К 50-летию ПРИНЯТИЯ НА ВООРУЖЕНИЕ РАКЕТЫ Р-12
С ДВИГАТЕЛЕМ РД-214

ОАО "НПО Энергомаш им. академика В.П.Глушко":
Вячеслав Федорович Рахманин,
Владимир Сергеевич Судаков

 

Ракета Р-12 (8К63) и двигатель РД-214 (8Д59) стали головными разработками в длинном ряду боевых ракет стратегического назначения, работающих на высококипящем долгохранимом ракетном топливе. Создание первой такой ракеты имеет предысторию, связанную с выбором ракетного топлива для отечественных боевых ракет дальнего действия.

Промышленное изготовление жидкостных ракет дальнего действия в нашей стране началось после выпуска правительственного постановления "О реактивном вооружении" от 13 мая 1946 г. И началось оно с воспроизводства немецкой ракеты А-4 или Фау-2, работающей на жидком кислороде и водном растворе этанола. Такое решение стало итогом ознакомления большой группы наших военных и технических специалистов с конструкцией, технологией производства и эксплуатационными характеристиками трофейного немецкого вооружения. Отношение наших специалистов к такому решению было неоднозначно. Часть технических специалистов и среди них С.П. Королев и В.П. Глушко считали целесообразным создавать на конструкторской базе А-4 собственную, более мощную и совершенную ракету.

Еще большие разногласия решение о воспроизводстве А-4 вызвало среди военных. Некоторые из них, главным образом представители артиллерии, указывая на низкую точность попадания реактивных снарядов в цель, вообще считали дальнейшее развитие реактивного вооружения неправильным направлением. Другая часть военных специалистов, поддерживая развитие реактивного вооружения, считала неприемлемой недопустимо длительную подготовку ракет А-4 к выстрелу. Известный сторонник ракетного вооружения, в те годы полковник Главного артиллерийского управления Александр Григорьевич Мрыкин говорил, что с такой низкой боеготовностью воевать нельзя. Нужно заменить жидкий кислород на высококипящий окислитель, и ракеты станут основным оружием в будущей войне.

Но разговоры - разговорами, а Постановление строго выполнялось. В 1948 г. появилась под обозначением Р-1 воспроизведенная в СССР из отечественных материалов ракета А-4. И хотя сейчас, спустя десятки лет, существует мнение, что главной задачей, поставленной правительством, являлось создание отечественной ракетостроительной промышленности, создание кооперации научных организаций и промышленных предприятий, получение новых материалов и освоение ранее неизвестных технологий, ракета Р-1 была принята на вооружение, организовано ее серийное производство и поставка в воинские части.

Однако это не остановило сторонников повышения боеготовности ракетного вооружения. В конце 1949 г., в период ведения разработки двигателя РД-101 для ракеты Р-2, техническое руководство ГАУ обратилось в ОКБ-456 к Глушко с предложением заменить компоненты топлива двигателя РД-101 на азотную кислоту и керосин. Предлагался в качестве возможного окислителя и тетранитрометан. В ответном письме Глушко разъяснил, что такая замена топлива приведет к созданию новой ракеты, потребует применения новых материалов, новых технологий изготовления и более длительной отработки по сравнению с форсированием двигателя РД-100 до параметров РД-101.

Но голос военных был услышан, и 4 декабря 1950 г. вышло правительственное постановление о проведении научно-исследовательских работ в сфере ракетной техники. В рамках темы Н2 проводились исследования возможности использования для ракет дальнего действия высококипящих компонентов топлива, в частности азотной кислоты и керосина. Баллистики ОКБ-1 своими расчетами показали, что такое высококипящее топливо способно обеспечить дальность полета ракет в несколько сот километров, а для ракет дальностью в несколько тысяч километров необходимо использовать жидкий кислород. В то же время расчеты, проведенные в НИИ-4 МО, не подтверждали столь категорические выводы.

