Ракета Р-7 (8К71): «базовый» ракетоноситель для семейства советских ракет

Ракетоносители семейства Р-7 (Восток, Восход, Союз, Молния) уже больше полувека выводят в космос спутники. О том, как была создана сама ракета Р-7 и какие сложности пришлось преодолеть коллективу конструкторов во галве с Сергеем Королёвым, в этой статье.

Кто создал первую “космическую” ракету Советского союза?

«Семерка», Р-7, БРДД – это разные названия одного и того же «изделия» №8К71» Под таким шифром проходила в технической документации и закрытых постановлениях ЦК и Совмина баллистическая ракет дальнего действия. И между прочим не абы какая, а первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета с отделяющейся головной частью массой 3 тонны и дальностью полёта 8 тыс. км.

Даже если бы Сергей Павлович Королев создал одну только «семерку» (ракету Р-7), его вклад в становление отечественной космонавтики был бы огромен.

Однако еще раньше появилось обозначение «Тема-1» и ракета Т-1. Тезисы доклада по результатам исследования перспектив развития оружия, призванного лишить Америку неуязвимости, с которыми Сергей Павлович Королев выступил на техническом совете НИИ-88, датированы 27 декабря 1951 года. Тогда же ученый совет института одобрил предложения главного конструктора.

Но заложенная в конструкцию ракеты Р-7 система компоновки «пакет» впервые появилась ещё в работах Константина Эдуардовича Циолковского. Позднее М.К.Тихонравов обосновал рациональность «схемы пакета блоков различной размерности». Однако, упреждая естественный вопрос: «кто же истинный творец «семерки»?», скажу так:

структурно-однородный пакет просчитывали по заданию С.П. Королева в Институте М.В.Келдыша, проектный отдел ОКБ возглавлял К.Д.Бушуев, многое привнесли инженеры Г.Ю.Максимов, С.С.Охапкин, главный проектировщик Сергей Сергеевич Крюков, первый заместитель Королева В.П.Мишин… Двигатели – В.П.Глушко, бортовые системы – Н.А.Пилюгина, В.И.Кузнецова, М.С.Рязанского… Охапкин тоже был замом в проекте, его даже называли «главный конструктор при главном конструкторе».

Словом, трудно перечислить всех причастных. Скорее трудно выделить тех, кто почти ничего не привнес в проект – слишком уж много выдающихся умов своего времени работали над проектом этой ракеты. И все-таки «семерку» по праву называют королёвской.

Ведь Сергей Павлович, как главный конструктор, должен был заставить слушать себя, думать, как он, влиять на события, собирать вокруг себя личностей. Как музыка, создаваемая оркестром, составляется из многочисленных и разнообразных, но связанных между собой звучаний, так и конструкторское содружество инженеров. Каждый из них вырабатывает свое собственное сознание, имеет дело не только с тем, что находится в его собственных мыслях и памяти, но и с новыми идеями, которые он получает от других.

В 1953 году схема будущей ракеты была выбрана, и началось эскизное проектирование.

Р-7: ракета двойного назначения

В том же 1953 году произошло еще одно событие, которое определило многое в судьбе «семерки».

12 августа 1953 года в СССР прошли испытания первой водородной бомбы. Ее конструкция была на удивление компактной и вполне «вписывалась» в бомболюки существующих тяжелых бомбардировщиков. А вот радиус действия этих самолетов был ограничен, требовалось новое средство доставки термоядерного заряда к цели.

Вскоре состоялась встреча генерал-полковника В.А. Малышева (министр среднего машиностроения), И.В. Курчатова, Ю.Б. Харитона, К.И. Щелкина и Н.Л. Духова с руководством ОКБ-1.

Баллистическая межконтинентальная ракета Р-7. Удивительно, но то, что создавалось как грозное оружие, в итоге самих военных так и не устроило. А вот космонавты оценили!

Королёв рассказал о возможностях межконтинентальной баллистической ракеты, назвал и примерную дальность – 6-8 тысяч километров. «Годится», – не скрывал удовлетворения новый министр, – Сколько же может весить такая ракета?».

Цифра, которую назвал Королев, тоже произвела впечатление: 170-180 тонн, «А поднять?» – самый щепетильный вопрос. «Примерно три тонны», – ответил Королев, чем вызвал разочарование «атомщиков». «Вы что! – нахмурился Малышев. – Так не пойдет, надо больше», «И нам надо, только не получается», – оправдывался Королев. И все-таки он смог увеличить грузоподъемность ракеты.

