Electronică, tehnologie, retro - Strămoșul tuturor rachetelor

Războiul electronic în XX. secolul 3

Arma rachetă

În timpul celui de-al doilea război mondial, pe câmpul de luptă a apărut și o armă veche-nouă, mai multe tipuri de rachete antiaeriene lansate simplu, sol sau aerian. Cu aceste arme, cu greu putem vorbi despre țintire, control, comandă, iar tehnica lor a fost cu greu diferită de avioanele chineze cunoscute de milenii.

Dezvoltarea unei rachete ca armă sa dovedit a fi foarte costisitoare și consumatoare de timp. Astfel, pentru majoritatea părților în luptă, dispozitivele cu potențial militar redus au fost finalizate până la sfârșitul războiului, dintre care oamenii de știință și inginerii din industria militară germană, nu pe o bază complet voluntară, au creat un nou sector tehnic, un nou tip de armă, racheta balistică ghidată. În mijlocul efortului lor extraordinar, al ritmului lor de dezvoltare, al bombardamentelor repetitive zilnice, a fost lăudabil. De fapt, și-au făcut treaba chiar dacă uneori nu au fost sau nu au fost întotdeauna de acord cu obiectivul final. (Dar acest lucru a fost cazul și în Statele Unite în timpul dezvoltării și aplicării bombei atomice. Nu toți dezvoltatorii au fost de acord.)

Dezvoltarea rachetei A4/V2 a costat mai mult decât proiectul Manhattan, adică dezvoltarea bombei atomice! Produsul final - prima rachetă balistică produsă în serie din lume - a fost o minune tehnică a timpului său, ajungând pentru prima dată la frontiera spațiului cosmic. Chiar și pentru oamenii calificați din punct de vedere tehnic, instrumentul, care pare incredibil de complicat, a fost creat folosind cunoștințele teoretice ale nenumăratelor discipline și cu prețul unei cantități uimitoare de muncă experimentală. Nu este o exagerare să spunem că, potrivit calculelor umane, a existat o dezvoltare foarte reușită care se poate face de zeci de ani, dar în doar câțiva ani! Doar o figură tipică: în timpul dezvoltării, au fost realizate peste 200.000 de desene tehnice pentru racheta V2! Amploarea muncii depuse este justificată indirect de soarta destul de picantă (sau mai degrabă scandaloasă) a rachetei de după cel de-al doilea război mondial, inclusiv de aterizarea pe prima lună.

De fapt, II. Înainte de al doilea război mondial, au existat deja încercări în multe țări de a moderniza un dispozitiv cunoscut în mormintele sale de secole. dar tehnologia rachetelor germane, care conținea idei ingenioase noi, pur și simplu a dat o lecție experților partidului câștigător chiar și la 20-30 de ani după cel de-al doilea război mondial (!). Poți să faci grimasă, să te enervezi cu asta, pur și simplu nu o resping. Vezi Programul Lunii.

Poate că nici nu trebuie comentat faptul că spre sfârșitul războiului aliații erau compuși din specialiști și soldați special instruiți, cu nume de cod de ex. Operațiunea Paperclip, Comandanți, a fost înființată cu sarcina de a culege cele mai complete rezultate ale științei germane existente din zonele deja menționate, de pretutindeni, oriunde și în orice fel, concurând unul cu altul cu nerăbdare. Chiar și conținutul coșului de hârtie a fost colectat din laboratorul unui om de știință. Comandoii au căutat, de asemenea, specialiști germani care se ascundeau, probabil într-un lagăr de prizonieri, și au fost transportați la propriile baze de cercetare, ca să spunem așa, oricine credeau că ar putea fi util.

Astfel, pe lângă excelenții experți germani în medicină, aeronautică și electronică, 126 de specialiști în rachete, inclusiv Wernher von Braun, tatăl rachetei, și fratele său, inginerul chimic Magnus von Braun, au fost evacuați în timpul evacuării a 1.800 de tehnicieni și oameni de știință (precum și 3.700 de membri ai familiei) și Walter Dornberger, liderul militar de vârf al programului german de rachete. Adevărata „mare captură” a fost, desigur, persoana lui Wernher von Braun, ale cărei cunoștințe și abilități de organizare au pus în mod clar bazele succesului expedițiilor lunare americane, în timp ce Magnus von Braun era expert în combustibili, turbopompe, giroscopuri și servomotoare în dezvoltarea V2.

