Чтение онлайн

В Лунном корабле ракетный блок являлся основным агрегатом. Его масса составляла половину массы корабля, а расположение было центральным. Мы уже говорили, что с точки зрения центровки Лунного корабля пришлось «приплюснуть» ракетный блок. Топливные баки приняли необычную форму. Хотя объем каждого бака составлял примерно 1,2 м3, их формы резко отличались. Бак окислителя торовой формы расположили внизу. Это было очень полезно с точки зрения центровки, ведь удельный вес окислителя был чуть ли не в два раза больше, чем горючего. Бак, как бублик, забрал в свою срединную пустоту двигатель, а наружной поверхностью, через опорный шпангоут оперся на нижний пояс силового переходника. К верхнему поясу переходника крепился бак горючего, состоящий из сферического сегмента и конической оболочки, к которой крепился двигатель. В блоке применялись известные в ракетной технике компоненты топлива: азотный тетраксид и несимметричный диметилгидразин. Эта пара имела ряд преимуществ по отношению к другим. Во-первых, компоненты при соединении самовоспламенялись, а, во-вторых, их хранение не требовало повышенных защитных операций. В ту пору мы мало думали о токсичных свойствах этих компонентов, о влиянии их на окружающую среду при производстве, хранении, транспортировке. Это впоследствии сказалось и на нашем здоровье. По молодости кажется, что твой организм все может вытерпеть. Так и мы при работах на заправочном макете часто пренебрегали мерами предосторожности, заходили в заправочный зал, когда на полу по вине операторов были лужи компонентов топлива. Многие через год лишились своих зубов, и еще хорошо отделались.

Работа над предэскизным проектом ракетного блока шла трудно. Наши коллеги ракетчики стремились сделать блок как можно легче. Мы, корабелы, тоже стремились к легкой конструкции, но всего корабля, а не отдельного блока. Отход от сферических поверхностей для герметичных отсеков, какими были топливные баки, сразу приводил к дополнительным толщинам и соответственно к дополнительным массам. Однако уменьшение высоты блока приводило к понижению центра масс всего корабля, а это, в свою очередь, определяло общие массовые затраты. До хрипоты спорили, какая компоновочная схема определит минимальную массу. В конце концов корабелы взяли разработку ракетного блока на себя. Они стали компоновать блок в корабле так, чтобы он был органической частью корабля, чтобы его силовая схема была общей силовой схемой всего корабля, а его нижние обводы не причинили лишних возмущений при старте и т. д.

Теперь нужно рассказать, как выбирался двигатель. Двигатель космического корабля — это агрегат, от которого зависит жизнь корабля и экипажа. Можно потерять связь, можно потерять информацию о работе систем, можно не иметь автоматической стыковки, а вот, если не будет работать двигатель, катастрофы не избежать. Требования по надежности двигателя задаются самые высокие, но достичь надежности, равной единице, еще не удалось никому. Для Лунного корабля, совершающего двигательную посадку, иметь даже минимальный риск мы считали недопустимым. Поэтому на блок установили второй резервный двигатель. Он был выполнен по упрощенной схеме. Что это означает? Основной двигатель выполнял функции дотормаживания на посадке, горизонтального маневрирования и взлета. Режимы его работы были самые разные. Так на участке дотормаживания и взлета тяга была близка к оптимальной и равна примерно 2000 кгс, т. е. около 20 кн, а на участке горизонтального маневрирования, где нужно было уравновесить вес корабля, она составляла примерно 850 кгс (8500 н). Но еще нужно было уметь маневрировать по высоте, т. е. и поднять, и опустить аппарат. Поэтому диапазон регулирования тяги на этом участке был довольно широкий. Тяга двигателя могла снижаться до 540 кгс и увеличиваться примерно до 1000 кгс. Таким образом, основной двигатель волей-неволей должен быть двухрежимным. Эти режимы получили свои названия:

ОР — основной режим и РГД — режим глубокого дросселирования.

Резервный двигатель оправдывал свое назначение, он был именно резервным и отрабатывал свои функции как спасатель. Поэтому делать его усложненным по режимам было не логично. Этот двигатель имел один режим по тяге, равный тяге основного двигателя на взлете. Поэтому в случае сбоев при работе основного двигателя включался резервный, и корабль отрабатывал аварийную траекторию взлета.