Работа над «семеркой» шла трудно. Противоречия гасились в «боях мнений», которые проходили в кабинете главного. Вариантов просчитывалось много. Был среди них и такой: первая ступень – несколько мощных ЖРД, а вторая – крылатая ракета. Инженерная интуиция подсказывала Королеву, что «пакет» и запуск всех двигателей на земле более перспективны.

20 мая 1954 года вышло “закрытое” постановление ЦК и Совмина о том, что ракете “быть”, в июле Королёв завершил эскизное проектирование, в ноябре правительство одобрило проект.

Уже тогда разработчики понимали, что для «изделия № 8К71» необходим стартовый комплекс, составляющий единую динамическую схему с ракетой. Создание его было возложено на ГСКБ Спецмашиностроения (п/я 3094).

Правительственное постановление датировано 22 сентября 1955 года, а в декабре чертежи были переданы на заводы. Впечатляющие темпы, не правда ли?

Главный конструктор «наземки» В.П.Бармин разработал уникальнейшую схему с удержанием ракеты «под поясок». Нужен был эксперимент по проверке работоспособности сложнейшего комплекса. Провести его можно было лишь в заводских условиях. Выбор пал на Ленинградский механический, где в свое время проводилась сборка орудийных систем главного калибра для линейных кораблей. Туда и отправили стартовую систему.

Осенью 1956-го года «семерка» впервые примерялась к своему пусковому устройству.

Создание БРДД обозначило и проблему полетных испытаний. Капустин Яр оказался мал, новый полигон начали строить близ станции Тюра-Там. В начале марта 1957-го на станцию прибыл эшелон, заявленный как литерный. Все вагоны были опломбированы, состав усиленно охранялся автоматчиками. Из Тюра-Тама эшелон проследовал к монтажно-испытательному корпусу «площадки № 2».

О ходе подготовки к первому пуску докладывали в Москву. Информация доходила до Н.С.Хрущева. Однажды он позвонил сам и высказал пожелание, испытания начать до 1 Мая, чтобы сделать стране «праздничный подарок». Техническое руководство проекта возражало, ссылаясь на то, что Госкомиссия еще не приняла стартовый комплекс к эксплуатации…. Но кто же слушает разработчиков?

Итак, 15 мая 1957 года. В пусковом бункере, у трех перископов, Королев, Воскресенский и Носов – главный конструктор, его зам по испытаниям и стреляющий.

На «красную кнопку» пультового устройства нажимал лейтенант Чекунов. В 19.01 по Москве прошла команда «Контакт подъема». Начался отсчет полетного времени. Голос подполковника Носова тонул в гуле огненного смерча, вырывающегося из сопел двигателей. Дрожала земля, дрожал бетонный пол, звенело в ушах. Ракета быстро набирала высоту. «Шестьдесят секунд, полет нормальный… Восемьдесят секунд… Сто»… Хронометры зафиксировали 103,6 секунды, когда сработала система аварийного выключения и ракета упала в районе 300-500 километров от места старта.

Госкомиссия, которую возглавлял В.М.Рябиков, обсуждала предварительные результаты расследования уже на третий день. «После долгих и жарких споров о причинах случившегося в акте было записано: «Авария произошла из-за неполадок в работе блока «Д»; пожар и разрушение трубопроводов привели к тому, что ракета потеряла устойчивость». До разделения ступеней не хватило каких-то 10 секунд.

На полигоне в тот вечер, когда пускали «семерку», был большой «гудеж». Ликовали часов до трех ночи. И разработчики, и испытатели, и военные стартовики. Что бы там ни случилось, но ракета поднялась, пролетела сотни километров, устойчиво управлялась в полете, сработали все системы сложнейшего пускового комплекса. Словом, надежды не отменялись. – Со старта ушла отлично, – подытожил Королев. – Летать будет!

Внутреннее устройство межконтинентальной ракеты Р-7

Проект ракеты Р-7 на грани закрытия

Итак, не к первому мая, ни даже к 15 мая 1957 года желаемый результат не был получен. Ракета взлетела… но успешным этот запуск можно было считать с большой натяжкой.

В МИК начали подготовку к пуску следующей ракеты (№ 6Л). Предполагалось, что ее вывезут на старт до конца месяца, а 9 июня попробуют пустить. Уже шли предстартовые проверки, когда обнаружились неполадки в бортовом оборудовании. Королёв нервничал. В такие минуты он был непредсказуем, от глубокой сосредоточенности вдруг резко переходил к суровой требовательности. Случалось, срывался на крик, но быстро отходил.

