Файл: Мошкин, Е. К. Развитие отечественного ракетного двигателестроения.pdf

Е.к. М О ш кин

По с в я щ а е т с я

сорокалетию со времени организации Групп

изучения реактивного движения

РАЗВИТИЕ

ОТЕЧЕСТВЕННОГО

РАКЕТНОГО

ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ

Под редакцией академика В. П. Глушко

Москва

«МАШИНОСТРОЕНИЕ»

1973

М 87

УДК 629. 7. 036(091)

Мошкин Е. К. Развитие отечественного ракетного двнгателестроения. М., «Машиностроение», 1973, стр. 256.

. Книга посвящена истории создания отечественных жидкостных

обходимую теоретическую базу для развития в стране практических работ по ЖРД. Описаны работы К. Э. Циолковского и Ю. В. Кон­ дратюка по выбору конструкции двигателей и ракет, в том числе многоступенчатых, исследования свойств компонентов топлива для ЖРД и труды Ф. А. Цандера в области создания оригинальных схем космических летательных аппаратов и ракетных двигателей, использования в полете элементов конструкции ракет в качестве до­ бавки к топливу; показаны особенности творческого пути ряда ве­ дущих советских ученых, занимавшихся вопросами межпланетных сообщений.

В книге освещается деятельность первых отечественных ракет­

научно-технических направлений, зародившихся в ГДЛ и ГИРДе. Проведен анализ созданных в них конструкций Ж РД и описываются некоторые самолетные ЖРД; дается описание некоторых современ­ ных мощных ЖРД. В книге приведены краткие биографические дан­

ные о ряде ведущих конструкторов и ученых.

Книга предназначена для лиц, интересующихся космической н ракетной техникой, вопросами истории развития отечественного ра-

к 'р т н п г п п т і г я т р п А Р Т п л р і - і м а

Рецензент члеи-корреспондепт Международной Академии Астронавтики Ю. А. Победоносцев

©Издательство „Машиностроение“ , 1973г.

ОТ АВТОРА

Достижения в освоении космического пространства привлекли внимание человечества к различным пробле­ мам космонавтики, в том числе к вопросам истории ее развития. В СССР за последние годы значительно уве­ личился интерес к изучению и анализу архивных доку­ ментов, оовещающих разівитие отечественной ракетной техники. Отрадно отметить, что работающие в этой об­ ласти коллективы научных работников пополняются — наряду с-ветеранами ракетной техники изучением исто­ рии космонавтики занимаются и молодые специалисты.

Исследуются различные периоды — до Октябрьской революции, до начала Великой Отечественной войны, до запуска первого в мире искусственного спутника Земли (4 октября 1957 г.), до и после первого полета человека в космос (12 апреля 1961 г.). Дальнейшие периоды опре­ делялись новыми достижениями в освоении и изучении космического пространства — осуществлением полетов к Венере и Марсу, мягкой посадкой на Луну и Венеру, за­ пуском автоматических межпланетных станций, уникаль­ ными экспериментами с пилотируемыми космическими кораблями и т. д. Глубоко изучаются самые разнообраз­ ные стороны истории космонавтики — развитие конструк­ ции ракет и двигателей различного назначения, работа опытио-конструкторских, научно-исследовательских, ад­ министративных, партийных и общественных организа­ ций, деятельность отдельных лиц. Поэтому теперь гово­ рить об истории ракетно-космической техники как об од­ ной теме, пытаться написать всеобъемлющую книгу, по­ священную развитию космонавтики, претендовать на полноту изложения не представляется возможным.

Данная книга посвящена истории создания и разви­

3

Сначала неизбежно идут мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчет. И уже в конце кон­ цов исполнение венчает мысль

К. Э. Циолковский

Г л а в а I

ПЕРИОД ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОБОСНОВАНИЙ ВОЗМОЖНОСТИ И ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ЖРД

1.1. У ИСТОКОВ ОТЕЧЕСТВЕННОГО РАКЕТОСТРОЕНИЯ

Развитие ракетной техники до XVII в. изучено явно недостаточно. Первые достоверные сведения о примене­ нии ракет в России относятся ко второй половине XVII в. В 1G80 г. в Москве было создано «заведение», где изго­ товлялись фейерверочные ракеты. Производство порохо­ вых ракет в России с этого времени непрерывно расширя­ лось, однако такие ракеты даже во второй половине XVIII в. оставались весьма примитивными.

