Р-5М: многократно первая

Ракеты средней дальности начались с первого в мире комплекса, 70 лет назад принятого на вооружение в СССР.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Шаг за тысячу километров

Первой баллистической ракетой СССР стала Р-1, сделанная на основе немецкой «Фау-2», летевшая на 270 км и принятая на вооружение в 1950 году. Уже через год появилась ее «продвинутая версия» Р-2 с дальностью вдвое больше — 600 км.

Опыт их разработки и пусков подготовил базу для удвоения дальности и взятия рубежа в 1200 км. Но это была весьма непростая задача, требовавшая новых решений. Разработка такой ракеты началась в 1949 году в ОКБ-1. Главным конструктором стал С. П. Королев, ведущими конструкторами — Д. И. Козлов и И. П. Румянцев.

С 1000 км, принятых условным началом средней дальности, разрастается комплекс новых физических и технических проблем. Мы рассказали о них в материале этого номера «Ракеты средней дальности: новый фактор современных войн». А здесь отметим решения, которыми баллистическая ракета впервые в истории преодолела этот рубеж, поставив несколько рекордов. Ее назвали Р-5; в дальнейшем ее серийным воплощением стала модификация Р-5М.

Новые черты новой ракеты

Большее расстояние броска требует и большей скорости. Простым увеличением бортового запаса топлива этого не решить: рост размеров и массы конструкции «съедает» часть разгона. Нужен рост эффективности двигателя, тогда каждый сожженный килограмм топлива даст больше тяги, а значит, разгона.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Разработчики повысили теплоту сгорания: уже в ракете Р-2 в качестве горючего вместо 75% этилового спирта (и 25% воды) взяли 92-процентный спирт. В двигателе РД-103 для ракеты Р-5 изменили и форму камеры сгорания из грушевидной на сферическую, улучшив газодинамику. В новом двигателе выросли температура и давление продуктов сгорания — запас энергии для разгона реактивной струи, дающей силу тяги.

Размер ракеты тоже вырос, чтобы вместить больше топлива. Она весила в заправленном состоянии 29 т и была длиной 22 м. Корпус получил большее удлинение и стал «более тонким». Это снизило потери скорости на сопротивление воздуха, но противовесом создало ряд технических проблем (подробнее в другом материале этого номера).

Отказались от больших стабилизаторов, как у Р-1 и Р-2: они несли большую паразитную массу. Остались воздушные рули, в разы меньшие и легкие, управлявшие ориентацией ракеты вместе с сохранившимися от Р-1 и Р-2 газовыми рулями.

Комплекс изменений сделал ракету Р-5 самым быстрым летательным аппаратом, созданным на тот момент человеком. Скорость выросла до 3,5 км/с, сделав Р-5 и рекордсменом по дальности, впервые взявшим расстояние 1200 км.

Вход в атмосферу и летные испытания

При создании рекордной ракеты пришлось столкнуться с другим уровнем сложностей и при входе в атмосферу. Скорость входа превышала 3 км/с, что вызывало сильный, до 3000°С, нагрев головной части. Для работы в таких условиях переднюю часть конуса головной части сделали из графита, а нос — из карбида кремния; корпус «головы» покрыли теплостойким минеральным покрытием. Встречный поток воздуха вызывал и мощное силовое действие, от статических нагрузок до вибраций, грозивших разрушением головной части. Для проверки выбранных решений требовались испытания реальным входом в атмосферу.

Летные испытания проходили в три этапа на ракетном полигоне Капустин Яр. Весной 1953 года провели восемь пусков, из них пять — на максимальную дальность 1200 км. Впервые ее удалось достичь 19 апреля 1953 года. Два пуска на 1200 км стали аварийными: через минуту полета ракета достигала сверхзвуковой скорости, из-за новой картины обтекания полет становился неустойчивым с потерей управления и разрушением. После исследования этих аварий и выявления их причин доработали управление полетом, обеспечив нормальное прохождение ракетой этого этапа полета.

Во второй серии испытаний в октябре—декабре провели семь пусков на дальность 1185 км. Шесть прошли успешно. Третий, самый обширный этап летных испытаний, прошел в августе 1954 года — феврале 1955 года. Из его 19 пусков десять стали зачетными, и постановлением правительства 16 апреля 1955 года работы по Р-5 признали завершенными.

