| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
Чтобы выяснить все эти процессы, наши ученые и лаборанты работали почти год, да и сейчас, в середине сорок третьего, все еще продолжали исследования и, судя по их словам — 'там еще лет на пять, если не больше'. Ну да, видел я их оборудование. Они даже закатывали в пороховые шашки термопары, чтобы отлавливать температуру на каждом из этапов горения. Ну, уж о хитрых стеклянных и платиновых многосопловых трубках для отбора газов я молчу — их делали чуть ли не сотнями. Да и весь коллектив пороховиков сейчас составлял более тысячи человек. Конечно, это не только сами испытатели, что планировали и ставили опыты, а затем анализировали их результаты, это еще и помогающие им лаборанты, и конструировавшие оснастку технологи, и изготовлявшие ее слесаря и стеклодувы. И это уже не максимальное количество в две с половиной тысячи человек, что трудилось над исследованиями и разработкой технологий летом сорок второго — основная часть технологий была разработана и внедрена в производство, поэтому многих перекинули на другие области исследований, благо методы и подходы одинаковы — что в исследовании и освоении порохов, что моторных масел и прочей химии — смешивай, нагревай, фильтруй, перегоняй да измеряй. Естественно, мы работали в тесной связке с советскими учеными, да что там говорить — на начальном этапе мы только от них и получали формулы, рецепты, методики, и уже потом их апробировали и развивали, так что уже и от нас начал идти в обратную сторону небольшой поток знаний. Надеюсь, пока небольшой — раскочегарились-то наши нехило.
Так вот. Выяснив процессы горения, мы выяснили и условия их стабильного протекания. Прежде всего, для всего процесса горения было важно поддерживать давление в нужном диапазоне. При слишком низком давлении горение затухало или было нестабильным — вторая фаза горения активно проходила только при давлениях больше двадцати атмосфер, а без этого не до конца прореагировавшие продукты просто выносились из двигателя. К тому же при пониженном давлении снижалась не только теплота сгорания, но и теплопроводность газового слоя, отчего поверхность шашки нагревалась менее интенсивно, соответственно, меньше производилось продуктов распада нитроклетчатки, что еще больше снижало интенсивность горения. Но и высокие давления были вредны — порох сгорал слишком быстро. Это в артиллерийских системах были нужны давления в сотни атмосфер, чтобы успеть придать снаряду высокую скорость, а значит успеть полностью, всем зарядом сгореть еще в канале ствола, до того, как выбросит наружу — у нас были курьезные случаи, когда мы на волне первых успехов попытались заменить в гаубичных зарядах порох единообразными фракциями — что для больших, что для малых зарядов. Да, когда стрельба идет на больших зарядах, трубчатый порох вполне подходит — его соломки быстро создают очень высокое давление, при котором сгорание еще больше ускоряется. Ну и для чего, спрашивается, в малых зарядах нужен пластинчатый порох ? Заменим его трубчатым, и это сэкономит нам несколько производственных линий. Нифига. Когда из ствола вслед за снарядом вылетели и догоравшие трубки пороха, мы первые три секунды смотрели друг на друга с немым удивлением. Ну, пока кто-то не крикнул 'Ложись!' — снаряд, получивший совсем небольшую скорость, плюхнулся метрах в пятидесяти и на наше счастье не взорвался. Тут-то до всех сразу и дошло, зачем в малых зарядах применяли порох мелких фракций. Пустого объема-то в гильзе на таких зарядах много, и чтобы порох сразу создал большое давление, нужна большая поверхность сгорания. И трубки тут никак не подходят — пока они начнут гореть, пока создадут давление, а снаряд уже начнет двигаться, увеличивая объем камеры сгорания — вот трубкам и не хватило давления, чтобы гореть быстро. Это еще хорошо, что они все-таки смогли врезать снаряд в нарезы, протолкнуть его через ствол и выпихнуть наружу — а то тот так бы и остался внутри. Век живи — век учись.
Но это в снарядах. В ракетах же было важно, чтобы порох горел подольше, малыми порциями, чтобы он подольше подталкивал ракету по направлению к цели. Да и ограничения по массе были не последним фактором — ведь шашки свободно лежали внутри корпуса, соответственно, все давление газов передавалось и на корпус. Ну, не совсем свободно — они удерживались несколькими решетками и системой проволок, чтобы не болтались внутри корпуса, пока горят, а то от ударов могли и растрескаться, отчего площадь горения, а, следовательно, и давление, повышались, отчего, в свою очередь, еще больше повышалась скорость горения. Но из-за того, что стенки корпуса свободно омывались горячими газами, их толщина в том же РС-132 была пять миллиметров. И эти пять миллиметров должны были выдержать не только высокое давление, но и температуру, которая снижала предел прочности стали. Правда, недолго — двигатель работал меньше секунды, поэтому сталь слишком ослабнуть не успевала из-за инерции прогрева. Нам же, чтобы достичь больших высот и при этом не нарваться на большие ускорения, надо было повышать длительность работы двигателя. Но это требовало изменения всей внутренней баллистики двигателя, включая сопло.
