Ракета A-5

Опытно-экспериментальная ракета, одноступенчатая, с ракетным двигателем, работающим на жидких компонентах топлива. Германия, 1938 год.

Ракета А-5 имела следующие габаритно-весовые параметры:

• общая длина составляла 5820 мм;
• максимальный диаметр корпуса равнялся 780 мм;
• стартовый вес 900 кг.

Военный руководитенль ракетной программы Третьего Рейха Вальтер Дорнбергер подробно рассказывает о множестве технических проблем, с которыми столкнулись немецкие конструкторы на пути создания боевой баллистичнской ракеты дальнего действия в своей книге «Фау-2. Сверхоружие Третьего Рейха». В этой же книге приведены красочные описания работы с ракетой А-5. Цитирую эти фрагменты полностью.

«Мы приняли решение оставить работу над «А-3» и, прежде чем продолжить создание «А-4», заняться новой ракетой А-5. Она получила в свое распоряжение испытанный ракетный двигатель с «А-3», но диаметру новой ракеты предстояло увеличиться на 10 сантиметров, хотя общая длина ее осталась той же самой. Кроме того, ракета имела принципиально новую систему управления. Мы решили установить более мощную технику производства фирмы «Сименс», которая была создана всего несколько месяцев назад. Кроме того, ракета имела приемное устройство, которое получало сигналы для отсечки топлива и выброса парашюта. Была улучшена и поверхность хвостовых стабилизаторов, которые в соответствии с данными последних испытании в аэродинамической трубе стали короче.

Хвостовое оперение уже не имело круговой антенны, но стабилизаторы стали шире, и они под углом выходили из-под дюз. Новая конструкция основывалась на следующих соображениях: «А-3» и «А-5» имели один и тот же двигатель, и давление газов на выходе составляло одну атмосферу, что соответствовало давлению воздуха на уровне моря. Но мы рассчитывали достичь куда больших высот. Давление воздуха на них соответственно уменьшалось, и выброс обретал конусообразную форму. В результате старые стабилизаторы старой конструкции могли заняться пламенем. Более того, поверхность новых стабилизаторов встречала меньшее сопротивление воздуха, чем у старых, и таким образом, мы предполагали достичь скорости звука.

Надежность ракеты А-5 с новыми хвостовыми поверхностями была проверена под наблюдением доктора Шримера сначала в аэродинамической трубе авиастроительной фирмы Цеппелина в Фридрихсгафене, а потом еще раз в сверхзвуковой трубе в Ахене. После этого начался последний этап работы над «А-5», и через несколько недель в мастерских Пенемюнде на свет появился первый экспериментальный образец.

Главным образом я старался сократить период между запусками малой экспериментальной серии и отдал приказ, чтобы производство ракет А-5 выросло до десяти образцов в месяц. Мы продолжали надеяться, что эти ракеты смогут преодолеть звуковой барьер. Основной вопрос был в том, смогут ли растущее сопротивление воздуха и смещение центра тяжести вызвать такую мощную вибрацию, от которой ракета разлетится на куски. В то время еще не проводилось никаких испытаний в аэродинамической трубе даже на звуковой скорости, и ни один корпус со стабилизаторами не мог обрести надежность в полете на «сверхзвуке» без того, чтобы не разрушиться. Нам оставалось лишь сбрасывать модели ракет А-5 с самолета на большой высоте и смотреть, чтопроизойдет.

Мы сделали несколько надежных металлических моделей диаметром примерно 20 сантиметров и длиной 1,5 метра. Весили они около 250 килограммов и несли несколько типов хвостового оперения. Мы снабдили их дымовыми шашками и фальшфейерами. В сентябре 1938 года начались эксперименты по сбросу этих моделей с высоты 6000 метров, куда нас доставлял «Не-111». Траектория полета фиксировалась фото- и кинотеодолитами. На высоте около 900 метров «бомба» достигала максимальной скорости 1200 километров в час, что превышало скорость звука.

Результат нас устроил. Ни разу размах вибраций не превышал 5 градусов. Кроме того, мы разработали тормозной парашют, который открывается на пике траектории, если скорость ракеты не превышает 400 километров в час. Парашют был способен, оставаясь целым, сбрасывать эту скорость до 145 километров в час. Авиационный исследовательский институт графа Цеппелина в Штутгарте создал для нас ленточный парашют. Мы снабдили ракету А-5 двумя парашютами: одним ленточным для торможения и одним большим для поддержки, который после торможения спокойно опускал ракету на землю на скорости 4,5 метра в секунду. Нам была нужна уверенность, что ракета не разлетится при столкновении с землей или водной поверхностью, дабы, найдя ее неповрежденной, мы в случае неудачи могли бы определить ее причину.

Мы повторяли эксперименты, сбрасывая с самолета модели ракет, но на этот раз со встроенными парашютами.

