рекомендации

суббота, 13 марта 2010 г.

Межконтинентальная баллистическая ракета Р-7 (SS-6 Sapwood)

Р-7 (разг. «семёрка»; индекс ГРАУ — 8К71) — двухступенчатая межконтинентальная баллистическая ракета, с отделяющейся головной частью массой 3 т и дальностью полёта 8 тыс. км. Она была первой в мире межконтинентальной баллистической ракетой.
Её модификация Р-7А с увеличенной до 11 тыс. км дальностью состояла на вооружении РВСН СССР с 20 января 1960 по конец 1968 года. В НАТО ракета получила обозначение SS-6 (Sapwood), Главное ракетно-артиллерийское управление МО СССР использовало индекс 8К74.
На базе Р-7 создано целое семейство ракет-носителей среднего класса, внёсших большой вклад в освоение космоса — на ракетах семейства Р-7 были запущены в космос многие ИСЗ, начиная с самых первых, и все советские и российские космонавты, начиная с первого космонавта Земли Ю. А. Гагарина.

Разработка

Предварительные изыскания по созданию межконтинентальной баллистической ракеты начались в 1950 году: 4 декабря 1950 года Постановлением Совета Министров СССР была задана комплексная поисковая НИР по теме Н3 «Исследование перспектив создания РДД различных типов с дальностью полёта 5-10 тыс. км с массой боевой части 1-10 т». К работе привлекались ОКБ-456 (В. П. Глушко), НИИ-885 (М. С. Рязанский, Н. А. Пилюгин), НИИ-3 (В. К. Шебанин), НИИ-4 (А. И. Соколов), ЦИАМ, ЦАГИ (А. А. Дородницын, В. В. Струминский), НИИ-6 (Воротов), НИИ-125 (Б. П. Жуков), НИИ-137 (В. А. Костров) и НИИ-504 (С. И. Карпов), НИИ-10 (В. И. Кузнецов) и НИИ-49 (А. И. Чарин), математический институт им. А. Н. Стеклова (М. В. Келдыш) и др. При выполнении темы был исследован широкий круг проблемных, в то время, вопросов и намечены пути их решения, доказана принципиальная возможность создания составных баллистических ракет, работающих на компонентах топлива «жидкий кислород — керосин», с полезным грузом 3-5 т. Был проведён детальный выбор схемы ракеты, её оптимальных параметров, числа ступеней, начальной массы, тяги двигателей и других характеристик.
Продолжением темы Н3 явилась тема Т-I "Теоретические и экспериментальные исследования по созданию двухступенчатой баллистической ракеты с дальностью полёта 7000-8000 км". Работы проводились согласно Постановлению от 13 февраля 1953 г. Целью темы Т-I была разработка эскизного проекта двухступенчатой баллистической ракеты дальнего действия массой до 170 т с отделяющейся головной частью массой 3000 кг на дальность 8000 км.

В октябре 1953 г. по указанию заместителя Председателя Совета Министров СССР В.А.Малышева масса головной части увеличивалась до 5500 кг при сохранении дальности полёта, в связи с чем требовалась серьёзная переработка проекта (так как с головной частью такой массы спроектированная ракета могла обеспечить дальность 5500 км).
В январе 1954 г. состоялось совещание Главных конструкторов (С.П.Королев, В.П.Бармин, 
В.П.Глушко, Б.М.Коноплев, В.И.Кузнецов, Н.А.Пилюгин) с участием М.И.Борисенко, К.Д.Бушуева, С.С.Крюкова и В.П.Мишина, на котором обсуждался вопрос о дальнейших работах по ракете в связи с увеличением массы головной части. На совещании было принято решение об использовании унифицированного двигателя сравнительно небольших размеров для всех блоков, ограничении габаритов блоков, допускающих их транспортирование железнодорожным транспортом. Из-за условий эксплуатации пришлось отказаться от привычного стартового стола и создать системы наземного оборудования с нетрадиционным способом подвески ракеты на специальных отбрасываемых фермах, что позволило не нагружать нижнюю часть ракеты при стоянке и уменьшить её массу.
В феврале 1954 г. были согласованы основные этапы отработки ракеты и 20 мая 1954 г. было принято Постановление по разработке двухступенчатой баллистической ракеты Р-7 (8К71). Постановлением были определены: головной разработчик ОКБ-1 НИИ-88 и соисполнители ОКБ-456 (двигатели), НИИ-885 (системы управления), ГСКБспецмаш (наземное оборудование), НИИ-10 (гироприборы), КБ-11 (специальный заряд) и НИИ-4 МО (полигонные испытания).
Постановлением от 28 июня 1954 г. "О плане НИР по специальным изделиям" были уточнены содержание, порядок и сроки работ по межконтинентальной баллистической ракете Р-7.
В приказе Министра оборонной промышленности от 6 июля 1954 г. особо подчеркивалось, что создание ракеты Р-7 является задачей государственной важности и все работы должны завершиться в указанные сроки.
Эскизный проект по ракетному комплексу Р-7 был готов в середине июля 1954 г. Такие стремительные темпы были во многом обеспечены за счёт использования задела по теме Т-1.