Поэтому в первой половине сорок второго мы шли по пути изменения механической конструкции ракет, стараясь кардинально не менять ни состав топлива, ни геометрию шашек. Так, еще весной сорок второго мы начали покрывать изнутри стенки теплозащитой на основе оксида магния, что позволило снизить их толщину на два миллиметра — а это почти восемь килограммов сэкономленного веса. Да еще количество взрывчатки снизили до полукилограмма, и толстый корпус снаряда заменили стеклопластиковым обтекателем, а в качестве поражающих элементов применили стальные шарики. Правда, сэкономленный на боевой части вес был съеден аппаратурой управления, но вот уменьшение веса корпуса ракетного двигателя, использование стеклопластиковых стабилизаторов вместо стальных, повысило высотность ракет с изначальных трех до четырех с половиной.
Но это было все, что мы смогли выжать из советских снарядов без изменения конструкции и рецептуры пороха. И с рецептурой пороха было сложнее.
Попытка полностью заменить динитротолуол на нитроглицерин летом сорок второго нам не удалась — горение оказалось нестабильным, возникал и пульсации и затухания. Так-то идея была отличной — калорийность нитроглицерина на сорок процентов выше, чем у ДНТ, а кислородный баланс — вообще положительный, то есть получаем более полное сгорание пороха, соответственно, повысится и температура газов, и их объем, а значит и тяга. Да и для стабильного горения такому пороху требовалось всего двадцать атмосфер, а не минимум сорок, как нашему и советскому. Англичане с американцами такой порох и применяли — в артиллерии уже и сейчас, а потом мы узнали и про ракеты. И, кстати, они тоже столкнулись с таким нестабильным горением. Попробовали мы и немецкий — дигликолевый — порох. Причем нескольких сортов, с калорийностью начиная чуть ли не от двух с половиной тысяч килоджоулей на килограмм, или примерно шестьсот килокалорий — это сравнить с нашим в три шестьсот килоджоулей, или восемьсот шестьдесят килокалорий. С ним было еще хуже — и ниже импульс, и минимальное давление требовалось чуть ли не шестьдесят атмосфер, а лучше — восемьдесят. А это снова — утолщение стенок корпуса — наши три миллиметра такое давление держали уже не всегда. Хотя, конечно же, на таком менее калорийном порохе живучесть артиллерийских стволов возрастала чуть ли не в три раза — мы это прочувствовали, когда перевели часть трофейной ПТО на наши пороха — стволы стали выгорать значительно быстрее, и лишь напыление металлов как-то замедляло износ стволов. В своих зенитных ракетах, кстати, немцы использовали все-таки нитроглицериновый — со своим у них тоже не получилось. Точнее, со своим они пробовали делать уже после того, как Гитлер сказал своим конструкторам 'Сделайте точно как у русских'.
Но это мы узнали уже в сорок третьем. Пока же мы проводили десятки опытов в день, пытаясь преодолеть рубеж в пять километров.
Но все-таки очередной шаг мы сделали снова благодаря советским разработкам — в июне сорок второго мы получили чертежи нового снаряда М-13 от Катюш — руководство СССР наконец-то сочло возможным передать нам эту 'секретную' разработку, о которой знали даже немцы. В основе нашей первой конструкции лежал РС-132, который мы нашли на складах. Длиной 845 миллиметров, весом двадцать три килограмма, менее чем с килограммом взрывчатки и менее четырех килограммов ракетного топлива, он развивал скорость в триста пятьдесят метров в секунду. М-13 был более продвинутой конструкцией, которую приняли как раз двадцать первого июня сорок первого — да, накануне войны — специально для наземной реактивной артиллерии. Именно эти снаряды дебютировали в знаменитом обстреле железнодорожного узла Орши четырнадцатого июля сорок первого. И новый снаряд был посолиднее своего авиационного родителя — длиннее на шестьдесят сантиметров — 1415 мм, общим весом сорок два килограмма, с массой боевой части двадцать один килограмм, из которых почти пять килограмм приходилось на взрывчатку, и с массой ракетного пороха уже в семь килограмм. Дальность стрельбы по наземным целям составляла более восьми километров, а максимальная скорость оставалась той же при длительности работы двигателя семь десятых секунды.
Вот это была уже серьезная конструкция, в которой много чего можно было убрать. Естественно, первой 'пострадала' боевая часть. Ее вес мы уменьшили до четырех килограммов — килограмм взрывчатки, два с половиной килограмма поражающих элементов, ну и корпус со взрывателем. Также сделали тоньше корпус, на чем сэкономили еще пять килограммов. Увеличили и длину двигателя, повысив количество пороха до десяти килограммов. А между двигателем и боевой частью разместили новый блок управления.
