История ракетных войск Германии началась в 1929 году, когда министр рейхсвера отдал секретный приказ начальнику отдела баллистики и боеприпасов управления вооружениями немецкой армии полковнику К.Беккеру "начать опыты с целью изучить возможности применения ракетного двигателя для военных целей".
В 1930-ых на артиллерийском полигоне в 27 километрах от Берлина была создана новая испытательная станция "Куммерсдорф-Запад", начальником которой был капитан Роберт Дорнбергер. Первым штатским служащим станции был Вернер фон Браун, вторым - способный и талантливый механик Генрих Грюнов. В ноябре 1932 года к ним присоединился Вальтер Ридель, работавший на фирме доктора Хейландта. А несколько позднее сюда перешел от Хейландта и его главный инженер Питч, предложивший управлению вооружений проект ракетного двигателя на спирте и жидком кислороде. Этот двигатель должен был обеспечивать в течение 60 секунд тягу порядка 295 килограммов. Питч получил аванс на закупку материалов и оплату рабочей силы и... исчез. Впрочем, его помощник Артур Рудольф сообщил, что истинным изобретателем двигателя является он, и доказал это, закончив незавершенную работу.
Строительство первого испытательного стенда, таким образом, было закончено в декабре 1932 года. И на нем сразу же был установлен двигатель, который тут же и взорвался. Это была первая неудача, но отнюдь не последняя. Последовал полный разочарований год тяжелой работы: ракетные двигатели прогорали в критических точках, пламя шло в обратном направлении и воспламеняло топливные форсунки, то и дело ломались разные агрегаты и части... Но между этими неудачами случались и успешные испытательные запуски, которые показывали, что двигатель можно-таки заставить работать.
Наконец в 1933 году исследования достигли такого уровня, что можно было уже подумать о проектировании и самой ракеты. Условно она была названа "Агрегат №1", или А-1.
Дорнбергер считал, что ракета в полёте должна стабилизироваться вращением подобно артиллерийскому снаряду. Поэтому было решено создавать ракету с вращающейся боевой частью и невращающимися баками.
Согласно проекту, стартовый вес ракеты А-1 составлял 150 килограммов. Соответственно этому был разработан и двигатель, но в процессе его доводки и работы над аэродинамической формой ракеты оказалось, что тяга может быть увеличена до 1000 килограммов. Для такого двигателя, разумеется, была нужна и новая ракета с более вместительными баками. А это означало, что нужен и новый испытательный стенд, так как старый оказался слишком мал...
И все же к декабрю 1934 года были изготовлены две новые ракеты типа А-2, названные в шутку "Макс" и "Мориц" (по кличкам двух коверных клоунов, популярных в то время). Обе они были перевезены на остров Боркум в Северном море и запущены незадолго до рождественских праздников. И одна и другая ракеты поднялись на высоту 2000 метров, причем для полёта оказалось достаточно тяги и старого 300-килограммового двигателя.
Следующая ракета была названа А-3. Для ее испытания территория полигона в Куммерсдорфе оказалась уже явно недостаточной. Необходимо было найти более просторное и уединенное место. И тут фон Браун вспомнил, как некогда охотился на уток в районе острова Узедом на Балтике, что расположен недалеко от устья реки Пене. Местечко то звалось Пенемюнде. Туда и решили переезжать.
К тому времени уже был спроектирован, построен, испытан и окончательно доработан новый двигатель с тягой 1500 килограммов. В марте 1936 года с инспекцией в Куммерсдорф приехал генерал Фрич. Увидев воочию работу экспериментальной станции, он выделил новые ассигнования. Затем в это дело каким-то образом вмешалось министерство авиации - Герману Герингу было дело до всего, что хоть как-то летало. И в апреле 1936 года у генерала Кессельринга состоялось совещание, результатом которого явилось решение создать новую испытательную станцию в окрестностях города Вольгаст. Это предприятие получило название армейской экспериментальной станции "Пенемюнде", однако фактически равноправными хозяевами ее были сухопутная армия и ВВС. Армейцам отводилась лесистая часть острова восточнее озера Кёльпин, ее назвали "Пенемюнде-Восток"; представители ВВС облюбовали себе пологий участок местности к северу от озера, где можно было построить аэродром, эта часть получила название "Пенемюнде-Запад".
