Еще будучи в Германии и изучая трофейную технику, Сергей Королев понял, что на основе «V-2» можно создать более совершенную ракету с дальностью в 600 км. Установив, что немецкий жидкостный ракетный двигатель поддается форсированию по тяге на 16-35%, Королев предложил несколько вариантов новой ракеты, один из которых был принят за основу.
Предполагалось, что ракета, получившая обозначение «Р-2», будет в основном аналогична «V-2», за исключением удлиненного отсека баков увеличенной емкости.
После воспроизведения «А-4» нашими специалистами в отечественных условиях, высшее руководство предполагало начать разработку ракеты на дальность сразу в 3000 км. Однако трезво оценив трудности такого качественного скачка, Сергей Королев предложил двигаться к цели постепенно, шаг за шагом проходя определенные этапы. Одним из них и должна была стать «Р-2».
Летные испытания экспериментальной «Р-2Э», имеющей определенные отличия от основного проекта «Р-2», проводились в сентябре-октябре 1949 года на полигоне Капустин Яр.
Испытательные пуски и работы по совершенствованию конструкции продолжались почти два года и завершились в июле 1951 года. 27 ноября того же года «Р-2» была принята на вооружение бригад особого назначения РВГК.
На ракете «Р-2» стоял жидкостный маршевый двигатель «РД-101» конструкции Валентина Глушко с тягой у земли в 37 т. Стартовое устройство – стационарный наземный пусковой стол – было создано под руководством главного конструктора Владимира Бармина. Максимальная дальность полета ракеты – 600 км. Максимальная стартовая масса – 20,4 т. Масса головной части – 1,5 т. Масса боевого заряда обычного взрывчатого вещества – 1 008 кг. Масса топлива – 14,5 т. Длина ракеты – 17,7 м. Максимальный диаметр корпуса – 1,65 м.
В этой ракете Королев впервые применил головную часть, отделяющуюся от первой ступени после выгорания топлива. Отбросив ненужный груз, боеголовка могла пролететь большее расстояние. Снижению массы способствовала и другая новинка – применение несущего бака горючего, выполненного из легких алюминиевых сплавов. Для увеличения тяги двигателя Глушко увеличил число оборотов турбины, повысил концентрацию этилового спирта и давление в камере сгорания. С целью повышения точности стрельбы на дальние расстояния коллектив под руководством главного конструктора Михаила Борисенко разработал систему боковой радиокоррекции. Применение системы уменьшило рассеивание боеголовок, но усложнило эксплуатацию ракеты. Комплекс включал две наземные радиолокационные станции, которые следили за полетом, и позволяли команде управления корректировать боковой снос. Тротиловый заряд увеличенной массы создавал при взрыве зону сильных разрушений площадью 950 м
Конструкторам не удалось повысить боеготовность комплекса. Время общей подготовки к старту осталось прежним – 6 часов. Боевое дежурство заправленной ракеты ограничивалось пятнадцатью минутами. После этого необходимо было либо пускать ее, либо переносить запуск на следующие сутки. Слив кислорода, горючего, проверка систем и повторная заправка требовали длительного времени.
Первые учебно-боевые пуски «Р-2» в войсках были проведены на сборах командного состава ракетных частей в 1952 году.
6 декабря 1957 года было принято постановление правительства о безвозмездной передаче Китайской Народной Республике лицензии на производство «Р-2», а также полного комплекта технической документации. Таким образом, немецкие технологии предопределили и становление китайской ракетной программы, а следовательно, и китайской космонавтики.
Тем временем политический климат в мире резко охладился. В воздухе снова «запахло грозой». По мнению советских руководителей, угроза новой войны исходила теперь от Вашингтона и его союзников на западе Европейского континента. Несмотря на то, что после возникновения блока «социалистических стран —союзниц» непосредственная угроза была отодвинута от границ Советского Союза, базирование бомбардировщиков потенциального противника с атомным оружием в Западной Европе и Азии делали оборону СССР весьма уязвимой. В этих условиях в качестве средства противодействия было решено использовать баллистические ракеты с большой дальностью полета.
Еще в апреле.1948 года было принято Постановление Совета министров о продолжении работ по «Р-1» и «Р-2» и конструированию ракет на дальность полета в 3000 км.
