13 февраля 1953 года принято постановление правительства об исследованиях по созданию двухступенчатой баллистической ракеты. В 1954 году НИИ-88 приступил к работам по теме 'Т-1': 'Теоретическое и экспериментальное исследование по созданию двухступенчатой баллистической ракеты с дальностью полета 7 000-8 000 км'. Параллельно велось исследование темы 'Т-2': 'Теоретические и экспериментальные исследования по созданию двухступенчатой крылатой ракеты с большой дальностью полета'. В силу новизны решаемых задач правительством страны было принято решение о параллельной разработке обеих тем. Темы прорабатывались тщательно. Их реализация была возможна лишь после решения целого ряда сложных научно-технических проблем.
В соответствии с проводимыми научно-исследовательскими работами 20 мая 1954 года ОКБ-1 Сергея Королева приступило к проектированию баллистической ракеты большой дальности (Р- 7). Задание на проектирование крылатых ракет большой дальности было выдано на конкурсной основе ОКБ-301 МАП Семена Лавочкина (ракета 'Буря'), и ОКБ-23 МАП Владимира Мясищева (ракета 'Буран').
Для разработки боевого ракетного комплекса Р-7 был сформирован Совет главных конструкторов. Председателем совета назначен Сергей Королев. Кроме него в совет вошли главные конструкторы основных систем. Проектированием ЖРД занимался главный конструктор ОКБ-456 Валентин Глушко. Стартовый комплекс на полигоне Байконур и на боевой позиции под Плесецком создавал главный конструктор ГСКБ Спецмаш Владимир Бармин. Командные приборы (гироскопы) разрабатывал главный конструктор НИИ-944 Виктор Кузнецов. Системой радиокоррекции траектории полета занимался главный конструктор НИИ-885 Михаил Рязанский. Автономной инерциальной системой управления – Николай Пилюгин, работавший главным конструктором того же института в другие годы (позже Пилюгин возглавил НИИ автоматики и приборостроения).
Валентин Глушко уже имел опыт разработки 'большого' кислородно-керосинового двигателя РД-110. Для двигателей Р-7 вновь были выбраны эти же компоненты, а не применявшийся на первых БРДД спирт. В январе 1954 года на Совете главных конструкторов принято решение об использовании унифицированного ЖРД для всех блоков ракеты Р-7.
'Выбор топлива определился, во- первых, тем, что из известных и обеспеченных производственной базой окислителей, по которым был накоплен достаточный опыт эксплуатации, наибольший удельный импульс мог обеспечить только жидкий кислород. Во-вторых, горючее должно было быть более калорийным, чем спирт, при этом также хорошо освоенным. Таким был керосин. По термодинамическим характеристикам он позволял обеспечить достаточный уровень экономичности, но его использование в качестве горючего для ЖРД вызывало необходимость преодолеть серьезные трудности: температура продуктов его сгорания в кислороде почти на 1000 К выше, чем у водных растворов спирта, в то время как охлаждающие свойства намного хуже. А именно горючим приходится охлаждать стенки камеры, если в качестве второго компонента – окислителя – используется кислород. Задача охлаждения осложнялась еще тем, что для обеспечения оптимальных характеристик двигателя необходимо было поднять давление газов в камере по крайней мере в два раза по сравнению с достигнутым на спиртовых двигателях''. (Однажды и навсегда… Документы и люди о создателе ракетных двигателей и космических систем академике Валентине Петровиче Глушко. – М.: Машиностроение, 1998. С. 456- 457).
В. Кузнецов
М. Рязанский
Н. Пилюгин
Расчеты показали, что даже при использовании эффективного кислородно- керосинового топлива и при высоком коэффициенте удельного импульса тяги ракета должна быть по крайней мере двухступенчатой. Возникла проблема запуска двигателей второй ступени.
