Сегодня принято вспоминать, что в декабре 2011 года в соответствии с указом Президента в Российской Федерации были созданы войска Воздушно-космической обороны. В многочисленных обзорах и анализах, посвященных вопросам формирования и анализа участия этого рода войск в боевых действиях, чаще констатируется, что единого понимания построения системы ВКО России до настоящего времени не существует. Вместе с тем хотелось бы отметить, что почти никто из авторов и аналитиков, работающих в названной области, не вспомнил, что безусловным основоположником создания войск ВКО в полном смысле этого слова был академик и Генеральный конструктор В.Н. Челомей. Именно ему принадлежит честь проектирования и создания первых очевидных составляющих войск ВКО: маневрирующих в космосе аппаратов - истребителей спутников, именно он является создателем первой, принятой в штатную эксплуатацию системы противокосмической обороны, именно им были заложены основы создания глобальной космической разведки.
Авторство В.Н. Челомея очевидно для нескольких законченных космических систем. Несколько систем, в своё время замысленных им, ещё находятся в разработке. О других, учитывая, что Владимир Николаевич работал прежде всего в секретной ракетно-космической отрасли, ещё не пришло время говорить и сегодня. Уверен, с гордостью о них расскажут потомки.
Испытательная база
Идея о необходимости создания лабораторно-стендовой базы для проведения наземной отработки разрабатываемых новейших образцов ракетно-космической техники, не имеющих прототипов и аналогов, возникла у Владимира Николаевича Челомея на основе опыта отработки и лётных испытаний первых своих изделий - самолётов-снарядов 10Х, 14Х и 16Х. Стало понятно, что применявшаяся для относительно дешёвых и производившихся десятками образцов вооружений практика их доводки методом многочисленных натурных испытаний и интуитивных догадок о возможных отказах совершенно не применима при разработке существенно более сложных и дорогих беспилотных летательных аппаратов нового поколения - крылатых и баллистических ракет. Тем более это недопустимо для образцов космической техники, в первую очередь для пилотируемых космических объектов.
Владимир Николаевич отводил очень важное место качественной наземной экспериментальной отработке и внёс большой личный вклад в определение облика лабораторно-стендовой базы, разработку и создание многих испытательных стендов и комплексов, развитие необходимых методик и программ испытаний. "Стендовая база, как показывает жизнь, остро необходима для отработки техники" - эти слова Челомея вспоминает его ближайший соратник Г.А. Ефремов.
Формирование лабораторно-стендовой базы ОКБ-52 началось вовсе не с передачи стендов и оборудования с других предприятий, как утверждают некоторые источники. Новизна разработок предприятия зачастую требовала проведения уникальных для того времени испытаний, для чего не только закупалось, в том числе и за границей, самое передовое оборудование, но также проектировались и создавались собственные испытательные установки, не имеющие мировых аналогов.
Программа создания лабораторно-стендовой базы ОКБ-52, которая приобрела государственное значение, была определена постановлениями ЦК КПСС и Совета министров СССР, а выполнена благодаря усилиям большого коллектива специалистов при непосредственном участии заместителя Главного конструктора С.Л. Попка как в части строительства корпусов, так и в приобретении уникального стендового оборудования. В результате в 1961–1964 годах в кратчайшие сроки был завершён первый этап создания уникального комплекса лабораторных и наземных стендов.
Развитие лабораторно-стендовой базы шло поэтапно: сначала формировались небольшие экспериментальные лаборатории, размещаемые на временных производственных площадях, затем, по мере проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию специализированных испытательных корпусов, изготовления и закупки самого современного оборудования, образовывались мощные испытательные комплексы.
Разнообразие тематики предприятия накладывало на создателей испытательной базы определенные обязательства и обусловило необходимость наличия как универсальных стендовых комплексов, таких как комплексы статических и динамических испытаний, комплексы климатических, механических и электрических испытаний аппаратуры, так и сугубо специализированных, таких как мотороиспытательная станция, гидробассейн, комплекс тепловакуумных испытаний, комплекс теплопрочностных испытаний, испытаний теплозащиты и радиоколлиматорный стенд МАК-15 для отработки крупногабаритных антенных систем и отражательных характеристик изделий.
При этом проектировались не только здания и сооружения для размещения испытательного оборудования, но и уникальные специальные стенды.