Я, как ЭВМщик, даже не сомневался в том, что нам надо применять полностью электрическое управление ракетами. На наших первых ракетах так и было — оперение получило элероны, которые отклонялись электромагнитами. Блок управления, правда, был также размещен между боевой частью и ракетным двигателем, иначе его пришлось бы защищать от тепла, выделявшегося этим двигателем. Да и некуда было его в хвосте помещать — там сопло, стабилизаторы — и все. Так что либо размещать между стабилизаторами, херя всю аэродинамику, либо наращивать длину хвостовой части, а газы пропускать по длинной трубе, ну и опять же — херя всю аэродинамику. И так-то после наших доработок центр масс несколько сместился назад, так что устойчивость ракеты снизилась, а тут она снизилась бы просто катастрофично — блок управления весил пять килограммов, и даже без учета выгорания топлива центр масс сразу был бы за центром давления, и оператору бы пришлось постоянно вертеть рукояткой управления только чтобы удержать ракету на курсе. Так что от блока управления к электромагнитам тянулись провода, закрытые изоляцией — и электрической, и тепловой.
И в новых ракетах я тоже предполагал примерно такую же схему. Но тут ко мне пришли конструктора и стали убеждать меня, что надо переходить на другие схемы. Что более всего меня поразило, так это их полное единодушие в данном вопросе. Обычно они приходили к консенсусу после долгих обсуждений и споров, когда доски были не по одному разу исписаны формулами и исчерчены эскизами и схемами, а то приходилось ставить и натурные эксперименты. Тут же — 'Хотим гидравлику' — и все тут. Почти ультиматум.
Стали разбираться. И оказалось, что да, гидравлика — не такой уж страшный зверь, как я себе его представлял, а даже совсем наоборот — очень полезная штука. Все дело в потребных усилиях на рулях и в массовой отдаче приводов разных схем — в гидравлических или пневматических она была чуть ли не в десять раз выше, чем в электрических системах. То есть в гидравлике один килограмм оборудования мог дать в десять раз больше мощности. Все дело в том, что в электрических системах крутящий момент ограничен магнитными силами, действующими между ротором и статором. То есть если мы хотим получить более-менее приличные управляющие усилия, нам потребуется более мощных электромотор, который, замечу, практически целиком состоит из медной обмотки, пластин статора и пластин ротора. Стальных. То есть тяжелых. А в той же гидравлике — сравнительно легкие трубочки, пусть и медные или стальные, золотниковые механизмы — да, чуть потяжелее, но не сравнить с массивными электромоторами, еще электромагниты — для управления этими золотниками, но они, опять же, существенно легче, так как им требуется мощность только для управления, а не для непосредственного привода рулями. Ну и сравнительно легкая жидкость. Которую можно сжимать до двух-трех десятков атмосфер. Проблема лишь в уплотнениях да насосе, но и тут конструктора уверили, что можно поджечь пороховой заряд в небольшой емкости — так и получим нужное для работы гидро— или пневмосистем давление. Ну, понятное дело, если тянуть трубки через весь корпус, то тут уже можно было бы и поспорить, но конструктора продумали и этот момент — когда они развернули очередной эскиз, уже с общей компоновкой ракеты, я сразу выдал — 'Утка !'. Да, на эскизе была ракета со схемой управления 'утка' — за боевой частью шел блок управления, из которого торчали лопасти управления, а в хвосте — лопасти стабилизации, которые уже не занимались управлением. И вся гидросистема хорошо так и компактно размещалась между этими лопастями управления, а к хвостовым стабилизаторам не тянулось вообще ничего. Да, пожалуй, могло и сработать — расчеты показывали экономию почти в три килограмма — скорости-то подросли, соответственно, усилия на рулях тоже становились больше — вот и получалось, что электромагнитами уже не обойтись, да и муторно было с ними управляться — нужно было что-то более стабильное, что не тратило бы энергию на поддержание управляющих плоскостей в каком-то положении — так-то энергия тратилась на постоянную подпитку электромагнита, а тут — довернул передачу, ну или шток — и он зафиксировался в этом положении. Сам. Правда, менять его положение требовалось практически постоянно, но по тем же расчетам получалось, что на сдвиги гидравлических приводов будет все-равно тратиться чуть ли не в десять раз меньше электроэнергии, чем на электромагниты. Так что их по любому надо было заменять, и вопрос был только в том, на что именно — на электромоторы с передачами или на гидравлику-пневматику.
— Вот кстати и на весе механических передач можно сэкономить — приводы там, редукторы ... А уж моторы — чтобы сделать их меньше, надо повышать напряжение, а там возникают проблемы со щетками, да и батарей надо больше, так что ...
— Ну все, все, уговорили ! А на чем остановились-то ?
— Да пока склоняемся к гидравлике — там и угловые скорости в десять раз выше, и несжимаемость, а, значит, и точность позиционирования ...
Судя по тому, как большинство за редким исключением закивало головами, народ уже решил в пользу гидравлики.
— Только привлеките разработчиков строительной техники — они этой гидравликой уже больше полугода занимаются.
— Да мы уже ...
| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
