Первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета, история создания и испытаний
Теория войны
История войн и операций
Тактика
Оператика
Стратегия

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Категория: Теория войны / История войн и операций.

Межконтинентальная ракета V-2 от немецкого Vergeltungswaffe 2, или на английском «Retribution Weapon 2» ‒ «Оружие возмездия 2». Техническое название проекта Aggregat 4 (A4), ‒ являлась первой в мире управляемой межконтинентальной баллистической ракетой. Ракета с жидко-топливным реактивным двигателем была разработана в Германии во время Второй мировой войны в качестве «оружия возмездия», и предназначалась для ударов по союзным городам в качестве возмездия за бомбардировки немецких городов союзниками.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Первая фотография поверхности Земли из космоса была произведена с помощью ракеты V-2, запущенной американскими учеными 24 октября 1946 года.

Кроме того, ракета V-2 является первым в мире искусственным объектом, который отправился в космос, пересекшим Karman line (поднявшись на высоту более 100 км) вертикальным запуском с MW 18014 (исследовательский центр в Peenemünde) 20 июня 1944 года.

Исследовательская работа по военному использованию межконтинентальных ракет начались, когда закончил учебу в аспирантуре Wernher von Braun (рисунок 1), эти исследования привлекли внимание немецкой армии. Серия прототипов завершилась созданием прототипа известного, как ракета А-4, которая вошла в войну под названием V-2.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 1. Автор проекта ракет серии V-2 – Wernher von Braun, в 1945 году.

Начиная с сентября 1944 года, было совершено более 3000 пусков ракет V-2 немецким Вермахтом против городов союзников, сначала по Лондону, а затем по Антверпену и Льежу. Что привело к гибели примерно 9 000 гражданских лиц и военнослужащих.

После капитуляции Германии, команды союзных войск – Соединенных Штатов, Соединенного Королевства (рисунок 2) и Советского Союза – стремились захватить ключевые немецкие производственные площади и технологии. Конструктор ракеты V-2 Wernher von Braun и еще более 100 инженеров сдались американцам. В конце концов, многие из оригинальной немецкой команды (исследовательского центра в Пенемюнде) конструкторов ракеты  V-2 оказались в Redstone Arsenal.

Представители США также захватили достаточное количество оборудования V-2, чтобы собрать около 80 ракет на территории США. После окончания войны советы тоже приобрели производственные мощности ракеты V-2, восстановили производство ракет в советском союзе. Советские аналоги немецких ракет назывались Р1 и Р-2.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 2. Испытательный пуск трофейной ракеты V-2 в Великобритании, на этих пуски приглашали и советских «специалистов», С. Королев на одном из пусков присутствовал в форме и с погонами «капитана артиллерии».

История создания межконтинентальной ракеты V-2

В конце 20-х годов прошлого века молодой инженер Wernher von Braun купил экземпляр книги Hermann Oberth «Die Rakete zu den Planetenräumen» («Ракетка в межпланетном пространстве») ‒ рисунки 3 и 4. С 1930 года он учился в Техническом университете в Берлине, где помогал Oberth в испытаниях жидко-топливных реактивных двигателей. Von Braun работал над своей докторской степенью, когда нацистская партия получила власть в Германии. Капитан артиллерии, Walter Dornberger, организовал исследовательский грант отдела боеприпасов для von Braun, который с тех пор работал рядом с существующим твердотопливным ракетным испытательным полигоном Дорнбергер в Куммерсдорфе.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 3. Первая страница книги Hermann Oberth «Die Rakete zu den Planetenräumen».

Диссертация von Braun: «Конструкторское, теоретическое и экспериментальное решение проблемы ракеты-носителя на жидком топливе» (от 16 апреля 1934 года), была отнесена для использования в германской армии, и не была разрешена для открытых публикаций до 1960 года. К концу 1934 года его группа успешно запустила две ракеты, достигшие высот 2,2 и 3,5 км.

В то время Германия очень интересовалась исследованиями американского физика Robert H. Goddard. До 1939 года немецкие инженеры и ученые иногда обращались непосредственно к Goddard по техническим вопросам. Von Braun использовал планы Goddard из разных журналов, при создании серии ракет Aggregat (A), названная по немецкому слову механизма или механической системы.