Первоначально статические испытания изделий ОКБ-52 проводились в лабораториях МАИ, ЦАГИ, на Саратовском авиационном заводе. В 1959 году было завершено строительство небольшой лаборатории статических испытаний в Филиале № 2 ЦКБМ, где были проведены испытания крылатых ракет П-5 и П-6, испытаны отдельные узлы маневрирующего спутника "Полёт".
Но уже в 1964 году был сдан в эксплуатацию зал статических испытаний ЦКБМ площадью 3200 квадратных метров и высотой до 40 метров. За короткий срок было изготовлено необходимое испытательное оборудование с силовозбудителями (усилия до 100 тонн). Уже в 1965 году были проведены статические испытания отдельных узлов и ступеней ракеты-носителя УР-500 ("Протон"), а позднее и "сотки".
Одной из интересных и важных работ лабораторно-испытательной базы было проведение статических испытаний головного обтекателя ракеты-носителя Н1-ЛЗ. Из-за больших габаритов - длина более 40 метров и диаметр около 6 метров - провести испытания было негде. И тогда В.Н. Челомей предложил В.П. Мишину единственное подходящее для этого место - зал статических испытаний ЦКБМ. В 1964–1965 годах специалистами ЦКБМ был спроектирован, изготовлен и смонтирован в статзале силовой стенд, на который был установлен привезённый по частям головной обтекатель. Была собрана система нагружения с передачей распределённых нагрузок на силовой пол статзала. Испытания проходили с соблюдением повышенных требований безопасности. В процессе нагружения до расчётных нагрузок происходил вылет заклёпок, образовывались локальные трещины и зоны потери устойчивости обшивки. В результате резкого падения нагрузки по силовому полу статзала прошла волна разгрузки, вызвавшая локальные дефекты пола. В целом испытания были признаны успешными, а стенд до сих пор используется в статзале в качестве силовой стенки для приложения нагрузок при статических испытаниях крупногабаритных изделий.
Специализированный стендовый комплекс динамических испытаний был спроектирован, построен, оснащён современным оборудованием и введён в эксплуатацию за восемь лет (1960–1968). По тем временам это было уникальное сооружение, дававшее возможность проводить испытания материалов и конструкций на вибростендах с пиковыми усилиями до 20 тонн, которое позволяло решать большинство задач по отработке динамической прочности изделий в сборе, отдельных узлов, агрегатов и блоков.
Постановлением ЦК КПСС и Совета министров коллективу ЦКБМ в августе 1970 года было поручено создание ракетного комплекса стратегического назначения, обладающего повышенной защищённостью от наземного ядерного взрыва (НЯВ). В целях скорейшего решения поставленной задачи было принято предложение академика Челомея о создании комплекса на базе ракеты УР-100К, успешно прошедшей государственные лётные испытания, отработанных систем наземной контрольно-пусковой аппаратуры (КПА) и комплекса наземного оборудования.
Наиболее сложной научно-технической проблемой при создании комплекса повышенной защищённости на базе уже созданной и испытанной ракеты явилась защита ракеты и КПА от сейсмоударного нагружения, вызванного воздушной ударной волной и сейсмовзрывными волнами в грунте. Сложность этой проблемы обусловливалась разнообразием сейсмогеологических условий, в которых находится ШПУ комплекса. В результате взаимодействия системы сейсмовзрывных волн в грунте и воздушной ударной волны с ШПУ происходит интенсивное динамическое нагружение пусковой установки, она деформируется и смещается, совершая сложное пространственное движение. Эти деформации и перемещения приводят, в свою очередь, к динамическому нагружению элементов ракетного комплекса, размещённых в защитном сооружении.
Решение этой проблемы потребовало от коллективов ЦКБМ и его Филиалов № 1 и № 2 тщательного анализа параметров как внешнего воздействия, так и защищаемых объектов, таких как ракета, контейнер, КПА… Всей работой в целом руководил постоянно и энергично сам Владимир Николаевич Челомей. Это было время, когда контакты исполнителей с Генеральным конструктором были чуть ли не ежедневными. Непосредственно работами в ЦКБМ руководил С.Б. Пузрин, в Филиале № 1 - В.К. Карраск, в Филиале № 2 (Вымпел) - Ю.С. Храповицкий.
Следует отметить, что существовавший в это время в стране подход к созданию систем амортизации базировался на допущении, при котором ракета или ракета совместно с контейнером рассматривалась как единое абсолютно жёсткое тело, соединённое с подвижным основанием (шахтой) при помощи упругих связей (амортизаторов). Это допущение приводило к тому, что все прочностные критерии сводились к допустимой перегрузке абсолютно жёсткого тела. Из остальных критериев оставался только один - допустимое перемещение транспортно-пускового контейнера относительно шахты. Для учёта других критериев предлагалось использовать нормированные коэффициенты динамичности.