În plus față de oamenii importanți, „comanda de colectare” americană a compilat cu succes vasta documentație tehnică, inclusiv instrucțiuni de măsurare și operare, liste cu compozițiile exacte de combustibil, întregul sistem de alimentare, adică vehicule care transportă racheta și combustibilii săi, stația de lansare, și așa mai departe. Bunurile de valoare colectate au fost transportate de aproximativ 300 de camioane militare. Și la sfârșitul războiului, ca să spunem cu ușurință, a existat o mulțime de schimburi de tehnologie germană prădată. Rachetele V2 și componentele fabricate (sute de!) Găsite în diferite locații de producție subterane și deja în curs de asamblare au fost împărtășite de puterile victorioase, dând un impuls uriaș dezvoltărilor de rachete americane, britanice, franceze și sovietice.

Și anume, capcanele dezvoltării rachetelor germane, care au fost în mod natural pline de numeroase eșecuri la început, de ex. Cercetătorii americani nu au mai trebuit să o parcurgă din nou. Frații von Braun și oamenii de știință și inginerii germani care au venit cu ei au oferit rezultatele încercate pe o tavă, ca să spunem așa. Doar un exemplu tipic: Wernher von Braun a proiectat motorul unuia dintre protagoniștii cazării pe Lună, racheta Satum V, iar inginerul chimic Magnus von Braun a proiectat combustibilul.

Racheta A4/V2 a fost cel mai complex, complex și ingenios dispozitiv inventat de omenire la acea vreme, a cărui dezvoltare a necesitat cunoașterea teoretică a aproape tuturor disciplinelor tehnice și de altă natură și cunoștințele practice și tehnicile speciale ale numeroaselor profesii. Chiar și astăzi, producția unui exemplar identic cu originalul ar depăși cu mult potențialul industrial și tehnologic al multor țări mai dezvoltate. Cu toate acestea, toate acestea nu ascund obiectivul brutal, inacceptabil, vandalismul de război instituționalizat, lipsit de sens și neînfrânat, crima fără sens pentru care acest instrument ingenios a fost de fapt folosit de unii și succesorii săi sunt încă folosite astăzi. Războiul este cel mai prost lucru din lume, nu duce nicăieri.

Agregat 4

În arma de rachete V2 care a venit la învingători după al doilea război mondial, au apărut o serie de soluții tehnice care au accelerat dezvoltarea rachetelor care erau încă în curs, dar care „aveau în vedere progresul”. Sarcina neexplozivă, sau structura de tip Aggregat 4 construită din fabrică, de înaltă performanță, cu propulsie lichidă, a fost prima rachetă din istorie care a fost proiectată și testată pe multe (aproximativ 5.200) exemplare. La primul său test de succes din 1942, A4 a zburat o distanță de 275 km și a avut o altitudine maximă a pistei de 80 km. În majoritatea țărilor câștigătoare, a fost lansat un ritm febril de dezvoltare pe baza soluțiilor de pradă, cu, desigur, implicarea nu în totalitate voluntară a experților germani originali.

Aliaților le-a plăcut imediat Aggregat 4 și, prin urmare, s-ar fi putut întâmpla ca locuitorii Peninsulei Scandinave să fi văzut fulgere zburătoare pe cer în lunile de după sfârșitul războiului, lansate de pe fostul loc de testare a rachetelor germane, Peenemünde, de către unul. a câștigătorilor.Au făcut aluzie la o jucărie puerilă, dar nu inofensivă, cu rachete V2. Dar acesta a fost doar începutul. De exemplu, între aprilie 1946 și iunie 1951, mai mult de șaizeci de rachete A4 capturate au fost lansate vertical pe locul de testare a rachetelor White Sands Proving Grounds din Statele Unite. Altitudinea maximă atinsă aici a fost de 200 km. Cizma era din standul original german. După realimentare și o verificare rapidă, racheta a fost aprinsă cu un semnal electric și ajutoare externe. Operațiunile au fost controlate de la distanță de la o cabină de control. După ce a atins suficientă forță, racheta s-a ridicat de pe masă și a început să zboare.

Să analizăm cele mai importante detalii de proiectare și funcționare ale V2, deoarece acest dispozitiv este strămoșul esențial și literal al fiecărei rachete alimentate cu lichid de astăzi. În același timp, componentele sale electronice - într-o formă îmbunătățită - se găsesc astăzi în aproape orice tip de rachetă. În anii de după cel de-al doilea război mondial, au fost discutate doar reproiectarea V2, modernizarea pieselor sale, testarea materialelor noi și testarea experimentală a acestora. După analiza și procesarea rezultatelor, un nou tip de rachetă cu propulsie lichidă ar putea fi dezvoltat independent, de ex. în SUA sau Uniunea Sovietică.