В то время как строился исследовательский центр в Пенемюнде, приближалась к концу и работа над ракетами А-3. Они должны были быть готовыми для запуска к осени или зиме 1937 года. Необходима была стартовая позиция, и Дорнбергер решил, что самым подходящим местом будет остров Грейфевальдеройе.
Ракета А-3 имела высоту 6,5 метра и диаметр 70 сантиметров. Ее носовая часть была заполнена батареями; под ними размещался отсек с приборами, в число которых входили барограф и термограф с миниатюрной автоматической кинокамерой, фотографировавшей в полёте их показания. Имелось также аварийное устройство отсечки топлива, действовавшее с помощью сигнала по радио. Ниже отсека с приборами был расположен бак с кислородом, внутри которого помещался меньший бак с жидким азотом. Затем шел отсек с парашютом, потом бак с горючим и, наконец, ракетный двигатель. Четыре пера хвостового стабилизатора крепились своими нижними концами к кольцу из пластмассы диаметром 254 миллиметра. Полный стартовый вес ракеты составлял 750 килограммов.
Она была снабжена двигательной установкой с тягой 1500 килограммов - той самой, разработка которой началась еще в Куммерсдорфе, а закончилась уже в Пенемюнде. Как и у ракеты А-2, двигатель работал на жидком кислороде и спирте.
Ракета A-3
Испытательные запуски трех ракет А-3 были проведены осенью 1937 года. Хотя двигательная установка работала в соответствии с расчётами, система наведения во всех трех запусках не оправдала возлагавшихся на нее надежд.
Причины этих неудач были не совсем понятны, так как во время лабораторных и стендовых огневых испытаний система работала хорошо. Для того чтобы избежать новых сбоев, было решено разработать новые методы моделирования полёта, которые позволили бы исследовать действие всех внешних параметров, влияющих на ракету, включая аэродинамическое сопротивление и силу ветра.
Проверка на новом моделирующем устройстве показала, что газовые рули ракеты А-3 слишком малы, реакция сервосистемы на сигнал управления чересчур замедленна, а сами датчики условий полёта весьма несовершенны. Пришлось все в очередной раз переделывать.
Уже в то время, когда ракета А-3 находилась в стадии проектирования (лето 1936 года), фон Браун и Вальтер Ридель задумали создать еще большую ракету, которая в дальнейшем стала известна как ракета А-4. К ним присоединился и Дорнбергер, который имел на этот счет свои соображения.
Так как во время Первой мировой войны он служил в тяжелой артиллерии, он, конечно, не мог не знать о существовании сверхдальнобойного орудия, официально называвшегося "Кайзер Вильгельм гешютц", но более широко известного по прозвищу "Большая Берта", или, как именовали его англичане, "Парижская пушка". Именно она и привела Дорнбергера к мысли о необходимости создания мощной дальнобойной ракеты.
Предполагалось, что ракета будет иметь дальность стрельбы в два раза большую, чем у "Большой Берты", а боевая часть будет весить целую тонну. Намеченная дальность полёта в 260 километров означала, что ракета должна иметь максимальную скорость порядка 1600 метров в секунду. Вес боевой части определял сухой вес ракеты, и он должен был примерно равняться 3 тоннам. Для достижения необходимой максимальной скорости было нужно, чтобы вес топлива в два раза превышал сухой вес ракеты. Таким образом, стартовый вес ракеты следовало довести до 12 тонн, а это, в свою очередь, означало, что тяга ракетного двигателя должна составлять приблизительно 25 тонн.
По этим данным, однако, можно было бы спроектировать большое количество разных ракет. Одни могли оказаться очень длинными и тонкими, другие - короткими и толстыми. Следовательно, были нужны какие-то соображения для определения габаритов ракеты. Новая ракета должна была быть таким оружием, которое можно подтягивать если не вплотную к линии фронта, то уж во всяком случае куда-то поблизости от нее. Кроме того, она должна была отвечать требованиям, связанным с ее перевозкой на дальние расстояния по шоссейным или железным дорогам. Максимально допустимые габариты диктовались шириной туннелей и кривизной закруглений железнодорожной колеи.
Таким образом, характеристики ракеты А-4 были определены и в первом приближении обоснованы еще до того, как была закончена ракета А-3, не оправдавшая, как известно, возложенных на нее надежд. Поэтому, прежде чем продвинуть работу дальше, необходимо было довести ракету А-3 до приемлемого уровня. Практически же даже при сохранении прежних габаритов нужно было создавать новую ракету. Она получила обозначение А-5.