Основываясь на проведенных расчетах, Королев в 1951 г. предложил разработать боевую ракету дальностью действия до 300 км. В качестве топлива предполагалось использовать АК и керосин. Это предложение было принято и 13 февраля 1953 г. вышло постановление о разработке оперативно-тактической ракеты Р-11 дальностью до 270 км и массой боевого заряда 690 кг. Ракета Р-11 имела двигатель с вытеснительной подачей топлива, разработанный в КБ Исаева, который характеризовался тягой 8,3 тс и удельным импульсом 219 с. ЛКИ ракеты Р-11 проводились в два этапа, ракета была принята на вооружение 13 июля 1955 г.

После создания Р-11 ОКБ-1 под руководством Королева разрабатывало жидкостные ракеты только с использованием жидкого кислорода: Р-5М, Р-7, Р-9, Н1.

Работы по обеспечению максимальной боеготовности ракетного вооружения были продолжены в Днепропетровске вначале в СКБ завода, а затем в ОКБ. Расширяя промышленную базу производства ракетного вооружения, правительство СССР в 1951 г. приняло решение перепрофилировать Днепропетровский автозавод под производство ракет. Для конструкторского сопровождения изготовления ракет при заводе было создано СКБ во главе с заместителем главного конструктора ОКБ-1 В.С. Будником. По его инициативе в Днепропетровск были направлены не только конструкторы, но и проектанты, ставшие ядром будущего ОКБ. Из ОКБ Глушко в Днепропетровск также выехала группа двигателистов во главе с заместителем главного конструктора Н.С. Шнякиным. Собравшейся в СКБ группе проектантов и конструкторов было известно о различных взглядах на выбор ракетного топлива у Королева и представителей МО. В этой ситуации появлялась возможность в инициативном порядке разработать новую ракету, работающую на высококипящем топливе - АК и керосине Т-1.

В конце 1952 г. Будник принял решение приступить к разработке такой ракеты. Молодые проектанты понимали, что всякая инициативная работа должна быть конкурентоспособной и привлекательной для инстанции, принимающей решение о продолжении работ. Поэтому в отличие от уже находящихся в производстве ракет Р-1 и Р-2 и разрабатываемой в ОКБ-1 ракеты Р-5 коллектив СКБ заложил в проект своей ракеты следующие технические требования:

- ракетное топливо - АК и керосин Т-1;
- ракета должна находиться на стартовой позиции в заправленном состоянии и иметь минимальное время для подготовки выстрела;
- система управления должна быть автономной, не иметь сложной в эксплуатации и подверженной помехам аппаратуры радиокоррекции.

Для управления и ускорения изготовления узлы и детали ракеты проектировались с учетом преемственности технологического оборудования и оснастки, используемой при изготовлении ракет Р-1 и Р-2. Из этих же соображений был выбран наружный диаметр корпуса ракеты - 1652 мм. Проект маршевого двигателя РД-211 (8Д57) тягой 56 тс разрабатывался в ОКБ Глушко.

Использование новых компонентов топлива потребовало при разработке ракеты и двигателя решения ряда новых технических вопросов, связанных с выбором стойких в агрессивной среде материалов, обеспечением их стойкости в течение длительного времени, а также сохранение стабильности свойств компонентов топлива при их нахождении в баках ракеты.

При проектировании новой ракеты существенная помощь была получена от НИИ-88: по указанию его директора М.К. Янгеля в Днепропетровск были переданы материалы проекта азотнокислотной ракеты, выполненные специалистами НИИ-88.

В феврале 1953 г. проект СКБ получил юридическую поддержку - правительственными постановлениями СКБ поручалась разработка эскизного проекта баллистической ракеты дальнего действия на высококипящем топливе. 14 апреля 1953 г. были получены ТТЗ заказчика на разработку ракеты 8А63. В течение весны и лета шла интенсивная работа по согласованию техзаданий со смежными предприятиями. Основными из них стали: по двигателю - ОКБ-456 (Глушко), по системам управления - НИИ-885 (Пилюгин), по гироскопическим приборам - НИИ-10 (Кузнецов), по стартовой позиции - ГСКБ "Спецмаш" (Бармин).