Конструкция ракеты Р-7 принципиально отличалась от всех ранее разработанных ракет своей компоновочной и силовой схемами, габаритами и массой, мощностью двигательных установок, количеством и назначением систем и т.п. Она состояла из четырёх одинаковых боковых ракетных блоков, которые крепились к центральному блоку. По внутренней компоновке как боковые, так и центральный блок были аналогичны одноступенчатым ракетам с "передним" расположением бака окислителя. Топливные баки всех блоков были "несущими". Двигатели всех пяти блоков начинали работать с Земли. При разделении ступеней боковые двигатели выключались, а центральная часть продолжала полёт, являясь 2 ступенью. На каждом блоке устанавливался унифицированный четырёхкамерный ЖРД с тягой 80-90 тс каждый. Аппаратура автономного управления была очень громоздкой и размещалась, в основном, в межбаковом отсеке центрального блока в больших (высотой около 1 м) стойках - кассетах. Система управления включала автомат стабилизации, обеспечивающий нормальную и боковую стабилизацию, регулирования кажущейся скорости и радиосистему управления дальностью и направлением.
При пакетной схеме, принятой для ракеты Р-7, нельзя было обойтись без регулирования двигательных установок. На первых порах решили ограничиться только самыми необходимыми системами, поэтому на центральном блоке установили систему регулирования одновременного опорожнения баков, ибо отсутствие такой системы приводило к большой потере дальности. Головная часть ракеты, которая должна входить в плотные слои атмосферы со скоростью 7900 м/с (что в 2,5 раза больше скорости головной части ракеты Р-5), представляла собой конус с углом полураствора 11
0 , длиной 7,2 м и массой 5500 кг.
20 ноября 1954 г. представленный эскизный проект ракеты Р-7 (8К71) был одобрен Советом Министров СССР.
20 марта 1956 г. было принято Постановление о мероприятиях по обеспечению испытаний ракеты Р-7 и других мерах, создающих благоприятные условия для её разработки. Резко возрос темп работ по отработке ракеты Р-7, а с ним и нагрузка на исполнителей, для которых были введены аккордная оплата труда и дополнительное премирование.
Разработка конструкторской документации на ракету Р-7 началась ещё в 1953 г. после совещания у Главного конструктора, на котором присутствовал Министр оборонной промышленности Д.Ф.Устинов. Он подчеркнул важность и срочность задания и обещал всяческую помощь коллективу.
Кроме рабочей документации на штатную ракету была создана документация на полноразмерные макеты для экспериментальной отработки всех систем ракеты.
В 1956 г. было изготовлено по два комплекта блоков А (центрального) и Б (одного из боковых) для стендовых испытаний и три макетных образца для наземной обработки. Одновременно был изготовлен первый лётный образец, заводские контрольные испытания которого проводились в филиале N2 НИИ-88 (впоследствии НИИ-229), из-за не готовности заводской контрольно-испытательной станции. Несмотря на все трудности, первый лётный образец ракеты Р-7 в конце 1956 г. был отправлен на полигон.
Во второй половине 1956 г. было принято решение о подключении к серийному изготовлению ракеты Р-7 Куйбышевского авиационного завода "Прогресс" (А.Я.Линьков). Первые ракеты на заводе "Прогресс" собирались из деталей и узлов, изготовленных на заводе N88. В дальнейшем при заводе "Прогресс" был организован филиал ОКБ-1 во главе с заместителем Главного конструктора Д.И.Козловым.
В марте 1957 г. на техническую позицию полигона прибыла первая ракета Р-7 (N5) для проведения ЛКИ. Процесс подготовки ракеты предусматривал электропневмоиспытания каждого блока, проверку соосности блоков ракеты после транспортирования, сборку пакета, проведение электро- и пневмоиспытаний ракеты в целом (автономные и комплексные испытания), установку ответных пневматических и гидравлических колодок на блоки ракеты для подсоединения на стартовом комплексе наземных магистралей, перекладку "пакета" на установщик и пристыковку головной части.
10 апреля 1957 г. состоялось первое заседание Государственной комиссии по проведению лётных испытаний, утвержденной Советом министров 31 августа 1956 года, в составе В.М.Рябикова (председатель), М.И.Неделина (заместитель председателя), С.П.Королева (технический руководитель), В.П.Бармина, 
В.П. Глушко, В.И.Кузнецова, А.Г.Мрыкина, Н.А.Пилюгина, М.С.Рязанского (заместители технического руководителя), С.М.Владимирского, А.И.Нестеренко, Г.Н.Пашкова, И.Т.Пересыпкина и Г.Р.Ударова.
5 мая 1957 г. ракета Р-7 N5 была вывезена на стартовую позицию. Работы по подготовке ракеты к пуску на стартовой позиции, учитывая новизну и ответственность, были разбиты на несколько дней, в частности заправка ракеты компонентами топлива предусматривалась на восьмой день.
Первый пуск состоялся 15 мая 1957 г. в 19 ч 01 мин по московскому времени. По визуальным наблюдениям полёт протекал нормально до 60 с, затем в хвостовом отсеке стали заметны изменения в пламени истекающих газов из двигателей. Обработка телеметрической информации показала, что на 98 с полёта отвалился боковой блок Д и ракета потеряла устойчивость. Причиной аварии явилась негерметичность топливной магистрали горючего. Этот пуск позволил получить опытные данные по динамике старта и управляемому полёту 1 ступени.
