Однако собственно теорию систем управления ракетами нам толком так никто и не читал. Простейшие знания по автопилотам и системам стабилизации дал нам аспирант Владимир Алексеевич Карабанов (он и сейчас преподает). У него очень светлая голова, и он из весьма скудной информации, которую черпал в литературе по автопилотам, сумел выстроить некое подобие учебного курса по нашей специальности. И все…
МВТУ я закончил с хорошим теоретическим фундаментом в области электродинамики, радиолокации, теории управления, но по своей специальности никакого практического багажа из стен училища не вынес. Мне выпала большая честь - как одного из лучших студентов меня оставили в аспирантуре. Я был очень горд таким решением своих учителей, хотя в то же время понимал, что знаний у меня маловато.
И вот, учась в аспирантуре, я должен был сдавать кандидатский минимум по немецкому языку. Преподавала его нам заведующая кафедрой, немка Анна Яновна Тримм, требования у нее были жесткие, так что на первом году учебы в аспирантуре я в основном занимался немецким языком. И вот тут мне повезло.
В МВТУ был передан немецкий архив единственного в своем роде КБ-1 "Берлин". В этом архиве хранились, в частности, докладные полковника Главного разведывательного управления Красной Армии Синельщикова. В них он докладывал тогдашнему министру обороны Булганину, что американцы вывезли через Гамбург целый пароход с документацией немцев по разработкам ракетной техники, а также сами ракеты ФАУ и специалистов, которые их создавали. Тут же в Германию были командированы Королев, Черток, Пилюгин и другие наши будущие корифеи ракетной техники для сбора всего, что касалось создания ракет. Им также поручалось найти и привезти в Россию всех, кто имел хоть малейшее отношение к их разработке, с тем, чтобы эти специалисты выпустили документацию по ракетам. Тогда, прямо в Германии, и было образовано КБ-1 "Берлин". Дело казалось несложным - сделаем чертежи, а по ним построим и сами ракеты. О динамике полета, о том, как они управляются и т. д., тогда задумывались мало.
Нужная документация была собрана. Более того - разыскали и сами изделия: ракеты А-4 (ФАУ-2), зенитные ракеты "Вассерфаль", "Рейнтохтер", "Шметерлинг". Кроме того, в этом арсенале была планирующая бомба SD-1400X ("Фриц-Х") и ракета "Руршталь" - первое изделие класса "воздух - воздух". То есть немцы имели широкий набор ракет, которые вот-вот должны были поступить в серийное производство, но не успели - война закончилась, Германия потерпела поражение.
И в этот период, я считаю, произошло событие, которое определенным образом отразилось на судьбе нашей авиационно-космической промышленности. Во всем мире эта промышленность едина. В СССР же ее разделили на две отрасли - авиационную и ракетно-космическую. А началось это разделение именно с момента прибытия КБ-1 "Берлин" в СССР. Тогдашний нарком авиационной промышленности А. И. Шахурин не нашел в своем ведомстве площадки для материалов и коллектива этого КБ, и их разместили на заводе № 8 в Подлипках, подчиненном Наркомату вооружения, которым руководил Д. Ф. Устинов. На этом заводе главным конструктором до войны работал знаменитый впоследствии Л. В. Люльев. Там выпускались 100-миллиметровые зенитные пушки. В войну завод был эвакуирован на Урал, в Свердловск (ныне это завод им. Калинина). А на территории завода в Подлипках занимались ремонтом тех же зенитных пушек. Но в мирное время работы почти не было, и предприятие собирались перепрофилировать…
Вот так был организован НИИ-88. Директором в нем стал М. К. Янгель, который принял часть арсенала, немецких специалистов и вернувшихся из Германии наших "охотников за ракетами". При этом НИИ было организовано КБ-1, где главным конструктором стал работать Сергей Павлович Королев, будущий Главный конструктор всей космонавтики.
Зенитные ракеты были переданы КБ Лавочкина - все эти "Вассерфаль", "Шметерлинг" и "Рейнтохтер". Планирующие бомбы оказались в конструкторском бюро А. Я. Березняка в Дубне (филиал ОКБ им. А. И. Микояна). Часть немецких специалистов привезли в Москву, в ОКБ, что располагалось у развилки Ленинградского и Волоколамского шоссе на "Соколе", руководителем которого назначили С. Л. Берию, а научным руководителем П. Н. Куксенко. Им была поставлена задача создать систему ПВО на базе управляемых зенитных ракет. Туда стали собирать лучших специалистов страны в области радиолокации, в их числе оказались Расплетин и другие будущие корифеи, создававшие наши зенитные ракеты и современные комплексы ПВО.