Работа над ЭП требовала большей численности, а также участия инженеров отсутствующих в штате СКБ специальностей, и Будник вместе с директором завода Л.В. Смирновым в сентябре 1953 г. обратились в Министерство оборонной техники с предложением реорганизовать СКБ в ОКБ. Это предложение Министерством было поддержано и 10 апреля 1954 г. вышло постановление Совмина СССР об организации ОКБ-586, ныне ГКБ "Южное" им. М.К. Янгеля.

К этому времени убежденный сторонник внедрения в боевую ракетную технику высококипящих компонентов топлива Янгель, работавший главным инженером НИИ-88, обратился к министру Д.Ф. Устинову с просьбой перевести его на другой участок работы, т.к. постоянные конфликты с Королевым мешали работе всего института. Просьба была удовлетворена, и 9 июля 1954 г. Янгель был назначен начальником и главным конструктором ОКБ-586.

Ознакомившись с материалами ЭП ракеты 8А63, Янгель обратил внимание авторов проекта, что их ракета по дальности действия 1200 км и величине тротилового заряда дублирует разрабатываемую в ОКБ-1 ракету Р-5. По его предложению в ТТТ были внесены изменения по обеспечению дальности действия до 2000 км и по оснащению ядерным зарядом, что делало эту ракету стратегической. Ракета с указанными характеристиками получила обозначение 8К63. 13 августа 1955 г. вышло постановление "О создании и изготовлении ракеты Р-12 (8К63)" с выходом на ЛКИ в апреле 1957 г. ЭП ракеты был выпущен в октябре 1955 г., а уже в декабре в производство были направлены рабочие чертежи.

Одновременно с разработкой ракеты Р-12 велись работы по созданию маршевого ЖРД, который получил обозначение РД-214 (8Д59).

Началу проектирования и выпуску КД двигателя РД-214 предшествовали работы по уже упомянутому двигателю РД-211 для ракеты 8А63 и двигателю РД-212 для стартового ускорителя сверхзвуковой межконтинентальной крылатой ракеты "Буран", разрабатываемой в ОКБ В.М. Мясищева. Топливом обоих двигателей были азотная кислота (АК) и керосин. Это топливо было хорошо известно Глушко. Он применял его при разработке двигателей типа ОРМ в 1930-х годах в ГДЛ и РНИИ, а затем при создании двигателей типа РД-1ХЗ для установки на боевые самолеты в 1940-х годах в ОКБ при заводе № 16 в Казани. Однако в прошлых конструкциях величины тяги и давления в камерах составляли 170…300 кгс и 20…23 атм. Сейчас же требовалась тяга в 55…60 тс и давления 40…45 атм. И это означало не просто численное увеличение параметров; рост давления и размеров камеры приводил к возникновению высокочастотных колебаний давления, разрушающих камеру. Для устранения неустойчивого горения в 1952-1953 гг. было опробовано несколько вариантов азотнокислотных окислителей и углеводородных горючих, после чего окончательно выбрано топливо: окислитель - АК-27И, горючее - ТМ-185, пусковое горючее - ТГ-02. Разработка самого двигателя РД-214 проводилась в соответствии с постановлением Совмина от 13 февраля 1953 г. и ТТЗ ОКБ-586.

По опыту создания двигателей для разрабатываемой в ОКБ-1 ракеты Р-7 двигатель РД-214 получил четыре камеры, ТНА и пневмоуправляемые агрегаты автоматики. Турбина работает на продуктах разложения 80-процентной перекиси водорода. Использование агрессивной АК потребовало провести тщательный выбор материалов, обладающих высокой коррозионной стойкостью. На двигателе впервые применены отсечные пироклапаны окислителя, установленные на входе в камеру для уменьшения импульса последействия. Пусковое горючее заливается в основную магистраль до пускового клапана. Применение четырехкамерной схемы позволило существенно уменьшить длину двигателя, а также упростило изготовление камер.