После применения в 1805—1807 гг. английскими вой­ сками боевых ракет при осаде Булони и Копенгагена бое­ выми ракетами в России стал заниматься Военно-ученый комитет. После ряда неудачных экспериментов член Во­ енно-ученого комитета Картмазов в 1814 г. изготовил бо­ евые ракеты двух типов — зажигательные и гранатные. В 1815 г. опыты с боевыми ракетами начал проводить вы­ дающийся ученый-артиллерист А. Д. Засядко (1779— 1837). В 1832 г. все «ракетные заведения» России были объединены в Петербургское ракетное заведение, кото­ рое явилось центром по созданию и изготовлению отечест­ венных боевых ракет. До середины 40-х гг. XIX в. ракето­ строение в России развивалось медленно, а низкое каче­ ство ракет было обусловлено несовершенством техноло­ гии их производства. Затем благодаря широкому приме­ нению ракет в ходе боевых действий на Кавказе отноше­ ние к вопросам совершенствования и производства ракет

5

в России резко изменилось. В это время над усовершен­ ствованием боевых ракет начал работать крупнейший рус­ ский ученый артиллерист Константин Иванович Констан­

50-х гг. боевые ракеты широко применялись и оправдали себя. Это привело к тому, что боевые ракеты были приня­ ты на вооружение русской армии и военно-морского флота.

В 50—60-х гг. К. И. Константиновым было опублико­ вано несколько работ по вопросам производства и при­ менения ракет. К. И. Константинов впервые указал на эксцентриситет реактивной силы как на одну из главных причин рассеивания. Говоря о принципе движения раке­ ты, он отмечал, что в каждый момент горения пороха ко­ личество движения, сообщаемое ракете, равно количест­ ву движения истекающих газов. Таким образом, К. И. Константиновым впервые был сформулирован ос­ новной закон движения ракеты, хотя математическая трактовка и вывод формулы для определения скорости полета ракеты в трудах К- И. Константинова отсутствуют.

Возможность применения реактивных двигателей для

1895) разработал эскизы ракетных летательных аппара­ тов, которые должны были приводиться в действие с по­ мощью пара. В 1866 г. Н. М. Соковиин (1811 —1894) в работе «Воздушный корабль» описал устройство аэроста­ та, для приведения в действие которого использовалась реактивная сила. В 1867 г. Н. А. Телешев получает па­ тент на реактивный самолет. В 1880 г. талантливый уче­ ный и изобретатель С. С. Неждановский на основании теоретических исследований, расчетов и вычислений при­ ходит к выводу о возможности постройки реактивного ле­ тательного аппарата. В период с 1882 по 1884 гг. он ис­ следовал вопросы энергетики реактивных двигателей, рассматривал возможности применения для ракет жид­ ких двухкомпонентных топлив1. В 1887 г. Ф. Р. Гешвенд

1 Работы С. С. Неждановского опубликованы лишь в 1964 г. Рабочие тетради и черновые записки С. С. Неждановского хранятся в Научно-мемориальном музее Н. Е. Жуковского в Москве.

6

Николай

Иванович

Кибальчич

в брошюре «Общее основание устройства воздухоплава­ тельного парохода» предлагает проект летательного ап­ парата с паровым реактивным двигателем. В 1896 г. А. П. Федоров в брошюре «Новый принцип воздухопла­ вания» исключает атмосферу как опорную среду и приво­ дит описание реактивного двигателя, в котором из цент­ ральной трубы (цилиндра) должны истекать газы.

Этим далеко не исчерпывается список отечественных исследований и изобретений, посвященных вопросам ре­ активного полета. Особое место в нем занимает работа Н. И. Кибальчича (1853—1881).

Николай Иванович Кибальчич, автор первого в мире проекта ра­ кетного летательного аппарата ‘, родился 19 октября 1853 г .21 в го­ роде Короп. Будучи в шестом классе гимназии, он активно участ­ вует в создании тайных библиотек, содержащих нелегальные изда­ ния Д. И. Писарева, Н. Г. Чернышевского, А. И. Герцена, Н. П. Ога­ рева, редактирует гимназический рукописный журнал, пишет для него статьи о Степане Разине, Емельяне Пугачеве, о Великой фран­ цузской революции. В 1871 г. Н. И. Кибальчич поступает в Петер­ бургский институт путей сообщения, а в 1873 г. — в Медико-хирур­ гическую академию.

1 Кибальчич Н. И. Проект воздухоплавательного прибора. — «Былое», 1918, № 10—11.

2 Здесь и в дальнейшем все даты дооктябрьского периода при­ водятся по старому стилю.

7

В 1878 г. Н. И. Кибальчич перешел на нелегальное положение и стал руководить подпольной лабораторией взрывчатых веществ, соз­ данной при Исполнительном Комитете Народной Воли; одновремен­ но с этим он изучает возможности применения пороха для летатель­ ных аппаратов и критикует ученых, пытавшихся решить проблему полета человека копированием полета птиц.