Недавно пришедший к нам техник-чертежник в Куммерсдорфе предложил использовать графитовые газовые рули вместо дорогих молибденовых. Доктор Тиль принял это предложение и провел несколько успешных испытаний. Цена за набор рулей снизилась со 150 марок до 1,5 марки, и на ракету А-5 был поставлен графит.

Сборка ракеты много раз откладывалась, потому что не был готов механизм управления. На испытательном стенде номер 4 в Пенемюнде, который представлял собой точную копию большого испытательного стенда в Куммерсдорфе, постоянно проверялись отдельные компоненты системы автопилотирования, пока горели двигательные установки. Производителям отсылались предложения по их улучшению, исправления вносились, снова испытывались, оборудование непрестанно совершенствовалось. Но летом 1938 года мы решили больше не ждать последней модели автопилота, а осенью запустить с Грейфсвалдер-Ойе четыре модели ракеты А-5 пока без системы управления, но проверить в полете, насколько ракета стабильно держится на курсе. Парашюты не использовались.

На этих испытаниях боковой ветер был куда слабее. Случались небольшие отклонения, но ракеты почти вплотную подошли к скорости звука и достигли высоты 5 километров. Они упали в море и были потеряны, но в целом нас устроила неизменная стабильность в полете ракеты А-5.

То и дело возникали новые идеи по улучшению хвостового оперения. Примерно до конца 1939 года наша воздушная труба оставалась в бездействии. Тем не менее, мы сочли необходимым проверить на открытом воздухе траектории, разработанные на базе предыдущих испытаний в аэродинамической трубе. Ведь в полете могли возникнуть явления, которых мы не замечали в трубе. Соответственно в Пенемюнде были намечены запуски по полной программе моделей с различными типами хвостового оперения. У нас было много маленьких моделей работы Гельмута Вальтера из Киля, в которых соблюдались все пропорции ракеты А-5 и был тот же центр тяжести. Двигатель этих маленьких ракет работал на перекиси водорода. Они имели диаметр 20 сантиметров, 1,5 метра в длину, весили 27 килограммов и могли нести 20 килограммов перекиси водорода. Полное сгорание горючего занимало пятнадцать секунд и развивало тягу 120 килограммов.

Ракетное топливо под давлением проходило через смесь калия и соли марганцевой кислоты, которая действовала как катализатор. 85-процентный раствор перекиси водорода, разлагаясь, выделял перегретый пар и кислород. Реакция этой смеси газов, которая вылетала из дюз со скоростью примерно 1000 метров в секунду, и давала ракете движущую силу.

В марте 1939 года в заливе Пенемюнде, а позже на Грейфсвалдер-Ойе начались испытания. Они дали графики полетных качеств разных моделей, оборудованных различным хвостовым оперением. Как правило, эти модели запускались с направляющих длиной несколько метров, но некоторые, чтобы было легче наблюдать, сохраняют ли они стабильность в полете, прямо со стартового стола, без помощи направляющих. Результаты были практически одни и те же.

Стало ясно, что лучшая конструкция хвостового оперения та, что в ходе продувок в аэродинамической трубе была предназначена для «А-5».

По сравнению с конструкцией «А-3» она была короче и шире, но значительно тоньше, чем было принято в практике авиастроения. Если бы мы просто использовали обыкновенный тип хвостового оперения, применяющийся в авиации, то на больших скоростях, которых мы достигали, и на больших углах атаки воздушный поток превратился бы в турбулентные завихрения. Соответственно было бы невозможно контролировать стабильность полета. Тем самым мы должны были идти своим путем.

Всем экспериментальным моделям была свойственна тенденция отклоняться под давлением ветра. Они все время демонстрировали некоторый угол вращения вокруг продольной оси. Мы сталкивались с этим почти каждый раз. Преодолев приличное расстояние в ходе прямого и ровного полета, они начинали вилять. Мы пришли к выводу, что вращение модели вокруг своей продольной оси наконец входит в резонанс с колебаниями модели вокруг своей поперечной оси.

Были две возможности избежать этого недостатка: то ли устранить тенденцию к вращению вокруг продольной оси путем установки соответствующего контрольного оборудования или же, используя небольшие, простые по конструкции модели, заставить ракету так быстро вращаться вокруг продольной оси, чтобы иные колебания не оказывали на нее воздействия.

С самого начала наших экспериментов с контрольным оборудованием больших ракет мы имели в виду первую возможность. Любой ценой мы должны были удержать ракету от вращения вокруг продольной оси во время «силового» участка траектории. У «А-4» внутренних рулей оказалось недостаточно для этой цели на второй трети этого участка траектории. Нам пришлось добавлять дополнительные внешние воздушные стабилизаторы, чтобы надежно противостоять моменту вращения.