После успехов в Кумерсдорфе с первыми двумя ракетами серии Aggregate, Wernher von Braun и Walter Riedel начали думать о гораздо более крупной ракете летом 1936 года на основе создаваемого ими же двигателя с 25-и тонной тягой.

После того, как проект А-4 был отложен из-за неблагоприятного испытания аэродинамической стабильности А-3 в июле 1936 года, von Braun продолжил работу по доведению ракеты А-4 в 1937 году. И после «обширной серии испытательных пусков модели испытаний серии А-5», с использованием двигателя, переработанного из ранних серий A-3 Walter Thiel, техническая документация и конструкция ракет А-4 были заказаны в период 1938/39 годов. В течение 28 – 30 сентября 1939 года в Peenemünde состоялась встреча «День мудрости», посвященная финансированию университетских исследований для решения ракетных проблем.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 4. Проект ракеты, которую предлагал Hermann Oberth, и которая была воплощена в металле Wernher von Braun.

К концу 1941 года Центр исследований армии в Peenemünde обладал технологиями, необходимыми для успешного запуска ракет А-4.

Четырьмя ключевыми технологиями ракет А-4 были:

  • ⦁ большие жидкотопливные реактивные двигатели;

  • ⦁ сверхзвуковая аэродинамика;

  • ⦁ гироскопическая система управления и механический компьютер;

  • ⦁ рули управления в газовой струе.

В начале сентября 1943 года von Braun пообещал Комиссии по дальнобойной бомбардировке, что развитие ракет А-4 будет «практически завершено или закончено», но даже к середине 1944 года полный список деталей ракет А-4 по-прежнему был недоступен. Hitler был достаточно впечатлен энтузиазмом своих разработчиков и нуждался в «чудодейственном оружии» для поддержания морального духа Германии, поэтому он санкционировал развертывание ракет в большом количестве. Ракеты V-2 собирались на подземном заводе Mittelwerk с привлечением заключенных из концентрационного лагеря Mittelbau-Dora.

Технические подробности ракеты V-2

В ракете А-4 в качестве окислителя для топлива использовалась смесь – 74% этиловый спирт и жидкий кислород. Резервуары для спирта и кислорода в ракете, изготовлялись из магниево-алюминиевого сплава (рисунок 5). Топливные баки ракеты А-4 содержали 4173 килограмма этилового спирта и 5553 кг жидкого кислорода.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 5. Топливный бак ракеты V-2 с элементом обшивки ракеты, кроме того хорошо наблюдается обкладка из стеклоткани для тепловой изоляции топливного бака.

После запуска ракеты A-4 ее двигатель самостоятельно работал в течении 65 секунд, а программный датчик контролировал его шаг до указанного угла до остановки двигателя (рисунок 7), после чего ракета продолжала двигаться по баллистической траектории свободного падения.

За 65 секунд ракета достигла высоты 80 км, после чего двигатель выключался. Топливные и окислительные насосы приводились в движение паровой турбиной (рисунок 6), а пар производился концентрированной перекисью водорода с катализатором из перманганата натрия.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 6. Паровая турбина реактивного двигателя ракеты V-2.

Температура в камере сгорания достигла промежутка от 2500°C до 2700°C. Спиртосодержащее топливо закачивалось по двойной стенке главной камеры сгорания. Это регенеративное охлаждение нагревало топливо и охлаждало камеру сгорания. Затем топливо закачивалось в основную камеру сгорания через 1224 сопла, что гарантировало правильную смесь спирта и кислорода в любое время.

Небольшие отверстия также позволяли некоторому спирту выходить непосредственно в камеру сгорания, образуя охлажденный пограничный слой, который дополнительно защищал стенки камеры сгорания, особенно в ее горловине, где диаметр камеры сгорания являлся наиболее узким.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 7. Жидкотопливный реактивный двигатель межконтинентальной баллистической ракеты V-2, с тягой 25 тонн.

Спирт пограничного слоя воспламенялся при контакте с атмосферой, образовывая длинный диффузный выхлопной шлейф. В отличие от этого, позже, в конструкции двигателей последних версий V-2, не использующие это охлаждение на уровне пограничного слоя, показывали полупрозрачный шлейф без остатков несгоревшего топлива.

