И как только я свернул с традиционного пути, решение пришло: надо нейтрализовать влияние работы двигателя на движение отделяющейся боевой части сразу же после получения команды на окончание активного участка! Как же это сделать?
На первый взгляд, довольно просто: нужно на корпусе ракеты установить небольшие пороховые реактивные движки, которые включались по команде от системы управления и создавали бы тягу, превосходящую тягу основных двигателей и противоположную движению. При этом связи, удерживающие боевую часть в соединении с корпусом ракеты, должны освобождать боевую часть ракеты несколько раньше включения движков. Тогда корпус ракеты начнёт тормозиться, а боевая часть будет продолжать движение по требуемой траектории. Но задача будет полностью решена лишь в том случае, если задержка выхода тяги движков на требуемый режим будет достаточно малой. Принципиально такой способ обеспечивал решение задачи, что подтверждали проведённые мною расчеты.
Необходима, конечно, была и экспериментальная проверка некоторых положений. В частности, нужно было оценить величину временной задержки выхода на режим тяги движков. Такие эксперименты были мною выполнены. Суть их сводилась к исследованию путей увеличения скорости выхода тяги пороховых движков на расчетный режим. Оказалось, что у существующих пороховых двигателей неприемлемо большой разброс времени от момента подачи команды на воспламенение заряда до момента достижения требуемого значения тяги.
Эксперименты проводились на стендах нашего института, со штатными движками снаряда М-13 от знаменитой «Катюши». Анализ причин разброса указанного временного интервала определил, что он обусловлен большим свободным объемом камеры сгорания и наличием связи её с атмосферой. Из?за этого, во — первых, медленно горит воспламенитель и, во — вторых, неравномерно воспламеняются пороховые шашки. Причины эти устранялись увеличением давления в камере. Выход был прост: воспламенитель нужно поместить в замкнутый объем форкамеры, отделив его от пороховой камеры мембраной, которая обеспечит быстрый подъем давления в форкамере, и по достижении определённого давления откроет доступ продуктам горения в пороховую камеру, также пока загерметизированную. Быстрое повышение давления в пороховой камере гарантирует равномерное воспламенение пороховых шашек и повышение скорости горения уже в начале процесса. Задача эксперимента состояла в подборе объёма форкамеры, навески воспламенителя, давления разрыва мембраны, а следовательно, и её характеристик, предельного давления для разгерметизации пороховой камеры. Для корректного проведения эксперимента очень важным обстоятельством была необходимость использования безинерционной измерительной аппаратуры. Проведенные эксперименты подтвердили надёжность предложенного способа, а обработка результатов дала количественную оценку искомых параметров. Эффект достигался за счет некоторого увеличения веса ракеты, так как на ней требовалась установка дополнительных движков, но это не шло ни в какое сравнение с необходимостью проведения сложнейших работ по стабилизации импульса последействия за счет доработки двигателей.
Стратегические двухступенчатые жидкостные баллистические ракеты:
а) пакет из трех ракет Р-3 (проект Тихонравова);
б) ракета Р-7 (конструкция ОКБ-1 Королева);
в) ракета Р-16 (конструкция КБ Янгеля)
Моё предложение изменить схему отделения боевой части межконтинентальной баллистической ракеты очень понравилось М. К. Тихонравову и, несмотря на негативное отношение ведущих разработчиков ракеты Р-7 в ОКБ Королёва (требовалось некоторое увеличение веса ракеты за счет пороховых движков), принявших традиционный способ отделения боевой части, Михаил Клавдиевич посоветовал мне положить эту разработку в основу кандидатской диссертации и всемерно поддержал мои исследования в этом направлении.
Эти разработки стали известны сотрудникам Конструкторского бюро М. К. Янгеля. Представители КБ несколько раз приезжали к нам в институт, знакомились с моими наработками, и как только я защитил кандидатскую диссертацию, затребовали её в своё КБ. Я не знал, как они использовали полученные материалы. И лишь через несколько лет Павел Ефимович Эльясберг, в дискуссии о качестве кандидатских диссертаций, высказал идею, что моя диссертация хороша как классический пример кандидатской диссертации: в ней рассматривается актуальнейшая задача, корректно выполнена теоретическая часть, содержатся экспериментальные исследования, обосновывающие возможность достижения требуемых точностных параметров системы отделения, и, главное, высокая степень реализации. И здесь он мне сказал: «Предложенная Вами, Анатолий Викторович, методика отделения боевой части реализована на боевой ракете Р-16, разработки М. К. Янгеля!»
Межконтинентальная двухступенчатая жидкостная баллистическая ракета Р-16 была первой советской составной двухступенчатой ракетой, выполненной по тандемной схеме (последовательное расположение ступеней). Её испытания проводились с октября 1960 до конца 1961 года. В 1961 году был поставлен на дежурство первый ракетный полк с МБР Р-16, а ракетный комплекс был принят на вооружение. Межконтинентальная ракета Р-16 была создана достаточно оперативно (Постановление СМ СССР «О разработке комплекса» от 17 декабря 1957 года) благодаря широкому использованию технологий, отработанных при создании баллистических ракет средней дальности Р-12 и Р-14, проектирование которых началось еще в 1950 году. Эти сведения содержатся в книге «Межконтинентальные баллистические ракеты СССР (России) и США», выпущенной в 1996 году под редакцией профессора Е. Б. Волкова, где на стр. 109, в частности, зафиксировано: «Отделение головной части от корпуса ракеты осуществлялось за счет торможения второй ступени с помощью пороховых ракетных двигателей». Разработчики Р-16 «пошли дальше»! Они использовали предложенную мною методику не только для разрешения проблемы, связанной с отделением боевой части ракеты, но и при разделении ступеней, обеспечив существенное сокращение возмущений второй ступени при «отбрасывании» отработавшей первой ступени. На ракете Р-16 «Разделение ступеней осуществлялось за счет тормозных паровых двигателей 1 ступени, а отделение ГЧ — за счет тормозных пороховых двигателей 11 ступени». (А. В. Карпенко, А. Ф. Уткин, А. Д. Попов «Отечественные стратегические комплексы»). Санкт — Петербург, 1999 год, стр.21. Так этот метод стал широко использоваться в ракетостроении.
Таким образом, к началу пятидесятых годов у нас в стране велись разработки межконтинентальных баллистических ракет в трех направлениях: — первое в ОКБ Королева на базе предложения М. К. Тихонравова создать межконтинентальную ракету пакетной схемы из трех одиночных, проектируемых ОКБ Королева ракет Р-3; второе в ОКБ Королева создать межконтинентальную баллистическую ракету оптимизированной пакетной схемы с разноразмерными составляющими элементами; третье в ОКБ Янгеля создать межконтинентальную двухступенчатую баллистическую ракету тандемной схемы.
Мне пришлось участвовать в разработках первого и второго направлений и совершенно не касаться третьего.
Однако первое направление ограничилось только разработками, которые велись в НИИ-4, а в ОКБ Королева реализовать создание межконтинентальной ракеты из трех ракет Р-3 не удалось, так как оказалось невозможно в то время создать двигатель для Р-3 с требуемыми характеристиками.
Второе направление в результате завершения теоретических исследований в ИПМ АН и в НИИ-4 МО, выявило оптимальную пакетную схему, которая была принята Королевым для создания межконтинентальной ракеты Р-7. Она оказалась исключительно эффективной при использовании ее в качестве ракеты — носителя.
Третье направление завершилось созданием в ОКБ Янгеля серии межконтинентальных баллистических ракет тандемной схемы (Р-16 и др.), которые многие годы служили основным оружием стратегических ракетных войск нашей страны.