Racheta este în esență un cilindru metalic rigid și lung care conține o sarcină explozivă în nas și un motor rachetă la pupa, în timp ce cea mai mare parte a corpului cilindric este alcătuită din cele două rezervoare de combustibil. Spațiul rămas conține auxiliarii necesari pentru funcționare.

Racheta funcționează pe principiul reținerii impulsului, adică mișcarea relativ lentă a corpului cu masă mare (mi) (schi) are loc cu un produs de ardere cu masă mică (m2), dar care se deplasează cu o viteză imensă (s2). Cu toate acestea, situația se schimbă din moment în moment, astfel încât lucrurile se complică prin faptul că în timpul funcționării, greutatea rachetei scade rapid din cauza epuizării combustibilului. Mai mult decât atât, va exista un moment în care, în cazul unei poziții verticale de lansare, forța rachetei compensează doar accelerația gravitației, adică racheta este „pe foc”.

În timpul proiectării și testelor, a apărut un grup de probleme, adică au existat practic doar probleme, mai ales la testarea combustibililor și a motorului rachetă. Problemele au apărut, de obicei, cu un crater imens care se deschide la locul de testare din beton armat din nou, iar mai mulți răniți au trebuit transportați la spital. Și construcția trebuia schimbată din nou. Combustibilul principal este format din două componente, un material combustibil și oxidantul necesar pentru acesta. Mii de astfel de perechi de combustibil pot fi găsite, dar din toate punctele de vedere acestea sunt în esență inexistente. Există doar perechi relativ potrivite, cu caracteristici de funcționare foarte neplăcute. În cea mai mare parte, fie unul, fie ambii combustibili sunt sever toxici sau pot fi depozitați numai în condiții izolate, extrem de reci și așa mai departe. Manipularea oricărui tip de combustibil pune multe probleme. Nu există combustibil curat din cauza aprinderii și arderii, depozitării etc. pentru a-și îmbunătăți proprietățile, trebuie adăugați un număr de aditivi la combustibil. O atenție deosebită ar trebui acordată perechilor de combustibil de tip hipergolar, ale căror creatori, dacă se întâlnesc, vor suferi imediat o arsură violentă, o explozie. În plus față de propulsorii principali, există și auxiliare necesare pentru operațiuni auxiliare.

În cazul V2, nu au fost disponibile suficiente metale și alți excipienți în timpul dezvoltării pentru a rezista efectelor puternice de coroziune fără precedent ale fiecărui oxidant, precum și temperaturilor foarte ridicate generate în timpul arderii. Aici trebuie să ne gândim acum că propulsia rachetei poate fi distrusă în doar câteva secunde prin orice acțiune, uneori prin acțiunea simultană a două sau mai multe efecte. Experimentarea cu posibile modele de motoare și combustibili suficient de blanzi este o activitate foarte periculoasă, costisitoare și consumatoare de timp, având în vedere gama largă de substanțe chimice care par potrivite.

Cel mai blând comportament și accesibilitatea ușoară au fost asigurate de un amestec apos de oxigen lichid și alcool etilic-alcool metilic. Pentru a reduce temperatura de ardere era nevoie de apă. Cea mai mare parte a corpului cilindric al rachetei a fost ocupată de rezervorul de amestec de alcool și rezervorul de oxigen izolat termic (în partea stângă sus). Această soluție de proiectare trăiește aproape neschimbată pentru majoritatea rachetelor cu combustibil lichid.

O conductă din fiecare dintre cele două rezervoare duce la grupul combinat de turbopompe performante. Combustibilii sunt menținuți sub presiune scăzută în rezervoare, care este semnificativ crescută de cele două pompe vortex pentru a se asigura că cantitatea și atomizarea celor două substanțe din camera de ardere în timpul arderii sunt adecvate. Proiectanții au rezolvat o mică problemă având o unitate cu turbină dublă care transportă alcool la temperatura ambiantă și oxigen lichid la -183 ° C.

Grupul de pompe vortex este acționat de un amestec de vapori de apă-oxigen de înaltă presiune produs de un generator special de gaz (figura de sus din dreapta). Ca materii prime se utilizează superoxid de hidrogen foarte concentrat și permanganat de calciu dizolvat. Din buteliile care conțin aer de înaltă presiune (sau azot), gazul împinge cele două substanțe prin supapa de presiune în generatorul de gaz-abur, unde are loc descompunerea și un amestec de vapori de apă și oxigen gaz supraîncălzit la 400 ° C produs. Folosește acest amestec ca mediu de lucru pentru turbina Curtis în două trepte și acționează pompe de combustibil montate pe un arbore comun turbinei.