Ядерная ракета

Но Р-5 не только достигла новых скорости и дальности. Она стала и первой ракетой средней дальности с ядерным зарядом. Его несла модификация Р-5М, позже ставшая основной и сменившей Р-5 в дальнейших разработках. Создание новой модификации началось в апреле 1954 года с ведущим инженером Д. И. Козловым в качестве руководителя, а ядерную боевую часть создавало КБ-11 (будущий ВНИИЭФ) под руководством Ю. Б. Харитона и других крупных физиков. За основу был взят единственный на тот момент тактический ядерный заряд типа РДС-4, выполненный в виде авиабомбы и успешно испытанный сбросом с самолета. Этот заряд предстояло доработать до использования в головной части баллистической ракеты.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Ядерный заряд имел размеры и массу меньше фугасного, но более высокие технические требования по температуре и давлению внутри головной части. Для четкой работы системы воздушного взрыва, точного измерения высоты для выработки команды на подрыв в нужный момент требовалось снизить скорость головной части.

Поэтому были приняты конструктивные меры по уменьшению скорости входа в плотные слои. Для этого головную часть оснастили коническим хвостовым расширением, «юбкой», напоминавшей стабилизатор волана для бадминтона. Этим широким основанием головная часть принимала торможение встречного потока еще на больших высотах, где воздух крайне разрежен. Но этот поток был гиперзвуковым, с многократным газодинамическим сжатием на поверхности боеголовки, и с таким же ростом давления. Оно тормозило головную часть еще на больших высотах, снижая скорость перед входом в плотные слои. В них скорость полета замедлилась вдвое.

Так получили сразу три плюса: снижение теплового потока в боеголовку в плотных слоях атмосферы (а конструкцию нагревает не сама температура, а тепловой поток в стенку корпуса). Снижение силовой нагрузки на конструкцию. И повышение точности воздушного подрыва при менее стремительном движении: стало проще «не проскочить» нужную высоту, пока происходит выработка главной команды на подрыв и ее исполнение. Воздушный взрыв обеспечивал радиовзрыватель В4 «Вибратор», для наземного взрыва использовались контактные взрыватели; головная часть оснащалась обоими типами взрывателей.

Была разработана и система аварийного прекращения полета ракеты для случаев большого отклонения от заданного направления пуска: ядерная головная часть требовала повышенных мер безопасности. Для повышения надежности важные электрические цепи продублировали и увеличили число рулевых машинок, поворачивающих рули ракеты. Был внесен ряд других изменений в конструкцию, облегчавшую предстартовую подготовку и пуск.

Испытания практикой: от экспериментальных до зачетных

Летные испытания Р-5М прошли в 1955 году. В первой половине года провели 14 экспериментальных пусков, выявленные в этих испытаниях проблемы были устранены. Во второй половине провели 10 проверочных пусков. В ходе них запускали и ракеты со специально сделанными неисправностями, неминуемо аварийными для ракеты Р-5. Все пуски прошли успешно за счет дублирующих систем Р-5М.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Но самое сложное и первое в истории испытание такого рода было впереди. Операция «Байкал» проведена 2 февраля 1956 года, став первым в мире пуском ракеты с реальным взрывом ядерной головной части. Пролетев 1190 км, головная часть без разрушения прошла всю атмосферу до земли, упав в пределах заданного района.

Контактный взрыватель сработал при встрече с грунтом, запустив наземный ядерный взрыв мощностью около 300–600 т тротилового эквивалента (для снижения радиационного заражения использовали заряд пониженной мощности). Это был 25-й ядерный взрыв в СССР. Оружие нового класса наглядно показало свою поражающую мощь, надежность и годную практическую точность.

Это было одно из четырех зачетных (то есть для принятия на вооружение) испытаний. За вторую половину 1956 года провели девять контрольных пусков Р-5М, в том числе из серийных партий, для проверки качества серийного производства ракеты.

Первая на боевом дежурстве

21 июня 1956 года, ровно 70 лет назад, приказом Министерства обороны №0025 комплекс с баллистической ракетой средней дальности Р-5М впервые в мире был принят на вооружение. После чего началось серийное производство ракет на заводе №586 Министерства оборонной промышленности (будущий «ЮжМаш»). Конечно, в состав ракетного комплекса входила не только ракета и пусковая установка, но и много обеспечивающей техники и различных инженерных устройств.

Так Р-5М стала еще и первой ракетой этого класса дальности, поставленной на боевое дежурство. Комплексом с ядерной головной частью оснастили инженерные бригады Резерва Верховного Главного Командования. Они состояли из трех дивизионов, каждый из которых включал две пусковые установки. При полном развертывании в войсках насчитывалось 48 стартовых комплексов.

Было отлажено и крупносерийное производство ракет. Если в 1956 году изготовили около 40 ракет, то позже завод №586 вышел на темп до 200 ракет в год, завершив в 1959 году производство последней партии из 25 ракет. Общее количество изготовленных ракет составило несколько сотен летных экземпляров. За период разработки и эксплуатации было проведено около 130 пусков (это количество варьируется в разных источниках в зависимости от выбора правил подсчета).