В конце октября 1939 года на Грейфсвалдер-Ойе началась новая серия испытаний.

Предстояло запустить три ракеты: две вертикально, а третью – под наклоном. На них стояла система управления производства «Сименс». Ярким солнечным днем поздней осени первая ракета взмыла со стартового стола и прошла над безмятежно синим морем. Она вертикально поднималась в лазурное небо, не отклоняясь от вертикальной оси и покачиваясь под ветром. Она неуклонно поднималась все выше и выше и, держась на курсе, шла все быстрее и быстрее.

У нас болела шея, когда мы, задирая голову, смотрели вверх, следя за траекторией. Ракета достигла высоты 3 километра, 4 километра, 5 километров и продолжала подниматься. На высоте примерно 8 километров, после сорока пяти секунд работы двигательной установки, баки опустели, горение прекратилось, и полет приблизился к завершению. Но по инерции ракета продолжала подниматься.

Наконец она достигла высшей точки полета и стала медленно наклоняться. В этот момент фон Браун нажал кнопку, посылая радиосигнал на выброс парашюта, и над сверкающим на солнце корпусом ракеты распустилось небольшое белое облачко, вышел тормозной парашют. Точно через две секунды фон Браун нажал другую кнопку, сигнал которой высвободил большой основной парашют.

Ракета, которая после всех этих маневров теперь весила примерно 900 килограммов, бесшумно пробив пелену облаков, плавно шла к земле. Легкий восточный ветер нес ее к гавани, и через несколько минут она, взметнув пенный фонтан брызг, опустилась в воду с внешней стороны мола и вынырнула хвостовой частью кверху. Пустые баки могли держать ее на воде чуть ли не два часа.

Наш катер тут же вышел из гавани, и через полчаса ракету, чей ярко окрашенный корпус легко можно было разглядеть на фоне темных волн, доставили на берег.

Второй запуск на следующий день дал почти такие же результаты. Ракету извлекли из воды в нескольких сотнях метров от места первого падения. Но мы все еще не спешили обмениваться поздравлениями. Только последнее испытание могло дать ответ на главный вопрос, то есть удалось ли вести ракету точно по вычисленной траектории.

Оси гироскопа, который до определенного мгновения держал ракету вертикально, предстояло, подчинившись заранее установленному часовому механизму, медленно наклоняться в направлении мишени. Оборудованию системы управления предназначалось устранять тенденцию к отклонению от направления полета, которую четко выдерживала в полете ось гироскопа.

Эту процедуру, которая обеспечивала наклон, необходимый для стрельбы на большие расстояния, надо было четко соблюдать. Ось одного из гироскопов электрическим или механическим способом отклонялась в направлении цели. Механизм управления ракетой с помощью рулей держал продольную ось ракеты параллельно оси гироскопа. Таким образом, ракета не могла бесконечно продолжать вертикальный подъем, а шла по направлению, куда в нужный момент смещалась медленно двигавшаяся ось гироскопа. В результате движение шло по дуге.

При третьем старте ракета пошла вертикально, но через несколько секунд стала очень постепенно отклоняться от линии крутого подъема. Мы часто проверяли ход этой процедуры во время статических испытаний на стендах и теперь с большим возбуждением ждали проверки ее на практике. В целом эксперимент оказался успешным. После четырех секунд вертикального подъема нос ракеты стал медленно отклоняться в восточную сторону. Она пересекла Ойе и, набирая скорость, заложила высокую дугу над морем. В высшей точке траектории, примерно в 6,5 километра от места старта и на высоте 4 километра, был выпущен парашют. Ракета снова медленно опустилась с неба в волны Балтийского моря. Она тоже была найдена.

Наконец мы добились большого успеха. Правда, еще не достигли скорости звука, но убедились, что наши расчеты верны. Мы доказали, что ракеты на жидком топливе соответствуют тем целям, для которых предназначены. Через семь лет после начала работ мы создали ракету А-5, которая позволила нам испытать много механизмов ее конструкции, а они, в свою очередь, позволят послать в настоящий полет крупномасштабную ракету. Теперь предстояло их поставить на «А-4».

В последующих запусках ракет А-5 мы достигли дальности 18 километров и высоты 12 километров. Теперь я мог перевести дыхание. 5 сентября, когда вместе с генералом Бекером я отправился на доклад к главнокомандующему армией генерал-полковнику Браухичу в его ставку в Цоссене и получил одобрение проекта «А-4», как имеющего национальное значение, я чувствовал себя не лучшим образом. А что, если наши надежды окажутся иллюзорными?

Теперь я ясно видел цель и путь, который ведет к ней. Теперь я знал, что мы можем создать оружие, обладающее куда большей дальностью, чем любое орудие. То, чего мы успешно добились в ракете «А-5», может в улучшенном виде оказаться столь же ценным и для «А-4».