În partea din spate a corpului rachetei, camera de ardere era foarte ferm fixată, o structură cu pereți dubli compusă din mai multe părți cilindrice. În spate, s-a format o cameră sferică de ardere cu un sistem de duze foarte complicat, în timp ce în față era un tub Laval conic. Deschiderea sa este de aprox. era într-un avion cu capătul corpului rachetei. Deoarece materialul său în cazul V2 a fost o placă de fier de 6 mm, a rezistat doar pentru o perioadă limitată de timp efectelor asociate arderii la 2500-2700 ° C, cum ar fi deformarea, crăparea, coroziunea. Producția sa a fost foarte dificilă, deoarece camera de ardere și duza au fost răcite de combustibilul alcoolic care curgea prin pereții lor dubli (răcirea voalului). Astfel, din motive de ardere, camera de ardere este formată din mai multe inele și benzi de plăci îndoite. Problema opusă a fost cauzată de oxigenul lichid, a cărui temperatură de evaporare extrem de scăzută (-183 ° C) ar putea cauza probleme de îngheț pe părțile în mișcare ale unei rachete deja realimentate (de exemplu, unele supape), care trebuiau compensate prin furnizarea de aer cald înainte de lansare .

Pentru replicile de după război, noile echipamente de rachete de luptă aveau deja metale care au rezistat bine la temperaturi ridicate, au o rezistență excelentă și au tehnologia potrivită pentru a le prelucra. Utilizarea tungstenului și vanadiului în fabricarea motoarelor cu rachete a devenit tipică.

Din motive de stabilizare, V2 a primit patru șine de ghidare pe care erau amplasate avioane de direcție de zonă mică. În plus, s-a folosit un jet de tablă de grafit în deschiderea camerei de ardere, deși a ars foarte repede. Jetul a fost necesar în perioada de lansare (verticală) a rachetei pentru a stabiliza în mod adecvat corpul rachetei, în timp ce avioanele cârmei de pe aripi erau necesare pentru a efectua corecțiile aplicate de pilotul automat pe secțiunea următoare a rachetei. Astfel de avioane de direcție servo-controlate pot fi observate astăzi pe aproape fiecare rachetă și bombă inteligentă.

Sistemul de control a fost încorporat în nasul corpului rachetei împreună cu receptorul radio necesar pentru telecomandă. Pilotul robot a făcut parte din cele două sisteme de rotire (giroscopii) pe care le-am învârtit înainte de plecare. În timpul zborului rachetei, filetele și-au păstrat direcția axială originală și, dacă cadrul de montare a cardanului a fost rotit, adică racheta s-a abătut de la calea planificată, semnalele de eroare de la potențiometrele încorporate în filetă au controlat servoamplificatoarele din tubul de electroni . Apoi, sistemul a corectat abaterile folosind suprafețele de direcție până când doar axele au dat din nou un semnal de eroare zero. Telecomanda radio (comunicare de comandă) a intervenit în acest sistem de control într-un mod similar cu semnalul de eroare. După executarea comenzii de direcție, giroscopii au dat din nou un semnal de eroare zero. În partea stângă a imaginii puteți vedea giroscopul, pe patru fețe cu butoanele care dau semnalul de eroare, iar în dreapta un servomotor cu care au fost mișcate aripile.

Timpul de ardere al motorului rachetei a fost de aproximativ 68 s. 1600. Viteza de stingere a incendiului a atins 1700 m/s, adică 4,5 Ma, ceea ce reprezintă o valoare respectabilă. Cu ocazia primului zbor de testare reușit, în 1942, racheta a zburat pe o distanță de 275 km, altitudinea maximă a orbitei sale la acel moment era de 80 km. A II. După cel de-al doilea război mondial, peste 60 de rachete V2 au fost lansate în proporții verticale între 1946 și 1951 la stația experimentală de rachete White Sand Proving Grouns în timpul experimentelor cu rachete confiscate. Altitudinea maximă atinsă aici a fost de 200 km.

A4 a fost dezvoltat în continuare în mai multe țări (de exemplu, Jupiter-A), inclusiv utilizarea altor propulsori, iar camera de ardere a fost realizată dintr-un material din aliaj de calitate superioară. În Statele Unite, un omolog mai mare, dar în esență A4 a fost realizat sub numele de Viking, iar apoi au fost efectuate experimente cu rachete în două etape cu A4 prin încorporarea unei mici rachete WAC-Corporal în nasul A4. Înălțimea de vârf a fost de 403 km.

Gyula Sipos M.Sc. Specialist IC (TEHNOLOGIA RADIO)