяло тримати ракету в заправленому стані більше 30 діб, постійно здійснюючи підживлення бака окислювача. До того ж для вироблення запасу кисню необхідно було мати потужні виробничі кошти в районі базування ракетних частин. Все це робило РК малорухомим і уразливим, що обмежувало його розгортання в Збройних Силах.
.
.

Міжконтинентальна балістична ракета Р-7

Двоступінчата ракета Р-7 виконана по "пакетної" схемою. Її перша щабель являла собою чотири бічних блоку, кожен довжиною 19 м і найбільшим діаметром 3 м, розташованих симетрично навколо центрального блоку (другий ступінь ракети) і з'єднаних з ним верхнім і нижнім поясами силових зв'язків. Конструкція всіх блоків однакова і включала опорний конус, паливні баки, силове кільце, хвостовий відсік і рухову установку. На кожному блоці першому місці встановлювалися РРД РД-107 конструкції ГДЛ-ОКБ, керованого академіком В. Глушко, з насосною подачею компонентів палива. Він був виконаний по відкритій схемі і мав шість камер згоряння. Дві з них використовувалися як рульові. РРД розвивав тягу 78 т у землі.
Центральний блок ракети складався з приладового відсіку, баків для окислювача і пального, силового кільця, хвостового відсіку, маршового двигуна і чотирьох рульових агрегатів. На другому щаблі встановлювався РРД РД-108, аналогічний за конструкцією з РД-107, але відрізнявся, в основному, великим числом рульових камер. Він розвивав тягу у землі до 71 т і працював довше, ніж РРД бічних блоків.
Для всіх двигунів використовувалося двокомпонентне паливо: окислювач - переохолоджений рідкий кисень, пальне - гас Т-1. Для забезпечення роботи автоматики ракетних двигунів, застосовувалися перекис водню і рідкий азот. Щоб досягти заданої дальності польоту конструктори встановили автоматичну системи регулювання режимів роботи двигунів і систему одночасного спорожнювання баків (СВБ), що дозволило скоротити гарантований запас палива. Конструктивно-компонувальна схема Р-7 забезпечувала запуск всіх двигунів при старті на землі за допомогою спеціальних пірозажігательних пристроїв, встановлених в кожну з 32 камер згоряння.

Маршові РРД ракети мали високі енергетичні та масові характеристики, а також високу надійність. Для свого часу вони були видатним досягненням в області ракетного двигунобудування.

Р-7 оснащувалася комбінованою системою управління. Її автономна підсистема забезпечувала кутову стабілізацію і стабілізацію центру мас на активній ділянці траєкторії. Радіотехнічна підсистема здійснювала корекцію бічного руху центру мас наприкінці активної ділянки траєкторії і видачу команди на вимикання двигунів, що підвищувало точність стрільби. Виконавчими органами системи управління були поворотні камери рульових двигунів і повітряні рулі. Для реалізації алгоритмів радиокоррекции були побудовані два пункти управління (основний і дзеркальний), віддалених на 276 км від стартової позиції і на 552 км один від одного.
Ракета несла моноблочну термоядерну головну частину потужністю 3 Мт. Вона кріпилася до приладовому відсіку центрального блоку з допомогою трьох пирозамков. Характеристики ГЧ дозволяли уразити велику майданну мета, за допомогою як повітряного, так і наземного ядерного вибуху.

Ракетний комплекс вийшов громіздким, уразливим і дуже дорогим і складним в експлуатації. До того ж у заправленому стані ракета могла перебувати не більше 30 діб. Для створення і поповнення необхідного запасу кисню для розгорнутих ракет потрібен був цілий завод. Комплекс мав низьку бойову готовність. Недостатньою була і точність стрільби. БРК даного типу не годився для масового розгортання. Всього було побудовано чотири стартових споруди.
12 вересня 1960 на озброєння приймається МБР Р-7А. Вона мала трохи більшу за розмірами другий ступінь, що дозволило збільшити на 500 км дальність стрільби, нову головну частину і спрощену систему радіоуправління. Але досягти помітного поліпшення бойових і експлуатаційних характеристик не вдалося. Дуже швидко стало ясно, що Р-7 і її модифікація не можуть бути поставлені на бойове чергування в масовій кількості. Так все і сталося. До моменту виникнення Карибської кризи РВСП розташовували кількома десятками таких ракет. До кінця 1968 року обидві ці ракети зняли з озброєння. Але ще раніше МБР Р-7А стала широко використовуватися для запуску космічних апаратів. В історії розвитку радянської космонавтики ця ракета зіграла видатну роль.