В качестве взрывчатого вещества в боевой части ракеты использовался аматол 60/40 (смесь TNT – 60% и нитрата аммония – 40%). Для детонации основного взрывчатого вещества использовался электрический контактный взрыватель. Преимущество аматола заключалось в его стабильности к высоким температурам. Боевая часть ракеты была защищена толстым слоем стекловолокна, это делалось для того, чтобы аматол самопроизвольно не взрывался при входе боевой части ракеты в плотные слои атмосферы.

Боевая часть ракеты весила 975 килограммов и содержала 910 килограммов взрывчатого вещества. Таким образом, весовая доля аматола в боевой части составляла 93%, очень высокий процентный показатель по сравнению, например, с советскими боевыми частями. 65 кг приходился на вес – системы управления ракеты: независимых друг от друга гироскопов и механического (аналогового) компьютера – рисунки 8, 8-1 и 8-2.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 8. Установка гироскопов в боевой части ракеты V-2.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 8-1. Независимые гироскопы системы наведения ракеты V-2.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 8-2. Вид на механический (аналоговый) компьютер системы управления ракеты V-2.

Защитный слой из стеклоткани (рисунок 9) также использовался для топливных баков, и в результате у ракеты A-4 не было склонности к обледенению внутренних поверхностей, что являлось общей проблемой для других ранних ракет (например, для топливных баков ракеты SM-65 Atlas).

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 9. Толстый слой стекловолокна применялся не только для тепловой изоляции боевой части ракеты, но также и топливных баков.

В полете ракета V-2 управлялась четырьмя внешними рулями на хвостовых стабилизаторах и четырьмя внутренними графитовыми рулями в газовом потоке на выходе из камеры сгорания (рисунок 10). Система наведения LEV-3 состояла из двух свободных гироскопов (один для горизонтальной плоскости и еще один для вертикальной) для обеспечения боковой стабилизации, и акселерометра PIGA (аналогового компьютера) для управления отсечкой двигателя с заданной скоростью.

Ракета V-2 запускалась из предварительно определенного местоположения, поэтому расстояние и азимут до цели были известны. Один стабилизатор ракеты наводился по азимуту на цель.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 10. Установка внутренних графитовых рулей перед выходом из камеры сгорания.

Некоторые более поздние ракеты V-2 использовали «сигналы наведения», радиосигналы, передаваемые с земли, чтобы направлять ракету на курс цели. Но первые серии использовали простой аналоговый компьютер, который корректировал азимут для ракеты, а расстояние полета контролировалось по времени работы двигателя. Этот прибор назывался «Brennschluss».

Позднее его заменили на прибор доплеровской системы, а также были попытки установки различных типов встроенных акселерометров. Это делалось для того, чтобы ракета переставала ускоряться и вскоре достигла вершины приблизительно параболической кривой полета.

Доктор Friedrich Kirchstein из компании Siemens в Берлине разработал радиоуправление для ракет V-2 для отсечки работы двигателя (рисунок 11). Для измерения скорости профессор Wolman из Дрездена создал альтернативную систему слежения на основе эффекта Доплера в 1940 – 41 годах. Для этого использовался наземный сигнал, передаваемый на А-4 для измерения скорости ракеты.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 11. Комплект радиооборудования компании Siemens для ракет V-2.

К 9 февраля 1942 года инженер Peenemünde Beek определил зону радиоизлучения для V-2 как 10 000 метров вокруг «точки стрельбы» и первого успешного полета А-4 состоявшейся 3 октября 1943 года, когда использовали радиоуправление для отсечки работы двигателя.

Хотя Гитлер 22 сентября 1943 года прокомментировал, что «с нашего разума мы избавились от управляющего по радио сигналу, теперь для британцев не должно быть никакого вмешательства, чтобы технически вмешаться в ракету в полете» около 20% эксплуатационных пусков V-2 были ориентированы на радиосигнал.

Наступление операции Pinguin ракетами V-2 началось 8 сентября 1944 года, когда персонал батареи № 444 прошел подготовку у команды Wernher von Braun. Для тренировки и тестирования оборудования батарея №444 запустила единственную ракету, управляемую по радиосигналу, в направлении на Париж. В обломках боевых ракет V-2 иногда находили транспондер скорости и отключения топлива.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 12. Боевые ракеты V-2 окрашивались в оливковый цвет.