Ракета А-5 имела первый вариант двигателя ракеты А-3 с большими графитовыми газовыми рулями и усовершенствованным корпусом, которому была придана почти такая же аэродинамическая форма, что и у более поздней ракеты А-4. И что важнее всего - ракета была снабжена принципиально новой системой управления.
Фактически для нее было создано целых три системы управления разных модификаций, причем все они работали успешно. Тем не менее первая ракета А-5, запущенная осенью 1938 года, почему-то вообще не имела системы управления - видимо, ракетчики хотели отчитаться перед начальством хотя бы таким запуском. И только через год, когда уже шла война с Польшей, ракета А-5 взлетела с полным оборудованием и безупречно поднялась на высоту 12 километров.
Всего было сделано 25 пусков ракет А-5: сначала они запускались вертикально, а затем - по наклонной траектории. Все ракеты имели по два парашюта: вытяжной, который мог раскрываться даже на околозвуковых скоростях, и основной, вытягивавшийся через 10 секунд после первого. Купола уменьшали скорость падения примерно до 14 метров в секунду. Ракеты А-5, как и ракеты А-3, запускались с острова Грейфсвальдеройе. Система возвращения ракет на землю с помощью парашютов работала вполне надежно, поэтому многие ракеты удавалось запускать по несколько раз.
Прошло ещё четыре года, прежде чем разработка ракеты А-4 приблизилась к концу. Ракеты были изготовлены летом 1942 года, причём первые семь ракет А-4 были почти на целую тонну тяжелее ракет А-4, запущенных в серийное производство позднее.
Увеличить
Компоновочная схема ракеты А-4:
1 - Наконечник с головным взрывателем, 2 - взрывная трубка, 3 - заряд взрывчатого вещества, 4 - стыковой разъем головной части, 5 - донный электровзрыватель, 6 - фанерная перегородка, 7 - приборы системы управления. 8 - баллоны высокого давления, 9 - стыковой разъем приборного отсека, 10 - силовая рама подвески топливного бака, 11 - шпангоут силового корпуса, 12 - топливный бак, 13 - труба заправки топливного бака, 14 - топливный клапан, 15 - бак окислителя, 16 - изолированный трубопровод подачи топлива, 17 - силовая рама подвески бака окислителя, 18 - силовая рама двигателя, 19 - турбонасосный агрегат, 20 -воздушные баллоны высокого давления двигательной установки, 21 - стабилизатор, 33 - главный клапан горючего, 23 -труба подачи топлива для регенеративного охлаждения камеры сгорания, 24-камера сгорания ЖРД, 25-газовый руль, 26 -рулевая машина, 27 - аэродинамический руль, 28 - штыревая антенна, 29 - шлейфовая антенна, 30 - цепной привод руля. 31 - рулевое кольцо, 32 - электродвигатель аэродинамического руля, 33 - выхлопная труба турбонасосного агрегата, 34 -главный клапан окислителя, 35 - парогазогенератор, 36 - главный клапан парогазогенератора, 37 - бак перекиси водорода, 38 - стыковой разъем двигательного отсека, 39 - штуцер заправки окислителя, 40 - клапан окислителя, 41- клапан слива топлива, 42 - изоляция из стекловолокна, 43 - штуцер заправки топлива, 44 -труба наддува топливного бака.
Баллистическая ракета дальнего действия А-4 со свободным вертикальным стартом была предназначена для поражения площадных целей с заранее заданными координатами. На ней был установлен ЖРД с турбонасосной подачей двухкомпонентного топлива. Органами управления ракеты являлись аэродинамические и газовые рули. Вид управления - автономный с частичным радиоуправлением в декартовой системе координат. Метод автономного управления - гироскопическая стабилизация и программное управление.
Технологически А-4 разделена на 4 агрегата: носовая часть, приборный, баковый и хвостовой отсеки. Такое разделение снаряда выбрано из условий его транспортировки. Носовая часть представляла собой боевую головку весом около 1 тонны, сделанную из мягкой стали толщиной 6 мм и наполненную Общий вид двигателя Фау-2 аматолом. Выбор этого взрывчатого вещества объяснялся его малой чувствительностью к теплу и ударам.
Пространство между топливными баками и внешней обшивкой ракеты, а также полости между обоими баками заполнялись стекловолокном.