В ходе экспериментальных работ проведено свыше 100 огневых испытаний камер, позволивших выбрать оптимальную конструкцию цилиндрической камеры сгорания с плоской ФГ и трехъярусную систему смесеобразования, обеспечившую высокую экономичность и устойчивость рабочего процесса. Доводка двигателя проводилась в полной его комплектации в два этапа. На первом этапе отрабатывался запуск и проверялась работоспособность в течение заданного времени работы 140 с. Второй этап огневых испытаний был направлен на снижение разброса импульса последействия для обеспечения требуемой точности попадания БЧ в цель. Выяснено, что оптимальным способом снижения импульса последействия является выключение двигателя на режиме конечной ступени тяги. Таким образом, двигатель РД-214 стал первым мощным ЖРД, работающим при дросселировании до 33 % номинальной тяги. До создания этого двигателя считалось, что глубокое дросселирование азотнокислотных двигателей вообще невозможно.

Завершающей стадией стендовой отработки двигателя стали чистовые доводочные испытания. Первый этап завершился в мае 1957 г., а второй - в апреле 1958 г. Двигатель РД-214 обеспечивал тягу у земли 64,8 тс, удельный импульс - 230 с, тяга на режиме конечной ступени - 21 тс, длительность работы - 140 с.

ЛКИ ракеты Р-12 начались 22 июня 1957 г. Испытания первых восьми ракет выявили ряд недостатков, требующих доработки. После внесения необходимых изменений в конструкцию ракеты в мае 1958 г. начались ЛКИ второго этапа и продолжались до декабря 1958 г. Всего было пущено 24 ракеты Р-12. Успешное завершение ЛКИ позволило принять решение о начале серийного изготовления ракет Р-12, которое было развернуто на четырех заводах: в Днепропетровске, Омске, Перми, Оренбурге. 4 марта 1959 г. ракета Р-12 была принята на вооружение Советской Армии.

Создание стратегической ракеты повышенной боеготовности было достойно оценено: Янгель, Будник и Смирнов стали Героями Социалистического Труда, ведущие работники ОКБ-456 Радовский и Лавренец - лауреатами Ленинской премии, многие работники Днепропетровского и Химкинского ОКБ и заводов получили государственные награды. Всего, включая работников смежных предприятий и служащих полигона, за создание боевого ракетного комплекса (БРК) Р-12 было вручено более 500 наград.

Появление в составе Советской Армии многочисленных воинских частей, имеющих на вооружении ракеты Р-12 и Р-5М с ядерными боеголовками, позволило сформировать в декабре 1959 г. новый вид вооруженных сил - Ракетные войска стратегического назначения. Главкомом РВСН был назначен Главный маршал артиллерии Герой Советского Союза М.И. Неделин.

В первые годы эксплуатации ракет Р-12 для их запуска использовались только открытые старты, что не только демаскировало боевые стартовые позиции, но и создавало условия для их уничтожения до пуска ракеты. Требовалось кардинально повысить стойкость боевой позиции к опережающему ракетному удару вероятного противника. С этой целью в 1958 г. было принято решение устанавливать ракеты в специально построенные шахты и осуществлять запуск из подземного сооружения. Первой ракетой, предназначенной для укрытия в подземном сооружении, стала Р-12. На полигоне Капустин Яр в 1959 г. была построена первая в нашей стране экспериментальная шахта, названная "Маяк". Особенностью этого сооружения было небольшое заглубление (мешали подпочвенные воды). Остальную часть ствола шахты разместили в насыпном кургане.

