Техника и вооружение 2005 04 - [34]
Сравнительные схемы БР «Юпитер» (слева) и «Поларис».
Схемы РДТТ первой и второй ступеней.
«Поларис А-1» — двухступенчатая баллистическая ракета подводных лодок (БРПА) с последовательным расположением маршевых ступеней. Головной разработчик ракеты — фирма «Локхид». Первоначально планировалось, что эта ракета, разрабатываемая по заказу ВМФ. сможет запускаться с подводных лодок, палуб кораблей и, возможно, с наземных пусковых установок. Предполагалось создать вариант баллистической ракеты «Поларис», предназначенный для запуска с мобильных пусковых установок, базирование которых намечалось на территории стран-участниц НАТО. Однако позже известный конструктор ракет В. фон Браун, оценив возможности этой ракеты, заявил, что она не может использоваться с подобных установок, поскольку не рассчитана на ударные нагрузки и возможный широкий диапазон изменения темпера туры при эксплуатации в полевых условиях. При проектировании ракеты основное внимание уделялось повышению удельного импульса двигателей, а не температурной и ударной стойкости, поскольку на подводных лодках ракета должна храниться в контролируемых условиях.
Ракета состояла из твердотопливного двигателя первой ступени, соединительного отсека, твердотопливного двигателя второй ступени, переходного отсека и головной части.
РДТТ обеих ступеней БР «Поларис А-1» состоят из корпуса двигателя с передним и задним днищами (фактически — камеры сгорания), соплового блока из четырех неподвижных сопл, органов управления, воспламенителя и топливного заряда в камере сгорания.
Изготовление и снаряжение корпусов РДТТ первой и второй ступеней осуществлялось на заводе фирмы «Аэроджет Дженерал» в г. Сакраменто (шт. Калифорния). Для корпусов применялась ванадиевая низколегированная листовая сталь AMS-256, содержащая не более 0,015 % серы и фосфора, с пределом текучести 154 кг/мм 2 (по другим данным, листовая катаная сталь 6434). Корпус двигателя изготавливался путем сварки листов. Основной проблемой при таком способе являлось предотвращение деформации корпуса при сварке и термообработке. Поэтому после сварки корпуса РДТТ подвергались термической обработке и гидростатическим испытаниям. Предпринимались попытки изготовления корпусов методом центробежного литья. Несколько таких корпусов были применены на ракетах, прошедших летные испытания. Предполагалось также изготовление днищ (толщина 10±0,05 мм) корпусов методом взрывной штамповки.
В связи с тем что стенки камеры сгорания, представлявшие собой тонкостенную стальную цилиндрическую оболочку, не охлаждались, корпуса изнутри грунтовались и покрывались слоем теплоизоляции — специальным тефлоновым покрытием из материалов с малой теплопроводностью («бронирование»).
Существенным фактором, влияющим на создание РДТТ для баллистических ракет подводных лодок, явилась отработка процесса заливки крупных ракетных двигателей смесевым твердым топливом. Основная сложность заключалась в обеспечении равной плотности заданной конфигурации мощного топливного заряда, отвечающей установленным требованиям. В противном случае в топливе могли возникнут!* раковины. трещины и другие дефекты, которые привели бы к нерасчетным явлениям режима горения (взрывам). В качестве топлива использовали полиуретан с присадкой алюминия (горючее) и перхлорат аммония (окислитель). Присадка аммония применялась для увеличения стабильности горения топлива и повышения удельного импульса до 245–250 кгс/кг. За период разработки ракеты «Поларис А-1» с 1958 по 1960 г. удельный импульс топлива для ракеты был повышен на 15 %.
Топливная смесь заливалась в корпус (камеру сгорания) из смесителя непрерывного действия и затем отверждалась. Образовавшиеся шашки имели каналы звездообразной формы с шестью гранями, с постоянной поверхностью горения для обеспечения тяги постоянной величины. Для дефектоскопии топливных зарядов РДТТ ракеты «Поларис А-1» использовалась радиографическая рентгеновская установка, разработанная фирмой «Аэроджет Дженерал» совместно с научно-исследовательскими организациями ВМС. Плотность прилегания топливного заряда к стенкам корпуса двигателя проверялась при помощи ультразвуковой установки. Затем устанавливались сопла и воспламеняющие устройства. Специально для этой ракеты фирма «Конвейр» разработала наружное покрытие корпуса, снижавшее силу аэрогидродинамического трения на 90 %. Собранный РДТТ подвергался окончательной проверке.
Двигатель первой ступени AJP-1F весом 9,98 т развивал тягу 45 т (на уровне моря), при этом заряд топлива был выполнен в виде шашки длиной 2,66 м и диаметром 1,35 м. Он имел четыре сопла с шарнирно укрепленными дефлекторами для управления полетом. Температура в камере сгорания двигателя первой ступени достигала 2700 °C. Давление в камере сгорания составляло 70 кг/см 2, время работы двигателя — 54 с. Двигатель включался электромеханическим приспособлением и мощным запалом, при этом хвостовые крышки сопл, предохраняющие двигатель от попадания воды при подводном ходе ракеты, выталкиваются давлением рабочих газов, выделяющихся в момент включения двигателя. Система включения РДТТ первой ступени блокироваласьтаким образом, что воспламенитель заряда срабатывал только после осуществления всех операций, предшествующих запуску, а ракета достигала расчетной скорости в заданный момент.