Четыре стабилизатора крепились фланцевыми стыками к хвостовому отсеку. Внутри каждого стабилизатора размещены электромотор, вал, цепной привод аэродинамического руля и рулевая машина отклонения газового руля.
Основными агрегатами ЖРД ракеты являлись камера сгорания, турбонасос оригинальной конструкции, парогазогенератор, баки с перекисью водорода и продукты натрия, семибаллонная батарея со сжатым воздухом. Двигатель ракеты работал на 75%-80% этиловом спирте (топливо) и жидком кислороде (окислитель), создавал тягу 25 т на уровне моря и около 30 т в разреженном пространстве. Камера сгорания грушевидной формы состояла из внутренней и внешней оболочек.
Органами управления А-4 служили электрические рулевые машины газовых рулей и аэродинамические рули. Для компенсации бокового сноса применялась система радиоуправления. Два наземных передатчика излучали сигналы в плоскости стрельбы, а антенны приемников были расположены на стабилизаторах хвостового оперения ракеты.
Скорость, при достижении которой подавалась радиокоманда на выключение двигателя, определялась с помощью радиолокатора. Автомат стабилизации включал в себя гироскопические приборы «Горизонт» и «Вертикант», усилительно-преобразовательные блоки, электродвигатели, рулевые машины и связанные с ними аэродинамические и газовые рули.
Для пуска ракета А-4 устанавливалась на стартовом столе, представлявшем собой массивное стальное кольцо, укрепленное на четырёх стойках. Кольцо должно было иметь строго горизонтальное положение, чтобы ракета стояла на столе в вертикальном положении. Ниже стального кольца по оси ракеты находился дефлектор (отражатель) реактивной струи, который представлял собой пирамиду из листовой стали, разбивавшей газовую струю ракетного двигателя в момент старта. Для повышения живучести дефлектора его наполняли водой, поглощавшей часть тепла.
Заправка ракеты производилась после ее установки на стартовом столе. Заправка жидким кислородом производилась перед самым пуском, так как потери кислорода за счет испарения составляли 2 килограмма в минуту. Электрооборудование ракеты работало от внешнего источника питания, ток от которого подавался по кабелю к разрывному штеккеру, удерживаемому в специальном гнезде на корпусе ракеты с помощью электромагнита. Штеккер с кабелем отсоединялся от ракеты в момент старта. Воспламенение в ракетном двигателе осуществлялось с помошью простого пиротехнического устройства, вращающегося в горизонтальной плоскости внутри камеры сгорания. Из-за крестообразной формы оно было названо "воспламенительным крестом". Когда двигатель начинал работать, этот "крест" сжигался струей истекающих газов.
Запуск ракеты A-4 осуществлялся в три этапа. Сначала воспламенялось пиротехническое устройство, а когда оно сгорало, открывались клапаны. Спирт и кислород первое время попадали в камеру сгорания только под действием силы тяжести, поскольку баки помещались над двигателем. Немцы называли этот этап "малой" или "предварительной" ступенью пуска. Целью "предварительной" ступени являлся не действительный пуск ракеты, а показ того, что двигатель работает нормально.
Если двигатель работал без перебоев, тут же включался парогазогенератор и начинал работать турбонасосный агрегат, создававший необходимое давление для подачи компонентов топлива в камеру сгорания. Чтобы поднять это давление до уровня, обеспечивающего переход к "главной ступени пуска", требовалось около трех секунд. В это время резко увеличивалось пламя, вырывающееся из сопла двигателя, нарастал шум, а тяга поднималась с 7 до 27 тонн, заставляя ракету оторваться от земли.
Вначале подъем ракеты был медленным; в течение первой секунды она проходила расстояние меньше собственной длины. В конце каждой последующей секунды ракета двигалась на 10,7 метра в секунду быстрее, чем в конце предыдущей.
Самым критическим периодом считались первые секунды полёта, когда скорость была еще небольшой и ракета оказывалась весьма неустойчивой. В это время задачу балансировки ракеты выполняли газовые рули. Затем, когда скорость ракеты возрастала, аэродинамические стабилизаторы помогали газовым рулям, но дальше ракета поднималась на такие высоты, где окружающий воздух был слишком разреженным, и поэтому задача стабилизации ракеты опять ложилась на газовые рули. При вертикальном запуске газовые рули должны были только выравнивать ракету и держать ее в вертикальном положении, но при запуске по цели ракету приходилось еще на активном участке траектории наклонять в нужном направлении.