'Гпушко не мог запускать жидкостный двигатель второй ступени после сброса первой, а Королев боялся включать его до ее сброса. Компоновщики и конструкторы не знали, как можно защитить баки первой ступени от действия горячей струи двигателя второй ступени'. (Гладкий В.Ф. 'Как мы компоновали 'семерку'. Авиация и космонавтика. № 8, 1998. С. 33).
Так появился проект пакетной связки блоков первой и второй ступеней.
'При отсутствии в то время опыта запуска двигателей в пустоте на несамовоспламеняющихся компонентах топлива и наличии требования обеспечения исключительно высокой надежности необходима была такая конструктивная схема ракеты, при которой обеспечивался бы контролируемый запуск всех двигателей как первой, так и второй ступеней. Отсюда и родилась идея пятиблочной ракеты с продольным отделением боковых блоков – первой ступени – от второго блока – второй ступени…' (Однажды и навсегда… Документы и люди о создателе ракетных двигателей и космических систем академике Валентине Петровиче Гпушко. – М.: Машиностроение, 1998. С. 460- 461).
Первое стендовое испытание двигателей в составе пакета ракеты Р-7 состоялась в Загорске 20 февраля 1957 года. После проведения огневых испытаний на стендах загорского НИИ-229 приказом председателя ГКОТ в январе 1958 года производство ЖРД РД-107 и РД-108 для МБР Р-7 было передано с Опытного завода ОКБ-456 в Химках на Куйбышевский моторостроительный завод №24. Для конструкторского сопровождения серийного выпуска при заводе № 24 в 1958 году организован Приволжский филиал ОКБ-456. Первым руководителем филиала был Ю.Д.Соловьев.
'Создание жидкостных ракетных двигателей для ракеты Р-7 было выдающимся для того времени достижением в области ракетного двигателестроения и в значительной степени предопределило успех в разработке комплекса с первой отечественной МБР. Маршевые двигатели ракеты Р-7 имели высокие энергетические и массовые характеристики и, что особенно важно, – высокую надежность'. (Межконтинентальные баллистические ракеты СССР (РФ) и США. История создания, развития и сокращения/Под. ред. Е.Б.Волкова. – М.: РВСН, 1996. С. 82). Для управления полетом ракеты решено было впервые использовать рулевые двигатели с поворотными камерами. На старте рулевые двигатели включались одновременно с маршевыми.
'При топливе кислород с керосином из-за высокой температуры газов нереально обеспечивать управление полетом ракеты такими органами, как газовые рули, которые использовались на килородно-спиртовых двигателях. Кроме того, газовым рулям присущ серьезный недостаток: они создают потери тяги двигательной установки за счет торможения газового потока на рулях. Поэтому было решено для управления вектором тяги и соответственно полетом ракеты использовать рулевые камеры относительно малой тяги. При рассмотрении вопроса о том, какое КБ возьмет на себя разработку этих камер, была учтена просьба Гпушко, чтобы его КБ не отвлекалось на создание камер малой тяги параллельно с работами по основным двигателям, а также то обстоятельство, что в ОКБ Королева имелось подразделение во главе с М.В.Мельниковым, которое уже создало работающий прототип требуемой рулевой камеры и соответствующий стенд'. (Однажды и навсегда… Документы и люди о создателе ракетных двигателей и космических систем академике Валентине Петровиче Глушко. – М.: Машиностроение, 1998. С. 461). На каждом из боковых блоков первой ступени было установлено по два однокамерных рулевых двигателя, на центральном блоке (второй ступени) – 4 нулевых двигателя. Следует отметить, что рулевые двигатели для МБР Р-7 и Э -7А разработали в ОКБ-1 под руководством Михаила Мельникова. Позже, в космических ракетах-носителях, созданных на основе Р-7, использовались рулевые двигатели, спроектированные в ЭКБ-456 под руководством Валентина Глушко. Позже в ОКБ-1 под руководством Михаила Мельникова был также создан двигатель принципиально новой схемы – с дожиганием рабочего тела -турбины в камере сгорания. Это был первый в мире ЖРД, выполненный по замкнутой схеме.