Все, кто хотя бы немного знаком с ракетными двигателями, знают по статистике, что их отказы наиболее вероятны при запуске и при переходных режимах работы. Нас особенно это тревожило при старте с Луны. Корабль мог только оторваться от поверхности, и, если в этот момент выходит из строя двигатель, корабль просто разбился бы. Времени на перезапуск двигателя или на включение резервного просто не было. Как быть? Вышли из положения таким образом. На Луне запускали сразу оба двигателя и по результатам диагностики оставляли на дальнейшую работу более здоровый двигатель, причем предпочтение при равных условиях все-таки отдавали основному. Учитывая, что основной двигатель располагался по продольной оси корабля, резервный двигатель пришлось сделать двухкамерным. В те времена двигатели космических аппаратов по так называемой замкнутой схеме были редкими, поэтому при выдаче задания на разработку мы не стали рисковать, а применили хорошо изученную и более простую схему двигателей — «открытую». Это означало, что часть компонентов расходовалась на работу турбонасосного агрегата, а затем их продукты выбрасывались через выхлопные сопла наружу, что несколько снижало энергетику двигателя. Чтобы не получать ненужные возмущения, эти сопла поставили на срезе основных камер сгорания симметрично относительно оси (рис. 23). В целом получился отдельный двигательный агрегат, как мы говорили, законченный по форме и содержанию. Мы не применяли тогда понятие «двигатели ЛК», а просто говорили: двигатель лунного корабля, понимая при этом, что их было два. Как видно из задач, которые ставились перед двигателем, каждый, как минимум, должен был уметь запускаться дважды. Хотя компоненты и были самовоспламеняющимися, для требуемого «пушечного» запуска необходима принудительная раскрутка турбонасосного агрегата. Эту роль выполняли специальные пороховые аккумуляторы давления. «Пушечный запуск» — это такой запуск, когда двигатель выходит на режим за доли секунды. Для нашего корабля это было жизненно важным требованием.

Определенный облик на этапе предэскизного проекта — это только малая толика на всем этапе создания, ведь по предэскизному проекту производство не запустишь, необходима дальнейшая проработка всех составных частей блока. Нужен был следующий этап — этап эскизного проекта. Усилий нашего КБ явно не хватало, ведь за эскизным проектом следовали разработка рабочей документации, экспериментальная отработка и производство. Руководство обратилось с просьбой к известной фирме академика М.К.Янгеля о дальнейшей разработке ракетного блока Лунного корабля. Он получил сокращенное название «блок Е». Михаил Кузьмич Янгель к этому времени со своим КБ создал уже не одну ракету, как для научных целей, так и для оборонных. Опыт создания ракетных комплексов у фирмы накопился огромный. Но ракетные комплексы — это законченная продукция, она отмечалась и наградами и соответствующими премиями. А ракетный блок — это часть объекта, даже не комплекса! И надо отдать должное академику М.К.Янгелю, что он не отвернулся от этой задачи, а наоборот, понимая, что это наша национальная задача, всячески поддержал нас. От нас требовалась выдача технического задания на разработку.

От правильности задания, сговоренности всех нюансов по характеристикам, эксплуатации, сопряжения с другими элементами и системами, а в целом это характеризовалось полнотой выдачи технического задания, зависело и качество изготовления блока. Первую редакцию мы написали и отправили на согласование в Днепропетровск. Вскоре поехали и сами. Нужно было все взаимно утрясти, выяснить вопросы разработчиков, подготовиться к ответам на эти вопросы. Это можно было сделать только на месте.

Нас принял М.К.Янгель. Подробно рассказали ему о том, как представляли себе Лунный корабль. Он сокрушался, что такие жесткие массовые лимиты не позволяют посадить второго космонавта в ЛК. Он просил передать нашему руководству, что его КБ сделает все, чтобы выполнить это задание, а затем сказал: «А вам не кажется, что после «семерки» (так называлась в наших кругах ракета «Восток») мы делаем очень резкий скачок и хотим создать Н-1 со стотонной нагрузкой? Наше КБ готово разработать среднюю ракету, так на 40–50 тонн полезного груза на орбите ИСЗ. Вы передайте это Василию (В.П.Мишину). Пусть он подумает и поддержит нас. Ведь кроме Луны трудно будет найти достойное применение громадной ракете, да к тому же дорогой. А наш носитель будет существенно дешевле, да и ездоков на нем будет в достатке».

Нам, совсем молодым инженерам, показалось, что предложения М.К.Янгеля были не о том, за чем мы приехали. Но впоследствии мы убедились, что сама жизнь подтвердила правильность предложений академика. Но тогда в голове у нас «сидел» ЛК, и все помыслы были направлены на его создание. По приезде в Москву мы все же передали эти слова нашему руководителю К.Д.Бушуеву.

М.К.Янгель очень просил нас почаще бывать у них в КБ, проводить беседы с сотрудниками по Лунной программе. Встречали нас очень хорошо и проектанты, и расчетчики, и конструкторы, и эксплуатационщики. Нас засыпали вопросами о кабине, посадочных устройствах, о схеме полета, о системах и т. д. У людей был огромный интерес. Нас могли слушать часами. А мы, гордые тем, что страна доверила нам разработку такого важного объекта, были неимоверно счастливы. К каждой встрече тщательно готовились и старались рассказать все, что мы знали. Впоследствии этот дух доверия и творческой совместимости очень сильно помогал в решении текущих вопросов.