За время нахождения ракеты на вооружении ее ядерный заряд заменялся на более мощные типы. В 1958–1960 годах первоначальный модифицированный РДС-4 мощностью 40 килотонн сменялся на новую боевую часть мощностью 300 килотонн. А после 1960 года на вооружение уже развернутых в войсках ракет стала поступать термоядерная боевая часть мощностью в 1 мегатонну. Это делало ракету все более мощным и грозным оружием.

На боевом дежурстве ракетный комплекс провел десять лет, после которых срок его службы завершился. В 1966 году ракеты Р-5М были сняты с вооружения, а в 1969 году полностью уничтожены. Их заменили новые, более дальнобойные ракеты с другими принципами конструкции. Они были двухступенчатыми, с несколькими двигателями на первой ступени и с более энергетическим топливом. Теперь использовалась смесь углеводородов и несимметричный диметилгидразин в качестве горючего, а также азотный окислитель (смесь азотной кислоты и тетраоксида азота). Это намного увеличило дальность новых ракет: Р-12 летела уже на 2080 км, а Р-14 — на 4500 км. Модернизация последней с индексом Р-14У достигла межконтинентальной границы в 5500 км, полностью покрывая диапазон средней дальности.

Эволюция и развитие

На Р-5М начались отработки нескольких важных будущих направлений противодействия перехвату. Это использование надувных (программа «Верба») и раскрывающихся механически ложных целей (программа «Кактус»). Отрабатывалась и бортовая радиотехническая система активных помех «Крот». Головная часть Р-5М использовалась в качестве цели для испытаний экспериментальной противоракетной системы В-1000, позже выполнившей первый в истории успешный перехват головной части ракеты средней дальности (Р-12).

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

На основе Р-5М были сделаны и модификации для дальнейших исследований — геофизические ракеты Р-5А, Р-5Б, Р-5В и другие. Они выполняли вертикальные полеты в космическое пространство до высот в несколько сотен километров. Контейнеры на борту содержали измерительную технику и оборудование для экспериментов. На космическую высоту поднимались и возвращались невредимыми собаки, отрабатывались системы жизнеобеспечения, скафандров и систем катапультирования.

На опытно-экспериментальной М5РД на базе Р-5М проверялось множество технических решений в конструкции ракеты, от различных систем в топливных баках до вариантов теплозащиты головной части. На ней тестировали радиотелеметрические системы и отрабатывали элементы системы управления полетом для будущей межконтинентальной и космической ракеты Р-7.

Геофизические ракеты использовались для экспериментальных ядерных взрывов в космосе, на высоте 500 км. А боевые ракеты Р-5М применялись в реальных ядерных испытаниях «Гром» в 1961 году, в ходе которых ядерный заряд в 40 кт был взорван на высоте 40 км.

В конце 1950-х техническая документация и, по некоторым данным, образец ракеты Р-5М были переданы Китайской Народной Республике. На этой основе в Китае была создана ракета «Дун Фэн 2» с дальностью 1250 км, в 1965 году принятая на вооружение. А с 1970 года на вооружении находилась ее модификация «Дун Фэн 2А», прослужившая до середины 1980-х. На основе агрегатов и технологий этих ракет была создана первая ступень «Чанчжэн-1» — первой китайской космической ракеты-носителя, запустившей в 1970 году первый китайский спутник.

История: начало отсчета

Так Р-5М положила начало множеству направлений развития ракетной техники, которые принесли свои плоды в следующих поколениях ракетных баллистических систем. В этих работах не только создавались новые технические системы, агрегаты и устройства, но и методики разработок, новые подходы к проектированию, конструкторские школы. Можно сказать, что с Р-5М советское ракетостроение стало развиваться с новым темпом и на новом уровне.

Создание комплекса с ракетой Р-5М стало выдающимся достижением его создателей. По итогам принятия на вооружение создатели и ракеты, и ядерного заряда были удостоены высоких государственных наград. 11 ключевым разработчикам присвоено звание Героя Социалистического Труда, около 350 человек получили ордена и медали, в том числе 20 орденов Ленина. Многих наградили ценными подарками и денежными премиями.

Но прежде всего Р-5М навсегда осталась первой в мире и истории, открывшей долгую эру ракет средней дальности, которая продолжается и сегодня, перейдя в новую стадию — стадию масштабных боевых применений. Она наглядно показывает растущую актуальность новых поколений ракет средней дальности, начало которым было положено 70 лет назад первым советским ракетным комплексом с ракетой Р-5М.

Николай Цыгикало, академик Российской инженерной академии