Ракету сняли со стартового стола, предварительно слив топливо. Операция эта достаточно муторная. Недаром на Байконуре родилась песня: «Эх, только б улетела, не дай нам Бог сливать»…

Пуск состоялся 12 июня 1957 г. И тоже – неудача, очередной прототип ракеты Р-7 разрушился на активном участке траектории. На заседании Госкомиссии неожиданно для всех маршал М.И. Неделин предложил снять «семерку» с испытаний: «Военным такое сырое изделие не нужно». Вот тут Королева прорвало. Он доказывал, что имеет право на большее число пусков, что «8К71» по своим показателям в 5-8 раз превышает все, что было достигнуто в ракетной технике, ее дальность и скорость фантастичны, и вообще все в ней характеризуется словами «впервые в мире». Королева поддержали Пилюгин и Руднев.

21 августа 1957 года еще одно испытание. «Семерка» ушла со стартового комплекса, устойчиво отработала на всех этапах полета. Наконец-то это был успех!

Пятый пуск был произведен 7 сентября 1957 г. и тоже прошел успешно. Ракета была отлажена и из “сырого” изделия превратилась в одну из самых надежных конструкций.

Далеко не полный список ракет-носителей созданных на базе Р-7: Восток, Восход, Союз

Р-7: ракетоноситель открывший космическую эру

Удачность и, как следствие, надёжность конструкции и очень большая для МБР мощность позволила использовать Р-7 в качестве ракеты-носителя. В процессе эксплуатации Р-7 в качестве РН выявлялись недостатки и производилась её модернизация для повышения выводимой полезной нагрузки, надёжности, увеличения спектра решаемых ею задач, что привело к появлению целого семейства ракет-носителей.

Ракеты-носители именно данного семейства открыли человеку космическую эру, ими, среди всего прочего, были осуществлены:

• Вывод на орбиту Земли первого искусственного спутника.
• Вывод на орбиту Земли первого спутника с живым существом на борту.
• Вывод на орбиту Земли первого корабля с человеком на борту.
• Вывод станции Луна-9, выполнившей первую мягкую посадку на Луну.

На базе Р-7 была создана первая космическая ракета-носитель «Спутник», затем носители «Восток», «Молния», «Союз»… Да что там говорить: по состоянию на 01 января 2018 г. все пилотируемые запуски СССР и России осуществлены ракетами данного семейства.

Перебирая летопись времен, можно сказать, что 1957 год, его весна и осень, стали прорывом в завтрашний день. Некогда совершенно секретное боевое «изделие 8К71», предназначенное для сдерживания агрессивных помыслов против России, открыло человечеству дорогу в космос. На основе Р-7 было создано целое семейство ракет-носителей. С 1957 по 2000 год выполнены запуски более 1800 ракет-носителей на базе Р-7, из них более 97 % стали успешными.

С 1958 года и по настоящее время все ракеты семейства Р-7 производит ЦСКБ-Прогресс, город Самара.

Ракета-носитель среднего класса «Молния-М» готовится к старту. Тоже потомок Р-7

Конструкция ракеты Р-7

Р-7 разработана ОКБ-1 и спроектирована по «пакетной» схеме.

Первая ступень ракеты состоит из четырёх боковых блоков, каждый длиной 19 м и наибольшим диаметром 3 м. Они расположены симметрично вокруг второй ступени и соединены с ней верхним и нижним поясами силовых связей.

Конструкция блоков одинакова. Блок состоит из опорного конуса, топливных баков, силового кольца, хвостового отсека и двигательной установки. На всех блоках стояли ЖРД РД-107 с насосной подачей компонентов топлива. Двигатель был выполнен по открытой схеме и состоял из шести камер сгорания. При этом две из них использовались как рулевые. ЖРД развивал тягу 78 т у земли.

Вторая ступень ракеты Р-7 состояла из приборного отсека, баков для окислителя и горючего, силового кольца, хвостового отсека, маршевого двигателя и четырёх рулевых агрегатов. На ней устанавливался ЖРД РД-108, аналогичный по конструкции с РД-107, но имевший 4 рулевые камеры. Он развивал тягу 71 тонн у земли, включался одновременно с двигателями первой ступени ещё на старте и работал, соответственно, дольше чем ЖРД первой ступени.

Запуск всех двигателей обеих ступеней на старте осуществлялся по той причине, что в то время у разработчиков ракеты не было уверенности в возможности надёжного зажигания двигателей второй ступени на большой высоте. С аналогичной проблемой столкнулись американские ракетостроители, создавая в это же время МБР «Атлас».