Окраска операционных ракет V-2 была в основном различными типами камуфляжа с несколькими вариантами, но в конце войны появилась простая оливковая окраска в зеленый цвет ракеты (рисунок 12). Во время испытаний ракета была окрашена в характерный черно-белую окраску, под шахматную доску, которая помогала определить, вращается ли ракета вокруг своей продольной оси (рисунок 13).

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Рисунок 13. Первые пуски ракет V-2 в США проходили в «шахматной окраске» ракеты.

Тестирование ракеты V-2

Первый успешный испытательный полет состоялся 3 октября 1942 года, ракета достигла высоты 84,5 километра. Самая большая высота полета ракеты была достигнута во время войны, она составляла 174,6 километра – 20 июня 1944 года.

В ходе разработки и тестирования V-2 были выявлены и решены различные проблемы проектирования:

  • ⦁ Чтобы уменьшить давление и массу топливных баков, для повышения давления использовались турбонасосы высокого давления.

  • ⦁ Небольшая и легкая камера сгорания без прожогов была разработана с использованием центробежных инжекционных сопел, смесительной камеры и сходящегося сопла к горлу для равномерного сгорания топлива.

  • ⦁ Для предотвращения прогара в горловине камеры сгорания использовалось пленки охлаждения.

  • ⦁ Релейные контакты были более прочными, чтобы выдерживать вибрацию и предотвращать отключение тяги сразу после взлета.

  • ⦁ Обеспечение того, чтобы топливные трубы имели свободные от натяжения кривые, уменьшали вероятность взрывов на 1200 – 1800 м.

  • ⦁ Пальцы были сформированы с зазором, чтобы предотвратить повреждение, поскольку выхлопная труба расширялась с высотой.

  • ⦁ Для управления движения на траектории после старта и при достижении сверхзвуковой скорости, в качестве рулей в выхлопной струе использовались жаростойкие графитовые лопасти.

  • ⦁ Для предотвращения самопроизвольных взрывов ракеты при входе в плотные слои атмосферы, все трубки и патрубки ракеты покрывались оловом.

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Экспериментальные пуски ракет V-2 в Великобритании, на переднем плане топливозаправщик на базе немецкого автомобиля Opel Blitz.

В качестве заключения

В фильме «Укрощение огня» ‒ советский художественный фильм 1972 года, посвященный создателям «советской ракетной техники», присутствуют слова С. Королева:

«… Мне у немцев учиться нечему. Я учился у Циолковского …».

Проблема «величайшего космического теоретика» Константина Циолковского заключается в том, что его знаменитая формула – не учитывающая реалий полета ракеты – уже находилась в учебниках Кембриджского университета, еще за год до того момента, когда родился Костя Циолковский.

После просмотра записи высадки первой американской экспедиции на Луну, которую показывали только верхушке советских ракетчиков, кто-то из главных конструкторов с досадой произнес: «Это все Черток виноват. В 1945 году он задумал украсть у американцев фон Брауна и с задачей не справился».

На эти слова Б.Черток резко ответил: «И очень хорошо, что эта авантюра мне не удалась. Просидел бы у нас фон Браун без толку на острове, потом отправили бы его в ГДР. Там, как бывшего нациста, никуда бы не допустили. А так с помощью американцев он осуществил не только свою, но и мечту всего человечества».

Первая в мире межконтинентальная управляемая баллистическая ракета - Vergeltungswaffe 2 или V-2

Ракета V-2 в историческом информационно-техническом музее Peenemünde, Германия.

Маленькое дополнение к портрету конструктора Wernher von Braun. При обсуждении научной общественностью США различных схем полета на Луну именно von Braun, имея собственную идею, поддержал предложение инженера из другой компании – Jack Haubolt. Интересно отметить, что предложение Haubolt  базировалось на идеях Ю. Кондратюка и Г. Оберта, выдвинутых ими независимо друг от друга еще в двадцатые годы. Инженер Haubolt стал известен на весь мир. Аналогичных примеров в ракетной промышленности СССР – привести никто не сможет.

Метки к статье: вермахт

Узнавайте о Новых статьях по почте:

Добавление комментария
Имя:*
E-Mail:
  • winkwinkedsmileam
    belayfeelfellowlaughing
    lollovenorecourse
    requestsadtonguewassat
    cryingwhatbullyangry
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Наверх