Обсуждалось несколько различных вариантов летательных аппаратов, которые можно было использовать в качестве средства доставки боезаряда на дальние расстояния. Пытаясь определить потенциальные возможности крылатых ракет, главный конструктор поручил своему коллективу проработку, помимо баллистического варианта «БH», двух вариантов крылатой ракеты. О достоинствах и недостатках крылатых ракет Королев знал не понаслышке, ведь фактически он начинал с них, работая в ГИРДе. Однако и тут свою сыграл немецкий опыт: неудачи, преследовавшие немецких конструкторов при испытаниях и боевом применении «V-1», о которых Королев был наслышан в Германии, побудили главного конструктора более осторожно подойти к старой теме. Было решено проработать эскизные проекты двух подвариантов экспериментальной крылатой ракеты (ЭКР) – одноступенчатой («КH») и составной («КС»).
Анализ вариантов позволил Королеву окончательно утвердиться во мнении, что будущее за баллистической ракетой простой схемы. Все другие пути требовали гораздо больше времени и сил, а баллистическая ракета дальнего действия, с учетом немецкого и собственного опыта, могла быть построена в кратчайшие сроки.
Новую ракету «Р-3» делали одноступенчатой, с несущими баками, хвостовым отсеком без аэродинамических стабилизаторов и с отделяющейся головной частью. Двигатель для «Р-3», обладающий исключительно высокими для своего времени характеристиками, на конкурсной основе проектировали два конструкторских коллектива – ОКБ-456 Валентина Глушко и НИИ-1 Министерства авиационной промышленности (МАП) под руководством Александра Полярного. Всеми работами по плану «Р-3» руководил лично Сергей Королев.
Отдельные конструктивные решения для новой ракеты предполагалось отработать на модифицированной «Р-2» и специально созданной экспериментальной летающей модели – ракете «Р-3А». Особые трудности возникли при разработке двигателя и обеспечении требуемого конструктивного совершенства – высокого отношения массы заправленной ракеты к сухой массе. Не все было ясно с обеспечением целостности головной части при ее входе в атмосферу с высокими гиперзвуковыми скоростями.
Эскизный проект «Р-3» утвердили в декабре 1949 года с рекомендацией принять в качестве ближайшей задачи создание ракеты «Р-3А» дальностью 935 км для отработки в натурных условиях конструкции, двигателя и системы управления ракеты «Р-3».
Планировалось начать летно-конструкторские испытания ракеты «Р-3А» в октябре 1951 года, но проектные проработки показали, что несколько изменив назначение ракеты, можно достаточно быстро получить качественно новое изделие – боевой ракетный комплекс с дальностью действия более 1000 км.
К исходу 1949 года рамки отдела № 3 НИИ—88 стали тесны для быстро растущего конструкторского коллектива под руководством Сергея Королева, и 30 апреля 1950 года вышел приказ Министра вооружений о преобразовании СКБ в Опытное конструкторское бюро № 1 (ОКБ-1) по разработке ракет дальнего действия (начальник и главный конструктор – Сергей Королев) и ОКБ-2 по разработке зенитных ракет (и.о. начальника и главного конструктора – Карл Тритко). Еще через полтора месяца заместителем начальника ОКБ-1 назначили Василия Мишина, а заместителем главного конструктора – Василия Будника.
Работы по проекту «Р-3» еще не закончились, а Королеву уже стало ясно, что дальность полета в 3000 км недостаточна. Актуальным становилось создание мощной межконтинентальной ракеты. Для решения этой задачи в соответствии с Постановлением Совета министров от 4 декабря 1950 года в научно— исследовательских разработках по темам «Н-1», «Н-2» и «Н-3» провели углубленные и расширенные исследования по новым схемам ракет, двигателей и топлив. Однако необходима была и ракета, способная поражать цели в оперативной глубине обороны противника. Такой ракетой стала машина, созданная на базе «Р-3А» и получившая обозначение «Р-5».
Работа над «Р-5» велась в конструкторском бюро Королева с конца сороковых годов. Новая ракета должна была иметь дальность полета, вдвое превышающую дальность предыдущего серийного изделия. В истории отечественного ракетостроения ей суждено остаться первой ядерной ракетой.
В 1951 году был закончен эскизный проект и через год вышло решение правительства страны о