Второй пуск, назначенный на 11 июня 1957 г., не удался, несмотря на три попытки: при первых двух попытках из-за примерзания тарели главного кислородного клапана блока В происходил сброс схемы запуска, на третьей попытке произошло аварийное выключение двигательных установок на режиме предварительной ступени из-за ошибки, допущенной на технической позиции при установке клапана азотной продувки магистрали окислителя центрального блока. Ракета была снята с пускового устройства и возвращена на техническую позицию.
Третий пуск состоялся 12 июля 1957 г. в 15 ч 53 мин. На 33 с полёта ракета потеряла устойчивость. Причиной аварии оказалось замыкание на корпус цепей управляющего сигнала интегрирующего прибора по каналу вращения.
Четвёртый пуск 21 августа 1957 г. в 15 ч 25 мин оказался успешным и ракета впервые достигла района цели. Основным недостатком этого пуска явилось разрушение головной части в плотных слоях атмосферы на нисходящем участке траектории, причём экспериментальных данных о причинах этого разрушения получено не было, так как телеметрические записи прекратились за 15-20 с до падения головной части. Анализ упавших элементов конструкции головной части позволил установить, что разрушение началось с наконечника головной части, и одновременно уточнить величины уноса её теплозащитного покрытия. Это позволило доработать документацию на головную часть, уточнить компоновку, конструкторские и прочностные расчёты и изготовить её в кратчайшие сроки для очередного пуска.
В средствах массовой информации 27 августа 1957 г. было опубликовано сообщение ТАСС, что в 
Советском Союзе была испытана межконтинентальная баллистическая ракета.
Очередной пуск ракеты Р-7 №7 сентября 1957 г. в основном подтвердил результаты предыдущего пуска.
Положительные результаты полёта ракет на активном участке траектории позволили использовать их для запуска первых двух искусственных спутников Земли (типа "ПС"). В качестве их носителей были использованы ракеты N 1ПС и 2ПС, которые были доработаны с учетом решаемых задач и опыта лётной отработки. В целом выведение двух первых искусственных спутников Земли было решено успешно.
По результатам шести запусков ракеты Р-7 были доработаны головная часть (заменена новой) и система её отделения, применены щелевые антенны телеметрической системы "Трал" и др., эффективность которых была подтверждена последующими пусками.
Лётно-конструкторские испытания второго этапа были завершены пусками ракет Р-7 24 мая и 10 июля 1958 г., при этом впервые полностью успешно прошёл пуск ракеты Р-7 29 марта 1958 г.
Программа лётно-конструкторских испытаний экспериментальных ракет Р-7 в основном была выполнена. Получены опытные данные, показывающие правильность основных принципиальных решений, заложенных в конструкцию ракеты, двигателей и систему управления. Отработаны техника старта, динамика управляемого полёта на 1 и 2 ступенях, система радиоуправления и отделения головной части. Проверены и реализованы мероприятия по обеспечению достижения головной частью цели. Получены опытные данные по действительной траектории полёта на заданную дальность, принятые гарантийные запасы компонентов топлива достаточны. Однако полученные данные по рассеиванию были недостаточны для полной оценки кучности, хотя предварительная оценка показала, что рассеивание не превышает пределов, принятых при проектировании. 
Совместные лётные испытания проводились с 24 декабря 1958 г. по 27 ноября 1959 г. Испытаниям подверглись 16 ракет, из которых восемь были изготовлены на серийном заводе "Прогресс". Испытаниям предшествовали контрольные огневые стендовые испытания специальной сборки, состоящей из центрального и одного бокового блока, прошедшие в августе-ноябре 1958 г. на стендах филиала N2 НИИ-88. Испытание 17 ноября 1958 г., на котором боковой блок был закреплён по схеме "пакет", подтвердили эффективность мероприятий по исключению резонансных колебаний в контуре "упругая конструкция - двигательная установка", которые ранее приводили к разрушению ракеты на первой ступени полёта.
На ракетах третьего этапа был ликвидирован межбаковый приборный отсек на центральном блоке (приборы разместили в едином блоке в верхней части блоков), введены рулевые двигатели повышенной тяги и улучшенной схемы их питания, СОБИС вместо СОБ (для одновременного опорожнения всех баков на каждом блоке и синхронизации их опорожнения в заданных пределах), изменены условия наддува баков и ряд других конструктивных усовершенствований.
Из 16 запущенных ракет 10 достигли цели с заданной точностью, две ракеты превысили дальность на 1890 км из-за отклонений в работе системы управления, одна ракета не долетела до цели 28 км из-за ненормальной работы системы наддува трубопровода окислителя на конечной ступени, одна ракета перелетела цель на 16,8 км из-за неустойчивой работы системы радиоуправления и две ракеты прекратили полёт из-за отклонений в работе двигательной установки.
Одновременно с проведением ЛКИ осуществлялись запуски космических ракет-носителей на базе ракет Р-7 третьего этапа (сентябрь 1958 г. - ноябрь 1959 г.). Было проведено семь запусков автоматических станций.
Постановлением от 20 января 1960 г. межконтинентальная баллистическая ракета Р-7 (8К71) была принята на вооружение Советской Армии. 