Первый пуск экспериментальной ракеты Р-12Ш из шахты "Маяк" состоялся 2 сентября 1960 г. Этот пуск показал необходимость внесения корректив в конструкцию корпуса ракеты и в двигатель. Успешные последующие пуски из шахты позволили 30 мая 1960 г. выпустить постановление о создании шахтных пусковых установок для ракет Р-12 "Двина". В июне этого же года перед ОКБ-586 была поставлена задача создать унифицированную ракету, пригодную для пусков как с наземных, так и с шахтных пусковых установок. Требования постановления были выполнены, универсальность применения ракеты и двигателя отражены в их наименовании дополнительной буквой "У" - 8К63У и 8Д59У. Контрольные испытания ракетных комплексов 8К63У были завершены в июне 1963 г., а 15 июля 1963 г. вышло постановление о принятии ракет Р-12У на вооружение. Из всех боевых ракетных комплексов СССР ракета Р-12 была выпущена самой крупной серией. По американским данным, всего было изготовлено более 2300 экземпляров.

Уже это количество указывает на высокую надежность всего БРК и, соответственно, маршевого двигателя 8Д59У. Наиболее длительное время - с ноября 1958 г. по июль 1972 г. - двигатели изготовлялись на заводе в Перми. Отработанность технологии и стабильность производства позволили после внедрения ряда мероприятий отказаться в 1963 г. от проведения контрольно-тренировочных испытаний каждого экземпляра двигателя. Новая методика предусматривала проведение одного контрольно-выборочного испытания от партии в 21 двигатель.

Любое сложное техническое изделие имеет гарантийный срок эксплуатации. Изначально по ТЗ на двигатель этот срок составлял 8,5 лет, из них 8 лет в составе ракеты. Естественно, что по его истечению возник вопрос о возможности продолжения эксплуатации. Для подтверждения возможности продления ресурса была разработана программа проведения технической ревизии состояния материальной части двигателей. Продление сроков осуществлялось с интервалом 3-5 лет. Максимальный срок возможной эксплуатации двигателей в составе ракеты был доведен до 28,5 лет. Это лучше всего характеризует качество разработки конструкции и совершенство технологии изготовления двигателей 8Д59У.

На весь мир эти ракеты стали известны во время Карибского кризиса. В соответствии с планом операции "Анадырь" планировалось разместить на кубинской территории три полка ракет Р-12 и два полка ракет Р-14 (16 ПУ). На Кубе началась подготовка к развертыванию комплексов и строительству стартовых позиций. Примерно половина из 36 доставленных боевых ракет Р-12 была готова к заправке компонентами и стыковке с ядерными головными частями. Однако руководители СССР и США нашли способ разрешить кризис мирным путем. И все же одна Р-12 осталась в Гаване, но только в качестве памятника, где ее установили во второй половине 1980-х гг. по просьбе кубинского правительства.

Ракеты Р-12 и Р-12У находились в эксплуатации до заключения с США в 1988 г. Договора о ликвидации ракет средней и малой дальности. Последняя ракета Р-12У была снята с вооружения в июне 1989 г.

Этим не исчерпывается история эксплуатации двигателя 8Д59. Запуск 4 октября 1957 г. ракеты-носителя "Спутник" породил в научных и военных кругах "космический бум", удовлетворить потребности которого пусками одной космической ракеты типа Р-7 было невозможно. Требовались новые космические ракеты, надежные в эксплуатации и дешевые в производстве, способные выводить на околоземную орбиту спутники, имеющие массу в несколько сот килограммов. С предложением создать такую ракету на базе серийно выпускаемой выступило ОКБ-586: на маршевую ступень Р-12 устанавливается вторая ступень с уже имеющимся в ОКБ-456 двигателем РД-119 (8Д710). Это предложение было поддержано АН СССР и МО. Так, в 1959 г. появился эскизный проект, а затем и техническая документация на создание космического ракетного комплекса "Радуга" с носителем 11К63. В этой ракете двигатель 8Д59 использовался практически без изменений.

Ракета 11К63, получившая открытое наименование "Космос", а затем "Космос-2" и "Интеркосмос", находилась в эксплуатации с 16 марта 1962 г. по 18 июня 1977 г. За все время эксплуатации замечаний к функционированию двигателя 8Д59 не отмечено.