И вот НПО «Южное» (как сегодня называется фирма М.К.Янгеля) приступило к выпуску эскизного проекта по блоку Е. Сроки были жесткие. Параллельно с эскизным проектом начали выпускать рабочую документацию. И тут оказалось, что согласованной массы 510 кг не хватает. Позвали нас. Мы показывали на согласованную массовую сводку, пожимали плечами и говорили, что в материалах их же проектантов та же цифра. Проектантами в КБ «Южное» руководили Э.М.Кашанов и Г.Е.Кожевников. Эти весьма опытные проектировщики отличались великолепным чутьем и эрудицией в ракетных системах. Но здесь была промашка. На все трубопроводы отвели 1 кг. Что этого мало было очевидно и технику. Мы упорствовали, говорили, чтобы они сами нашли резерв в других системах, ссылались опять на согласованную массу. Здесь нужно вкратце сказать, как происходило согласование этой злополучной массы. Весь блок был расчленен на тысячу составляющих, и мы спорили по каждой. Спорили день, второй. Целая бригада из КБ «Южное» в то время находилась в Москве. На третий день утром руководители этой бригады как-то украдкой подошли к инженеру и спросили, где подписаться о своем согласии с нашей цифрой. Он был в шоке. Ведь он готовился к дальнейшим баталиям. Но видно шумно проведенный предыдущий вечер вывел бригаду из строя. Они подписали нашу массу. Позже, примерно через год после этого, когда разработка блока КБ «Южное» была поручена Б.И.Губанову, впоследствии главному конструктору ракеты «Энергия», к лимитам вернулись еще раз.

«Ведь верхняя оболочка бака не может быть фольгой, — приводил доводы Б.И.Губанов, — нужна хотя бы технологическая толщина. Куда вы смотрели?» — говорил он проектантам. Собрав все свои «дефициты», он приехал к В.П.Мишину. К нашему общему удовольствию, В.П.Мишин по-царски поделил этот «дефицит» поровну и свою половину компенсировал из своего резерва. А речь-то велась всего о 12 кг! Это из 5-тонной массы ЛК!

Много задач пришлось решать этому славному КБ. Одна из них — как запускать двигатель в невесомости. Вопрос сводился к разделению жидкой и газовой среды в топливных баках. Можно создать искусственную минитяжесть пороховыми двигателями или другим способом. Но в условиях, когда перед запуском происходили резкие развороты, это было опасным. Начался поиск разделителей жидкой и газовой среды. Газ можно было «заневолить» эластичной пленкой. Подавать газ в специальный мешок. Он, раздуваясь, будет заполнять объем выработанного топлива. Хочется здесь напомнить об агрессивности выбранных нами компонентов. Их свойства таковы, что они разъедают многие материалы. Поиск эластичных разделителей шел в нашем КБ. Были найдены материалы на основе фторопластов, но их отработка требовала длительного времени. Тогда сказали свое слово проектанты КБ «Южное». Они предложили отделять нижнюю часть баков промежуточной оболочкой, которая имела связь с основным объемом через мельчайшую сетку, да и то только в одном месте — противоположном от заборного устройства. Такое устройство гарантировало наличие жидкости в нижней части бака у заборного устройства. Многие видели, как жуки бегают по воде и не тонут. Объяснение простое — действует сила поверхностного натяжения, которая удерживает их на поверхности. Вот эта сила и не позволяла газу прорваться под промежуточное днище, пока не будет выработано топливо из-под сетки.

Теоретически все просто. А как эта конструкция будет вести себя при воздействии перегрузок, вибраций, перепадов температур? Нужно все было отработать, проверить. Разработали специальные модели. Испытания на них проводили и в условиях невесомости на специальных стендах, и в летающих лабораториях. После получения хороших результатов предложенная конструкция разделителей была принята. Мы, корабелы, встретили такое решение с радостью, ведь, кроме основной задачи разделения сред, жесткий разделитель уравновешивал жидкость относительно центральной оси и тем самым сводились к минимуму возмущения, которые могли возникнуть при наклонном старте Лунного корабля с поверхности.

Много вопросов пришлось решать по температурному режиму блока. Когда топлива было много, то его использовали как тепловой демпфер в системе терморегулирования, а вот после включения двигателей на взлете в баках оставались так называемые непроизводительные и гарантийные остатки. Двигатель был горячий и мог так разогреть эти остатки, что они превратились бы в газ, подняли давление, что могло привести к разрыву баков. Как быть? Решили после выключения двигателя сразу сбрасывать давление из баков. Но как? Ведь любой сброс — это дополнительный импульс, возмущение на аппарат. Хуже нет неопределенностей. Пришлось с этим импульсом бороться. Установили сопла сброса и развели их в противоположные стороны и к тому же направили их оси в центр масс.