Техника и вооружение 2007 07

БМД-2 с ПРСМ-925 (916).

«Фау-2»

Станислав Воскресенский

Продолжение. Начало см. в «ТиВ» № 4/2007 г.

Технический облик А-4 в значительной мере определили теоретические работы по космонавтике, во множестве публиковавшиеся в первой трети XX века. Прежде всего это касалось выбора топлива. Специалисты довольно быстро поняли, что тогдашние виды твердого топлива из-за своей низкой энергетики явно не пригодны не только для полета к Луне, но и для обеспечения сверхдальней стрельбы.

Еще К.Э. Циолковский предложил обладавшую самоочевидными энергетическими преимуществами топливную пару «кислород-водород». Однако крайне низкая температура кипения жидкого водорода (всего на 20° выше абсолютного нуля) и малая плотность (0,071 г/см3) затрудняли его практическое применение и требовали огромных по объему баков, что отодвинуло практическое использование этого горючего на вторую половину XX века. Жидкий кислород также вскипал при низкой температуре -173 °C, но был уже достаточно освоен как в производстве, так и в применении, а его плотность (1,14 г/см³) была значительно выше, чем у наиболее распространенного горючего — бензина. Разумеется, использование жидкого кислорода было также сопряжено с рядом сложностей. Для ракеты А-4 предстартовая потеря кислорода за счет испарения составляла 2 кг/мин. Считалось допустимым ждать пуска не более 20 мин с момента окончания заправки, после чего требовалось проводить дозаправку.

Первые эксперименты немецкие ракетчики провели с топливной парой «кислород-бензин». Однако на начальном этапе отработки жидкостных ракетных двигателей крайне остро стояла проблема охлаждения конструкции: ни один материал не был способен даже минуту выдерживать воздействие продуктов сгорания с температурой выше 3000 °C.

Габаритные размеры ракеты А-4.

Стрингерно-шпангоутная клепаная наружная оболочка ракеты А-4.

В результате конструкторы сочли необходимым ради одного важнейшего шага вперед — создания работоспособной конструкции — сделать пару шагов назад в части энергетики. Для начала заменили бензин на спирт. Но, сгорая с жидким кислородом, чистый этиловый спирт, а точнее, предельный по концентрации 92 %-ный его раствор, прожигал конструкцию двигателя не хуже бензина. Для снижения теплового воздействия на двигатель пошли и на второй шаг назад — решили использовать водный раствор спирта. Встал вопрос о допустимой минимальной концентрации «спиритуса вини». Один из сотрудников фон Брауна, выходец из буржуазной среды Вилли Лей, отправившись в родные края под Кенигсберг, расспросил своего отца-винозаводчика и отправил в Берлин открытку с исторической фразой: «Горючие ликеры должны содержать 40 % спирта по объему, 38 %-ные ликеры уже не горят!» Напомним, что термином «ликер» именуются все водные растворы спирта. У нас в стране для 40 %-ного ликера употребляется иное, всем известное краткое наименование. По преданию, оптимальность именно такой концентрации была обоснована в диссертации всемирно признанного гения русской науки Д.И. Менделеева «Рассуждения о соединении спирта с водой». Но, как говорится, «что русскому в радость, немцу — смерть». В данном случае безоговорочно одобренная нашим народом 40 %-ная концентрация оказалась слишком слабой для ракетного двигателя. При ее использовании ракета с вырывавшейся из сопла мощной струей пара смахивала бы на паровоз, а энергетические показатели двигателя снизились бы до недопустимого уровня. В конечном счете методом подбора пришли к разумному компромиссу — 65 %-ной концентрации.

Компоновка ракеты А-4:

1 — цепная передача к воздушным рулям; 2 — электродвигатель воздушного руля; 3 — форкамеры; 4 — трубопровод для подачи спирта в камеру сгорания; 5 — воздушные баллоны пневмосистемы ДУ; 6 — задний шпангоут; 7 — сервоклапан для спирта; 8 — корпус топливного отсека; 9 — приборы системы управления; 10 — трубопровод наддува спиртового бака; 11 — наконечник с головным взрывателем; 12 — боевая часть; 13 — труба с детонатором; 14- донныйвзрыватель; 15-фанерная кремтовидная панель; 16 — баллоны заполнения спиртового бака; 17 — передний шпангоут; 18 — гироприборы; 19 — патрубок слива спирта; 20 — трубопровод подачи спирта в THA; 21 — заправочный патрубок жидкого кислорода; 22 — сильфоны; 23 — бак с перекисью водорода; 24 — рама двигателя; 25 — бачок с перманганатом (парогазогенератор расположен сзади); 26 — главный клапан кислорода; 27-трубы подачи спирта для внутреннего охлаждения; 28 — трубка слива спирта; 29 — рулевые машины; 30 — стабилизаторы; 31 — газоструйные рули; 32 — воздушные рули; 33 — камера сгорания и сопло; 34 — турбонасосный агрегат; 35 — отсек приборов управления; 36 — спиртовой бак; 37 — бак с жидким кислородом; 38 — корпус хвостового отсека; 39 — рулевое кольцо.

Крепление двигателя.

Размещение агрегатов двигателя на раме.

Принципиальная схема двигателя А-4:

1 — сопло; 2 — система подачи горючего (спирта) для внутреннего охлаждения; 3 — форкамера; 4 — камера сгорания; 5 — трубопроводы подвода жидкого кислорода к форкамерам; 6 — главный клапан горючего; 7 — труба подвода горючего к рубашке охлаждения; 8 — баллоны высокого давления; 9 — бачок катализатора; 10 — редуктор давления воздуха; 11 — реактор; 12 — бак перекиси водорода; 13 — главный клапан окислителя; 14 — насос горючего; 15 — турбина; 16 — насос окислителя; 17-труба подачи парогаза в турбину; 18 — труба для отвода горючего в насос при выключении двигателя.

Человек при необходимости мог проникнуть в камеру двигателя через его критическое сечение.

Выбор жидкого топлива поставил задачу обеспечения его подачи в камеру сгорания, при этом в