Все двигатели использовали двухкомпонентное топливо: окислитель — жидкий кислород, горючее — керосин Т-1. Для привода турбонасосных агрегатов ракетных двигателей применялся горячий газ, образующийся в газогенераторе при каталитическом разложении перекиси водорода, а для наддува баков — сжатый азот. Для достижения необходимой дальности полёта установили автоматическую систему регулирования режимов работы двигателей и систему синхронного опорожнения баков (СОБ), что позволило сократить гарантийный запас топлива.

Конструктивно-компоновочная схема Р-7 обеспечивала запуск всех двигателей при старте (в том числе ДУ центрального блока) с помощью специальных пирозажигательных устройств, установленных в каждую из 32 камер сгорания.

Маршевые ЖРД ракеты имели для своего времени высокие энергетические и массовые характеристики, а также высокую надёжность.

У Р-7 была комбинированная система управления. Автономная подсистема обеспечивала угловую стабилизацию и стабилизацию центра масс на активном участке траектории. Радиотехническая подсистема осуществляла коррекцию бокового движения центра масс в конце активного участка траектории и выдачу команды на выключение двигателей. Исполнительными органами системы управления были поворотные камеры рулевых двигателей и воздушные рули.

Для радиокоррекции были построены два пункта управления (основной и зеркальный), удалённых на 276 км от стартовой позиции и на 552 км друг от друга. Измерение параметров движения Р-7 и передача команд управления ракетой осуществлялась импульсной многоканальной линией связи. Она работала в 3-сантиметровом диапазоне волн кодированными сигналами. Специальное счётно-решающее устройство, находившееся на главном пункте, позволяло совершать управление по дальности полёта, оно давало команду выключения двигателя второй ступени при достижении заданной скорости и координат.

После успешных пусков 8К71 как баллистической ракеты она была использована в 1957 году для запуска первых в мире искусственных спутников Земли. С тех пор ракеты-носители семейства Р-7 активно применяются для запуска космических аппаратов различного назначения, а с 1961 года эти ракеты-носители широко используются в пилотируемой космонавтике.

Двигатели ракет семейства Р-7 имеют запоминающуюся конфигурацию.

Р-7 в качестве боевой баллистической ракеты

Интересно, что изначально создаваемая как “боевая”, ракета Р-7 была принята на вооружение в СССР в качестве носителя ядерной боеголовки, намного позже, чем в сугубо “мирном” качестве поработав ракетой-носителем для первых советских космических аппаратов.

В результате длительных доработок стартового комплекса и его высокой стоимости, официальное принятие ракеты на вооружение сильно затянулось.

Только 15 декабря 1959 года первая боевая стартовая станция заступила на боевое дежурство, через два дня постановлением Правительства СССР был создан новый вид вооружённых сил (войск) — Ракетные войска стратегического назначения.

Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 192—20 от 20 января 1960 года МБР Р-7 была принята на вооружение. 16 июля 1960 года впервые в Вооружённых Силах было проведено два учебно-боевых пуска ракеты серийного производства со стартовой позиции. Перед стартом ракету доставляли с технической позиции на железнодорожном транспортно-установочном лафете и устанавливали на массивное пусковое устройство. Весь процесс предстартовой подготовки длился более двух часов.

Ракетный комплекс получился громоздким, уязвимым, очень дорогим и сложным в эксплуатации. К тому же в заправленном состоянии ракета могла находиться не более 30 суток. Для создания и пополнения необходимого запаса кислорода для развёрнутых ракет нужен был целый завод. Комплекс имел низкую боевую готовность. Недостаточной была и точность стрельбы. Ракета данного типа не годилась для массового развёртывания. Всего было построено четыре стартовых сооружения.

12 сентября 1960 года на вооружение была принята МБР Р-7А. Она имела несколько большую по размерам вторую ступень, что позволило увеличить на 500 км дальность стрельбы, новую головную часть и упрощённую систему радиоуправления. Но добиться заметного улучшения боевых и эксплуатационных характеристик не удалось. Очень быстро стало ясно, что Р-7 и её модификация не могут быть поставлены на боевое дежурство в массовом количестве.

К моменту возникновения Карибского кризиса РВСН располагали всего несколькими десятками ракет Р-7 и Р-7А и лишь пятью готовыми пусковыми площадками; к концу 1968 года обе эти ракеты сняли с вооружения.

В основе материала компиляция из открытых источников сети интернет, статья Михаила РЕБРОВА, в газете “Красная Звезда” от 25 мая 1997 года.