В итоге все, что было связано с ФАУ-2, в том числе немецкие специалисты, работавшие по этой ракете, разместились в Подлипках; зенитные ракеты - в КБ Лавочкина; системы управления - в КБ-1 на "Соколе" С. Л. Берии; крылатые ракеты - у А. Я. Березняка и, частично, у В. Н. Челомея, который воспроизводил ФАУ-1 на заводе № 51. Это ракета с пульсирующим двигателем. Сам Челомей работал в то время в ЦИАМе, был специалистом по авиационным двигателям, а также хорошим ученым в области колебаний. Ему были близки по духу автоколебательные режимы, на которых работают пульсирующие двигатели, по этой теме он защищал докторскую диссертацию. 19 октября 1944 года, став главным конструктором завода № 51, он начал работу над ракетой 10Х, аналогом ФАУ-1.
Что касается немцев, то единственным, кто действительно с успехом работал на Россию, был доктор Хох. Я его лично не знал, но мне рассказывали, что он добровольно согласился сотрудничать с нами, в отличие от других специалистов, которые, по сути дела, тихо саботировали работу. Это быстро поняли, от работ их отстранили и какое-то время держали на острове в Московском море, потом отправили в ГДР, откуда почти все они вскоре перебрались в ФРГ. Хох же открыто симпатизировал России и очень много дал нам в области динамики управления и наведения ракет. Он создал так называемую "Бан-Хох-Модель". Баллистическая ракета - это изделие, которое нужно разогнать под определенным углом до какой-то заданной скорости, выключить в определенной точке траектории двигатель, и дальше она летит по инерции. В ФАУ-2 команду на "отсечку" двигателя давали интегрирующий гироскоп и акселерометр, которые, по сути дела, определяли достигнутую скорость, интегрируя ускорение. Подобный гироскоп Хох и использовал в своей модели в качестве аналогового интегратора. С помощью нелинейных потенциометров и двух интегрирующих гироскопов он фактически собрал электромеханический аналог уравнения колебательного движения тела вокруг центра тяжести - уравнения второго порядка, и решал его с учетом переменных аэродинамических коэффициентов. Вот эта "Бан-Хох-Модель" на двух гироскопах и была первым устройством, на котором моделировался процесс стабилизации баллистической ракеты.
…Итак, в конце концов, все материалы, описания, вся материальная часть вместе с этой "Бан-Хох-Моделью" из Подлипок были перевезены в МВТУ на кафедру М-1 ракетного факультета, которую возглавлял профессор В. И. Феодосьев. И я как аспирант, которому нужно было сдавать определенное количество страниц переведенного с немецкого языка текста, стал переводить этот архив. Чем больше я углублялся в него, тем интереснее становилось. Я начал разбираться, как работают немецкие ракеты, их системы управления. А потом решил собрать автопилот "Рейнтохтера", тем более, что меня попросили подыскать новую тему лабораторных работ для студентов, а заодно запустить "Бан-Хох-Модель", чтобы она решала уравнения движения. С последней задачей мне удалось справиться быстро, а вот с автопилотом пришлось повозиться. Я никак не мог понять, как он работает. И лишь очень нескоро разобрался: оказалось, существовали два варианта "Рейнтохтера": один - стабилизированный по крену, другой же - нестабилизированный. А поскольку это была телеуправляемая ракета, то в ней наблюдался эффект так называемой скрутки координат. В нестабилизированной ракете стояли синусно-косинусные потенциометры, которые делают пересчет этой самой скрутки, а в стабилизированной подстройка шла автоматически.
Читая описание автопилота, я вначале не понял, что часть его относится к одной ракете, а часть - к другой. И лишь когда досконально изучил все тома, сообразил, что речь идет о двух различных приборах.
Вот так, совершенно неожиданно для себя, я прошел великолепную школу изучения немецкой ракетной техники. Спустя несколько десятилетий я поинтересовался судьбой этого архива. Оказалось, что его растащили, а жаль, потому что в нем был собран уникальный материал по истории ракет.
Но тогда, конечно, я еще не думал об исторической ценности архива: я изучал новую технику! И здесь пришлось не раз добрым словом вспомнить В. В. Петрова, который читал нам теорию нелинейных систем. Все немецкие ракеты были построены на основе этой теории: в них использовалось так называемое интерцепторное релейное управление. Это когда рули высовываются в поток на какое-то время, а потом убираются.