Конструкция

Р-7 разработанная коллективом ОКБ-1 под руководством главного конструктора Сергея Павловича Королёва была выполнена по «пакетной» схеме. Её первая ступень представляла собой четыре боковых блока, каждый длиной 19 м и наибольшим диаметром 3 м, расположенных симметрично вокруг центрального блока (вторая ступень ракеты) и соединённых с ним верхним и нижним поясами силовых связей. Конструкция всех блоков одинакова и включала опорный конус, топливные баки, силовое кольцо, хвостовой отсек и двигательную установку. На каждом блоке первой ступени устанавливались ЖРД РД-107 конструкции ОКБ-456, руководимого академиком Глушко, с насосной подачей компонентов топлива. Он был выполнен по открытой схеме и имел шесть камер сгорания. Две из них использовались как рулевые. ЖРД развивал тягу в 78 тонн у земли.
Центральный блок ракеты состоял из приборного отсека, баков для окислителя и горючего, силового кольца, хвостового отсека, маршевого двигателя и четырёх рулевых агрегатов. На второй ступени устанавливался ЖРД РД-108, аналогичный по конструкции с РД-107, но отличавшийся, в основном, большим числом рулевых камер. Он развивал тягу у земли до 71 т и работал дольше, чем ЖРД боковых блоков.
Для всех двигателей использовалось двухкомпонентное топливо: окислитель — жидкий кислород, горючее —керосин Т-1. Для обеспечения работы турбонасосных агрегатов ракетных двигателей, применялась перекись водорода, а для наддува баков — жидкий азот. Чтобы достичь заданной дальности полёта, конструкторы установили автоматическую систему регулирования режимов работы двигателей и систему синхронного опорожнения баков (СОБ), что позволило сократить гарантийный запас топлива. Конструктивно-компоновочная схема Р-7 обеспечивала запуск всех двигателей при старте на земле с помощью специальных пирозажигательных устройств, установленных в каждую из 32 камер сгорания.
Маршевые ЖРД ракеты имели высокие энергетические и массовые характеристики, а также высокую надёжность. Для своего времени они были выдающимся достижением в области ракетного двигателестроения.
Р-7 оснащалась комбинированной системой управления. Её автономная подсистема обеспечивала угловую стабилизацию и стабилизацию центра масс на активном участке траектории. Радиотехническая подсистема осуществляла коррекцию бокового движения центра масс в конце активного участка траектории и выдачу команды на выключение двигателей, что повышало точность стрельбы. Исполнительными органами системы управления являлись поворотные камеры рулевых двигателей и воздушные рули. Для реализации алгоритмов радиокоррекции были построены два пункта управления (основной и зеркальный), удаленных на 276 км от стартовой позиции и на 552 км друг от друга. Измерение параметров движения Р-7 и передача команд управления ракетой осуществлялась импульсной многоканальной линией связи, работающей в 3-сантиметровом диапазоне волн кодированными сигналами. Специальное счётно-решающее устройство, находившееся на главном пункте позволяло совершать управление по дальности полёта, оно давало команду выключения двигателя второй ступени, при достижении заданной скорости и координат.