В данном конкретном случае такой идеализированный подход не мог дать желаемого результата, так как не позволял учесть всё многообразие переменных параметров, влияющих на конечный результат, например упругость ракеты и контейнера. Таким образом, выбор расчётной схемы стал определяющим для решения задачи по выбору оптимальных параметров амортизации.
В.Н. Челомей оценил перспективность такого подхода к решению поставленной задачи и поддержал молодой коллектив в реализации теоретических исследований.
На основе метода сосредоточенных параметров были составлены расчётные схемы ракета плюс ТПК для анализа поперечных и продольных колебаний и разработаны программы, реализованные в виде связанного комплекса для ЭВМ, позволяющие исследовать нестационарные колебания сложных упругих систем с достаточно глубокой детализацией исследуемых объектов и максимальным приближением расчётной схемы к реальной конструкции.
Объём выполняемых расчётных работ был чрезвычайно большой. Надо сказать, что этим работам была дана "зелёная" улица по использованию всех ЭВМ предприятия. Расчёты проводились практически круглосуточно.
Проведённый цикл теоретических исследований позволил разработать принципиально новый подход к решению проблемы защиты ракетного комплекса с МБР УР-100У от наземного ядерного взрыва; создать и отработать расчётные схемы, позволяющие достаточно глубоко анализировать все особенности динамического поведения исследуемой сложной упругой системы "ракета - контейнер".
Так как разработанная в ЦКБМ методика расчёта защищённости ракеты УР-100У с ТПК была применена для решения подобных задач впервые, то необходимо было подтвердить её достоверность и оценить достаточность разработанной расчётной схемы для достижения требуемой точности расчётов. Такое подтверждение методики могло быть сделано только экспериментальным путём.
Для экспериментальных исследований стойкости системы "ракета УР- ШОУ - ТПК" в ЦКБМ на основании "способа В.Н. Челомея" был разработан и изготовлен ударный стенд, на который выдано авторское свидетельство и которому присвоено название "ударный стенд В.Н. Челомея". Была составлена расчётная схема этого стенда и проведены теоретические исследования по выбору его параметров (силовой рамы, системы подвески и т. д.).
Реализовать предложенную схему испытаний помогли уникальные возможности зала статических испытаний, который имеет высокую зону до 40 метров и размеры 36x36 метров, оборудованную силовым потолком и краном грузоподъёмностью 10 тонн. Созданный стенд и был размещён в этой зоне. Стенд состоял из двух основных систем: контейнера с ракетой, подвешенного вертикально к силовому потолку через параллелограммную подвеску, обеспечивающую плоскопараллельное движение; ударной фермы, закреплённой на контейнере в поясах крепления системы амортизации, обеспечивающей передачу нагрузок на контейнер при ударе. Баки ракеты были заполнены имитатором топлива.
Для нагружения система (контейнер с изделием и фермой) отводилась на заданное расстояние и удерживалась механизмом улавливания. При освобождении системы начиналось её свободное движение до удара фермы о силовую стенку. Этот удар моделировал натурное нагружение. После удара происходило движение системы в противоположном направлении. В предельно отклонённом положении система захватывалась ловителем через упругий амортизатор. Для анализа динамического поведения ракеты, контейнера и их элементов ударный стенд был оснащён необходимой системой измерения динамических параметров.
Экспериментальные исследования сейсмостойкости системы полностью подтвердили теоретические расчёты.
Зачётным ударным испытанием была подвергнута штатная ракета с ТПК, в конструкции которых все рекомендованные мероприятия были реализованы в серийном исполнении. После испытаний ракета была отправлена на полигон, где был произведён её успешный пуск.
Большой объём работ был проведён по обеспечению стойкости к сейсмоударному нагружению наземного комплекса КПА и оборудования. Результаты ударных испытаний полностью подтвердили идею В.Н. Челомея о возможности установки всех блоков наземного комплекса КПА и оборудования жёстко без всякой амортизации. Индивидуальная амортизация введена была только для двух блоков.