При таком способе управления используются сигналы с широтно-импульсной модуляцией. Эти сигналы формировала и излучала радиолокационная станция "Вюрцбург". Приемник на ракете преобразовывал их в соответствующие команды, и они шли на автопилот, который, с одной стороны, решал задачи стабилизации, с другой - управлял рулями. На таком принципе были построены все немецкие ракеты, кроме ФАУ-2, где стояла линейная система управления с интегрирующим гироскопом. А вот ракета "воздух - воздух" - "Руршталь" наводилась по тепловому лучу. В самолете был вмонтирован инфракрасный "прожектор", который подсвечивал цель, и ракета шла по лучу, и сигнал отклонения от него тоже модулировался этой широтной импульсной модуляцией…
Чем больше я знакомился с архивом, тем четче понимал - немцы вплотную подошли к созданию нового класса оружия, на которое отнюдь не зря так надеялся Гитлер. Они сумели решить ряд сложнейших задач, к которым мы у себя только подступались, и если бы война затянулась еще на какое-то время, возможно, под ударами этих ракет людей погибло бы намного больше.
Однако надо сказать, что принципы управления немецкими зенитными ракетами у нас не прижились. Мы пошли по пути классических линейных автопилотов и линейных систем управления. Все работы, которые велись в конце сороковых - начале пятидесятых годов в КБ-1 на "Соколе", шли на базе обычной теории линейных систем. На мой взгляд, это объясняется тем, что в основном там работали радисты, которые хорошо разбирались в частотных методах, они понимали, что в основе управления будущих ракет должна лежать радиолокация, что эти ракеты будут телеуправляемыми и т. д.
И КБ-1 стало "классиком" в области телеуправляемых ракет, которые и стояли у нас на вооружении до появления режима самонаведения.
Но вернемся к архиву. Благодаря ему, то есть совершенно неожиданным путем, я приобрел знания, которых мне так не хватало и которых у нас в стране, по сути, и не было. А если и были - то настолько засекреченные, что мне, вчерашнему выпускнику, а ныне аспиранту, до них было не добраться. В это время Королев уже сделал ракету Р-5, заканчивались работы по ставшей потом знаменитой Р-7, но все это было слишком далеко от меня.
Конечно, кандидатский минимум по немецкому я сдал, но, к сожалению, знанием языка мне так и не пришлось воспользоваться, хотя немецкие технические тексты читал без словаря. Так же легко я сдал минимум и по системам управления. Тут мне помог мой же дипломный проект. Делал я его в НИИ-2, где потом всю жизнь работал и работаю сейчас. Сначала это был НИИ-2, позже Институт технической кибернетики, НИИАС, а теперь вот ГосНИИАС… Когда я впервые открыл его двери, институт занимался авиационным вооружением. Темой диплома у меня была кормовая пушечная установка для самолета Ил-40. В основе ее работы заложена гидравлика с объемным управлением, и мне пришлось делать расчет следящей системы этой установки. А в это время Солодовников как раз начал внедрять в практику метод логарифмических частотных характеристик. Я был первым, кто в своем дипломном проекте применил этот метод. Мне же довелось участвовать в расчете номограмм, которые были сделаны в НИИ-2 и потом вошли во все учебники. Естественно, кандидатский минимум я сдал Солодовникову легко…
Видимо, ему чем-то приглянулся мой подход к тому, чем он занимался, и Владимир Викторович предложил мне приступить к чтению лекций студентам, что, собственно, входит в обязанности аспиранта. И тут я понял, что совершенно не знаю аэродинамики. А как можно изучать ракетную технику, не зная законов, по которым она летает? И хотя аэродинамика ракет значительно проще, чем самолетов, ведь ракеты, как правило, - осесимметричные конструкции, но науку-то знать все равно надо. Поэтому я взялся прочитать студентам МВТУ курс лекций по… аэродинамике. И прочитал. Для этого я обложился книгами - как классическими, так и работами ЦАГИ, и довольно скоро освоил основы этой науки настолько, что смог с ними познакомить и студентов.
Казалось бы, мое продвижение в научной работе шло весьма успешно, но к концу первого года обучения в аспирантуре я понял, что сделать диссертацию на соискание звания кандидата технических наук не смогу - на кафедре просто нет необходимых материалов.
И хотя я притащил из НИИ-2 следящие системы с самолета Ту-16, возглавил студенческое научное общество, вместе с ребятами монтировал какие-то установки, создал лабораторию - меня не покидало ощущение какого-то дилетантизма во всем, чем занимаюсь. Все отчетливее крепло сознание того, что надо уходить в промышленность.
Первые шаги в НИИ-2
Единственной промышленной и научной организацией, хорошо мне знакомой, был НИИ-2, куда я и пришел. Меня взяли на работу по совместительству старшим инженером.