Міжконтинентальна балістична ракета Р-9А

Р-9А стала останньою бойової ракетою, розробленої під безпосереднім керівництвом С.П. Корольова. Конструкторам треба було підвищити надійність ракети і, головне, вирішити проблему від якої залежала сама можливість перебування "дев'ятки" на бойовому чергуванні. Мова йшла про способи тривалого зберігання великих кількостей рідкого кисню для заправки баків ракет. В результаті була створена система, яка забезпечувала втрати кисню не більше 2-3% на рік.

Двоступінчата ракета Р-9А виконана за схемою "тандем" з послідовним розподілом щаблів. Конструктивною особливістю ракети можна вважати малу довжину другого ступеня. Перша ступінь складалася з відкритої гратчастої ферми, бака окислювача, приладового відсіку, бака пального і хвостового відсіку. Паливні баки за несучої конструкції.

Корпус другого ступеня складався з конічної і циліндричної частин. Конічну частину корпусу становили перехідник, бак пального і бак окислювача з межбаковой обечайкой. Циліндрична частина утворювала хвостовий відсік, усередині якого розміщався маршовий двигун другого ступеня. Бак пального був виконаний за несучою схемою, а бак окислювача - у формі сфери.

На першому місці стояв чотирикамерний маршовий РРД РД-111 з хитними камерами згоряння, що розвивав тягу 141 т. На другому щаблі встановили чотирикамерний РРД РД-461 конструкції С. Косберга. Він мав рекордним на той час питомим імпульсом тяги серед киснево-гасових двигунів і розвивав тягу без неї 31 т. Наддування баків у польоті і робота приводів турбонасосних агрегатів забезпечувалася за допомогою продуктів згоряння основних компонентів палива, що дозволило спростити конструкцію двигунів і зменшити їх масу.
"Дев'ятка" відрізнялася порівняно коротким ділянкою роботи рухової установки першого ступеня, внаслідок чого поділ ступенів відбувалося на висоті, де вплив швидкісного напору на ракету ще значно. На ракеті був реалізований гарячий спосіб поділу ступенів, при якому двигун другого ступеня запускався в кінці етапу роботи маршового РРД першого ступеня. При цьому гарячі гази спливали через ферменную конструкцію перехідника. Через те, що в момент поділу РРД другого ступеня працював тільки на 50% номінальної тяги і коротка другий ступінь була аеродинамічно нестійка, кермові сопла не могли впоратися з возмущающими моментами. Для усунення цього недоліку конструктори встановили аеродинамічні щитки на поверхні скидається обтічника хвостового відсіку другого ступеня.

З появою систем засічки пусків МБР у ​​США, короткий ділянку роботи першого ступеня став гідністю "дев'ятки", так як стартують ракети засікати по потужному смолоскипу від працюючих маршових двигунів.

На ракеті встановлювалася комбінована система управління, що мала інерційну систему і канал радиокоррекции. Її прилади були "врізані" в обечайку межбакового відсіку. Круговий ймовірне відхилення точки падіння головної частини від точки прицілювання при стрільбі на дальності понад 12000 км становило 1,6 км. З часом від радіотехнічної підсистеми відмовилися, залишивши тільки інерційну підсистему. Система управління дозволяла забезпечити дистанційний контроль параметрів ракети.

Для МБР Р-9А були розроблені два варіанти моноблочних головних частин. Перша потужністю 4 Мт могла бути доставлена ​​на дальність понад 13500 км. Друга потужністю до 6 Мт - на дальність 12500 км. ГЧ кріпилася до перехідника другого ступеня за допомогою двох пирозамков. Її відділення здійснювалося пневмотолкателем після вимкнення маршового РРД другого ступеня.

В результаті застосування низки прогресивних технічних рішень, ракета вийшла компактною, що було важливо при розміщенні її в ШПУ. Для швидкої заправки баків окислювача (бак пального заправлявся після установки ракети в шахту) була розроблена система швидкісної заправки. Технічна готовність Р-9А становила 10 хвилин. На одній стартовій позиції оборудовалось дві шахтні пускові установки, підземний командний пункт з системами управління ракетами, пункт радіоуправління і технологічне обладнання, необхідне для підтримки запасу рідкого кисню. Старт ракет можна було здійснити лише послідовно, оскільки радіотехнічна система забезпечувала наведення тільки однієї ракети. Підготовка і проведення пуску ракети Р-9А протікали автоматично, з дистанційним контролем кожної команди.

До того ж ракетні комплекси з Р-9А виявилися досить дорогими в експлуатації, що не могло позначитися на масштабах їх розгортання (усього на бойове чергування було поставлено 26 одиниць). Р-9А стала останньою бойової ракетою в угрупованню РВСП на киснево-керосиновом паливі. Вона перебувала на озброєнні до середини 70-х років.