В дальнейшем задача обеспечения расчётно-экспериментального подтверждения защищённости баллистических ракет и наземного оборудования ракетных комплексов получила своё развитие в разработке принципиальной схемы, проектировании, изготовлении и вводе в эксплуатацию в 1983 году Универсального ударного стенда - УУС. На принцип действия и конструкцию УУС было получено авторское свидетельство № 231691 с приоритетом изобретения от 2 июля 1984 года. Авторы - В.Н. Челомей, Г.А. Иванько и А.В. Хромушкин.
Созданный стенд не имеет аналогов в России и за рубежом, превосходит все известные стенды по энергетическим характеристикам. В основной принцип его работы положены встречный разгон и торможение в заданной последовательности двух или трёх платформ, что позволяет получать форму импульса, близкую к синусоидальной, с обеспечением как одиночных, так и знакопеременных, состоящих из двух или трёх полуволн, ударных импульсов.
На универсальном ударном стенде была проведена отработка ударостойкости и защищённости многих изделий ракетно-космической техники.
Другим примером использования уникальных возможностей испытательной стендовой базы было проведение частотных испытаний полноразмерных изделий, таких как УР-100К, УР-100Н.
В 1966–1967 годах изделие УР-100К устанавливалось в верхней зоне зала статических испытаний вертикально на четырёх двухметровых силовых домкратах грузоподъёмностью 100 тонн каждый. Затем под него специалистами Филиала № 1 ЦКБМ подводились четыре электромеханических низкочастотных вибровозбудителя с толкающим усилием 2 тонны каждый. Для автоматической регистрации форм упругих колебаний в лаборатории динамических испытаний ЦКБМ В.Г. Гетманом и Н.П. Киселёвым была разработана оригинальная система регистрации, получившая положительный отзыв у специалистов ЦАГИ. Однако в дальнейшем эта система не получила широкого распространения из-за присущего ей недостатка - медленного опроса датчиков, что в условиях испытаний сложных и тяжёлых конструкций имеющимися тогда средствами возбуждения (в основном электромеханическими вибраторами) приводило к серьёзным затруднениям, так как требовало поддержания стабильного возбуждения в течение 20–30 секунд.
Позже необходимость проведения подобных испытаний возникла в 1978–1979 годах для изделия УР100Н. Полноразмерное изделие было привезено в статзал и установлено с помощью специального установщика в вертикальный стапель.
Необходимость проведения испытаний возникла в связи с выявленными проблемами продольной устойчивости на одном из режимов полёта изделия УР-100Н. Для срочного решения данной проблемы были мобилизованы научные и экспериментальные ресурсы страны: Академия наук, ЦНИИмаш, НИИТП и другие организации. В результате проблема была решена внедрением двух минимальных доработок, которые можно было выполнить даже на ракете, находящейся на боевом дежурстве в ШПУ. Это было введение динамических гасителей колебаний на первой ступени ракеты и специальных амортизаторов под гиростабилизированную платформу. Разработка и экспериментальная отработка амортизаторов специальной конструкции проводились специалистами НИИПМ и ЦКБМ. В результате напряжённой кропотливой работы практически в круглосуточном режиме, многочисленных испытаний, проведённых в виброзале ЦКБМ, была разработана и внедрена конструкция двухрежимного амортизатора, который менял свои упругие характеристики в результате "заштыривания" на определённом участке полёта.
Испытательно-стендовая база ЦКБМ обеспечила наземную экспериментальную отработку и сдачу на вооружение многих блоков и агрегатов изделия УР-100Н. Во время проведения наземных испытаний встречалось разное: и будничная работа, и праздники успеха, и совершенно уникальные по результатам испытания.
В 1976 году нужно было испытать стык обтекателя ОПС "Алмаз" для РН "Протон" на прочность от внутреннего давления до расчётных нагрузок.
Теоретически гидравлические испытания не представляют опасности для окружающих из-за мгновенного падения давления при нарушении целостности конструкции.
Учитывая опыт испытательного центра Филиала № 1 ЦКБМ, были приняты меры предосторожности: организовано направление течения воды при разрушении конструкции с помощью закреплённых к силовому полу ригелей, открыты въездные ворота. Но при испытаниях цилиндрическая часть обтекателя, установленная на имитаторе орбитальной пилотируемой станции высотой 1,8 метра, разрушилась по всей длине стыка створок, и вся находящаяся внутри обтекателя вода (100 кубических метров) обрушилась на пол.
Принятые меры безопасности помогли погасить энергию упавшей воды, но картина происходящего поразила своей мощью всех, присутствовавших на испытаниях: основной поток был направлен в ворота шириной 11 метров, сорванные с креплений 10-метровые ригели плавали, как брёвна-топляки.