И тут мне снова повезло. Мало того, что я был единственным, кто знал в институте, что представляют собой управляемые ракеты, в 1954 году вышло закрытое постановление правительства о создании первых управляемых ракет класса "воздух - воздух". В то время у нас уже была такая ракета - К-5, которая была разработана в КБ-1 на "Соколе". Но незадолго до этого произошел ряд драматических событий. Были "разогнаны" конструкторские бюро В. Н. Челомея и М. Р. Бисновата. Они занимались управляемыми ракетами, но реальных достижений на этом поприще почти не добились. Сталин очень жестко контролировал вопросы создания ракетной техники и, если какое-то КБ или НИИ не давали результатов, их расформировывали и создавали новые. На место КБ Челомея перевели ОКБ П. О. Сухого, а место Бисновата занял коллектив П. Д. Грушина. Он вплотную занялся разработкой ракет, а КБ-1 сместило акценты в своей работе в сторону "чистых" систем управления.
В том же постановлении давалось поручение заняться разработкой ракет класса "воздух - воздух" И. И. Торопову, руководителю завода № 134 в Тушино, который в то время делал следящие системы пушечных установок. Грушин и Торопов вели работу по ракетам, которые наводились по лучу. Бисновату же поручалось и далее заниматься самонаводящимися ракетами (поскольку в своем КБ он и работал над самонаводящейся ракетой СНАРС-250). Людей у него почти не осталось, все материалы умещались в одном сундуке, и Бисноват начал формировать новый коллектив. НИИ-2 тоже подключили к этому направлению. Им занялся начальник лаборатории Юрий Иванович Топчеев, очень интересный человек и большой энтузиаст своего дела, у которого я и готовил дипломный проект. Он-то меня и пригласил работать к себе.
Вот с этого момента и началось мое вхождение в авиацию. Оглядываясь назад, хочу сказать, что с инженерным образованием мне повезло. К тому же я неплохо освоил основы радиолокации, теории управления, многое почерпнул из немецкого опыта… Все это в сумме позволило мне довольно легко включиться в самые первые разработки управляемых ракет в нашей авиационной промышленности.
А время было тревожное. Все понимали, что созданное американцами ядерное оружие может быть применено против СССР. Поэтому требовалось быстро решить две задачи: с одной стороны, создать средства доставки своих ядерных зарядов на территорию потенциального противника, а с другой - надежно защитить себя от возможных ударов с воздуха. Огромные силы и средства были брошены на создание как межконтинентальных баллистических ракет, так и систем противовоздушной обороны, то есть прежде всего - управляемого оружия для борьбы с воздушными целями.
Так вот, начало моей практической работы и пришлось на рождение ракет класса "воздух - воздух".
НИИ-2 был организован сразу после окончания войны в 1946 году как институт авиационного вооружения. Его название как бы перекликается с НИИ-1 - ракетным институтом, образованным в 30-е годы. НИИ-1 в основном занимался ракетными двигателями, и более всего жидкостными. В настоящее время это научный центр им. Келдыша. Необходимость рождения НИИ-2 была вызвана несколькими факторами.
Во-первых, та группа специалистов авиационной промышленности, которая изучала опыт немцев, наработанный ими во Второй мировой войне, засвидетельствовала, что в Германии существовал институт авиационного вооружения, где изучалась совместимость оружия и самолета. Это действительно одна из сложнейших проблем, потому что самолет является подвижной платформой, имеющей шесть степеней свободы, и стрельба из пушек и сброс бомб - а в середине XX века другого оружия практически еще не было - с такой платформы являлись довольно сложными задачами, как с позиций механики, так и других наук. В их числе - воздействие пушечной стрельбы на работу двигателя самолета, поскольку при выходе снаряда из пушки возникает ударная волна, нарушающая устойчивость воздушного потока на входе в сопло реактивного двигателя. Еще пример: при выходе бомбы из отсека или отделения ее из-под крыла возникает сложное явление аэродинамической интерференции, которое воздействует и на бомбу - бывали случаи ее "прилипания" к конструкциям самолета или удара по ним, и так далее. Конечно, этими вопросами занимались не только немцы, не обошли их стороной и наши конструкторы.
У нас в стране проблемы авиационного вооружения начинал решать еще Н. Е. Жуковский со своей группой инженеров (в которую входил и А. Н. Туполев), сформированной на базе еще императорского МВТУ. Это училище обладало самой большой по тому времени аэродинамической трубой. В то время И. С. Сикорский создал первый в мире четырехмоторный тяжелый бомбардировщик "Илья Муромец", на котором уже подвешивались бомбы весом в сотни килограммов. До этого использовались бомбы весом до нескольких десятков килограммов, и сбрасывались они из кабины пилота или летнаба. Этот коллектив из студентов МВТУ и изучал проблему отделения бомбы от самолета. Жуковский даже опубликовал одну из своих работ, связанных с падением бомбы, где впервые определялись ее баллистические свойства, которые требовалось учитывать при сбросе, а также решались проблемы ее аэродинамической стабилизации…