В связи с убийством царя Александра II 17 марта ‘1881 г. Н. И. Кибальчич был арестован. 23 марта 1881 г., накануне казни, он изложил свой проект летательного аппарата, основанного па принци­ пе реактивного движения.

В начале проекта автор обосновал выбор рабочего те­ ла и источника энергии. Он писал, что никакие другие вещества не обладают способностью выделять в корот­ кий промежуток времени столько энергии, сколько могут выделить взрывчатые. Впервые им была высказана идея о возможности применения бронированных порохов и о необходимости обеспечения программированного режима горения пороха. В проекте были рассмотрены топливопо­ дающее и регулирующее устройства, а также вопросы за­ жигания. Подачу пороховых шашек в камеру сгорания предполагалось осуществлять с помощью автоматических часовых механизмов. Н. И. Кибальчич рассматривал так­ же вопрос об устойчивости полета и отмечал, что стаби­ лизация может производиться как соответствующим рас­ положением масс, так и с помощью крыльев-стабилиза­ торов. В проекте рассматривался даже вопрос о тормо­ жении аппарата при спуске. В конце своей пояснитель­ ной записки автор высказал мысль о том, что успех в ре­ шении проблемы зависит от выбора соотношения между массой полезного груза, габаритами пороховых шашек и геометрическими размерами камеры сгорания — основ­ ной части аппарата.

Проект Н. И. Кибальчича являлся очень смелой по­ пыткой решения вопроса о создании летательного аппа­ рата. Не имея возможности поставить эксперименты, ав­ тор развивал свою идею, основываясь на догадках и на научных расчетах.

Биография Н. И. Кибальчича нами изложена кратко, поскольку жизнь этого замечательного сына украинского народа многогранно описана в художественной и специальной литературе. Правда, до сих пор отдельные факты остались невыясненными. Некоторые исто­ рики, например, считают спорным вопрос о месте заключения Кибальчича в последние дни его жизни.

В доме, где провел свои детские и юношеские годы Млкола (Николай) Кибальчич 20 января 1960 г. открыт мемориальный

музей.

Именем Кибальчича назван кратер на обратной стороне Луны.

8

1.2.РАБОТЫ Н. Е. ЖУКОВСКОГО

ИИ. В. МЕЩЕРСКОГО

Во второй половине прошлого столетия, в 1830— 1890 гг., появились первые работы выдающихся русских ученых — Николая Егоровича Жуковского и Ивана Все­ володовича Мещерского, посвященные вопросам реак­ тивного движения.

Основоположник современной аэро- и гидромеханики Николай Егорович Жуковский родился 5 января 1847 г. Детство свое он провел в деревне Орехово, Владимирской губернии. Среднее обра­ зование Н. Е. Жуковский получил в 4-й Московской гимназии.-Пос­ ле окончания гимназии он поступил в Московский университет, где с первого курса активно участвовал в работе кружка, впоследствии преобразованного в Московское математическое общество. Закончив

лище имени Баумана). Первое время Н. Е. Жуковский преподавал математику, а затем в течение 47 лет — механику. В этом училище Николай Егорович и начал заниматься одним из сложнейших и ин­ тереснейших разделов теоретической физики — гидромеханикой. Ре­ зультаты своих первых исследований Н. Е. Жуковский изложил в

В 4879 г. Н. Е. Жуковский был избран сверхштатным профессором аналитической механики при Московском университете. В 1882 г. им опубликована оригинальная работа «О реакции втекающей и вы­ текающей жидкости», в которой впервые приводился вывод формулы для определения силы реакции струи жидкости, вытекающей из дви­ жущегося сосуда. За монографию «О прочности движения», написан­ ную в 1887 г., Н. Е. Жуковскому присвоили ученую степень доктора прикладной механики.

Перед Н. Е. Жуковским открывалась широкая возможность раз­ носторонней научной деятельности как в техническом училище, так

До конца жизни Н. Е. Жуковский — признанный руководитель отечественной школы гидроаэродинамики. Постоянно развивая тео­ ретические основы механики несжимаемой жидкости, Н. Е. Жуков­ ский в течение 1890—'1907 гг. опубликовал работы, положившие на­ чало новой науки — динамики полета летательных аппаратов. В 1902 г. под руководством Н. Е. Жуковского создана одна из первых в мире аэродинамических труб, в 1904 г. — первый в Европе аэроди­ намический институт, а в 1910 г. — аэродинамическая лаборатория в ИМТУ. В 1908 г. опубликована работа Н. Е. Жуковского «К тео­ рии судов, приводимых в движение силой реакции вытекающей воды».

Великая Октябрьская социалистическая революция открыла но­ вый этап в развитии отечественной авиационной науки и техники.1

1 Космонавтика. М., «Советская энциклопедия», 1970.

9