Служба

Для базирования этих ракет, в 1958 году, было принято решение о строительстве боевой стартовой станции (объект «Ангара») в районе посёлка Плесецк. 1 января 1960 года она была готова, а 16 июля впервые в Вооруженных Силах самостоятельно провела два учебно-боевых пуска со стартовой позиции. Перед стартом ракету доставляли с технической позиции на железнодорожном транспортно-установочном лафете и устанавливали на массивное пусковое устройство. Весь процесс предстартовой подготовки длился более двух часов.
Ракетный комплекс получился громоздким, уязвимым и очень дорогим и сложным в эксплуатации. К тому же в заправленном состоянии ракета могла находиться не более 30 суток. Для создания и пополнения необходимого запаса кислорода для развернутых ракет нужен был целый завод. Комплекс имел низкую боевую готовность. Недостаточной была и точность стрельбы. Ракета данного типа не годилась для массового развертывания. Всего было построено четыре стартовых сооружения.
12 сентября 1960 года на вооружение была принята МБР Р-7А. Она имела несколько большую по размерам вторую ступень, что позволило увеличить на 500 км дальность стрельбы, новую головную часть и упрощенную систему радиоуправления. Но добиться заметного улучшения боевых и эксплуатационных характеристик не удалось. Очень быстро стало ясно, что Р-7 и её модификация не могут быть поставлены на боевое дежурство в массовом количестве. К моменту возникновения Карибского кризиса РВСН располагали всего несколькими десятками ракет Р-7 и Р-7А; к концу 1968 года обе эти ракеты сняли с вооружения.

Ракеты Р-7/Р-7А на боевом дежурстве

годколичество
19602
19616
19626
19636
19646
19656
19666
19676
19686
19690


Ракеты-носители на базе Р-7

Задуманная и эксплуатировавшаяся как боевая, ракета Р-7 имела надёжную и удачную конструкцию, обладала энергетическими возможностями, позволяющими вывести в космос (на околоземную орбиту) полезную нагрузку значительной массы. Поэтому после успешных пусков 8К71 как баллистической ракеты, она была использована в 1957 году для запуска первых в мире искусственных спутников Земли. С тех пор ракеты-носители семейства Р-7 активно применяются для запуска космических аппаратов различного назначения, а с 1961 года эти ракеты-носители широко используются в пилотируемой космонавтике.
Надёжность и удачность конструкции позволило создать на её основе целое семейство ракет-носителей. Трудно переоценить вклад «семёрки», но ещё труднее представить дар предвиденияС. П. Королёва, заложившего на многие десятилетия фундамент для отечественной космонавтики. Всего с 1957 года запущено более 1700 ракет, базирующихся на конструкции Р-7, из которых более 97 % — успешно.
Разработку и выпуск первых экземпляров ракеты осуществило в 1956—1957 годах подмосковное предприятие ОКБ-1.
С 1958 года и по настоящее время все ракеты семейства Р-7 производит ЦСКБ-Прогресс, город Самара.
Глава НАСА Чарльз Болден признал российскую ракету-носитель «Союз» и одноимённый пилотируемый космический корабль самыми надежными в мире.


Р-7Р-7А
Длина, м34,2231,4
Диаметр, м10,3 (по воздушным рулям)10,3 (по воздушным рулям)
Стартовая масса, т280276
Масса топлива, т253253
Тяга ДУ (ур. моря/вакуум), кН38005000
Дальность стрельбы, км800012000
Забрасываемый вес, кг55003000
Тип боевой частиядерная моноблочная, 3-5 Мтядерная моноблочная, 3-5 Мт
КВО, км3,73,7
Система управленияинерциальная с радиокоррекциейинерциальная с радиокоррекцией
Время подготовки к пуску2 часа с момента установки на ПУ2 часа с момента установки на ПУ

Источники:


Стратегическое ядерное вооружение России. Под редакцией П.Л. Подвига. - М.: издАТ, 1998, 492 с.

Комментариев нет:

Отправить комментарий