В последнем случае ракета оставалась в строго вертикальном положении только в течение первых четырёх секунд, затем она наклонялась. Звуковой барьер ракета преодолевала через 25 секунд после старта, еще в период выведения ракеты на заданную траекторию. Этот период заканчивался на 54-й секунде. В течение следующих 8-10 секунд ракета продолжала движение по восходящей ветви наклонной и прямолинейной траектории.
13 июня 1942 года состоялся первый запуск A-4. После тщательной проверки ракеты и ее двигателя раздалась команда "Внимание! Запал! Первая ступень!" и немного погодя -"Главная ступень!". Со страшным грохотом ракета A-4 впервые поднялась в воздух.
Однако сразу получив крен, ракета начала совершать странные колебательные движения. Некоторое время ее шум был слышен над облаками, затем наступила тишина, а вслед за этим из облачности вывалилась, кувыркаясь, падающая ракета. Упав в море, она взорвалась и затонула.
Вторая ракета была запущена 16 августа. Сначала все шло хорошо, но потом оторвался носовой конус.
Неудачи с двумя первыми ракетами A-4 заставили инженеров и ученых разработать и провести серию всевозможных испытаний, прежде чем запускать третью ракету.
Ракета A-4
Испытание ее состоялось 3 октября 1942 года. День был ясный. Время запуска - полдень. Наблюдателям было видно, как вдали в воздух поднялось огромное облако пыли и песка, из которого через мгновение вырвалась ракета и, пролетев 4,5 секунды вертикально вверх, перешла на наклонную траекторию, в направлении на северо-восток.
Ракета летела над Балтийским морем примерно параллельно береговой линии на безопасном удалении от него. Голос из громкоговорителя мерно отсчитывал секунды после старта: "...восемнадцать, девятнадцать, двадцать..."
На 21-й секунде ракета превысила скорость звука. Она была хорошо видна даже невооруженным глазом на фоне голубого неба. После 40-й секунды за ракетой появился белый инверсионный след, оставляемый конденсированными парами воды. Через 58 секунд после старта подача топлива в двигатель ракеты была прекращена сигналом по радио. Но по инерции ракета поднялась еще выше, примерно до 48 километров.
Расчеты и измерения в аэродинамической трубе, предшествовавшие запуску, указывали на то, что при обратном вхождении ракеты в плотные слои атмосферы обшивка ракеты может нагреться до 600° С. Поэтому всех волновал вопрос, выдержит ли ракета эту тепловую нагрузку? Но сигналы продолжали поступать с ракеты и на 250-й и на 280-й секунде. Падение произошло лишь на 296-й секунде после старта, и, по наблюдениям, ракета упала в море целой. Дальность ее полёта составила 190 километров.
Следующая ракета работала хуже - она пролетела только 146 километров. Да и в следующих десяти пусках отмечались различные недостатки. Ракета с производственным номером 12 (десятый пуск) покрыла расстояние почти в 200 километров, но ее траектория была слишком настильной. Пятнадцатый пуск с точки зрения характеристик ракеты прошел отлично, но ракета каким-то образом изменила направление.
26 мая 1943 года Пенемюнде посетила большая группа членов комиссии по оружию дальнего действия. Она прибыла для того чтобы посмотреть демонстрацию моделей и принять соответствующее решение (о принятии на вооружение). Прежде чем комиссия приступила к обсуждению данного вопроса, Фау-2 была продемонстрирована в действии. Две ракеты Фау-2 успешно выдержали испытания, показав дальность 260 км.
Эффект удачных стартов А-4 произвел ошеломляющее впечатление на Шпеера и гросс-адмирала Деница, которые безоговорочно поверили в возможность при помощи нового «чуда-оружия». Еще в декабре 1942-го был издан приказ о развертывании массового производства ракеты А-4 и ее компонентов в Пенемюнде и на заводах «Цеппелин». В январе 1943-го при министерстве вооружений создается комитет по А-4 под общим руководством Г.Дегенкольба. Экстренные меры дали положительный результат. 7 июля 1943-го начальник ракетного центра в Пенемюнде Дорнбергер, технический директор фон Браун и начальник полигона Штейнгоф выступили с докладом об испытании "оружия возмездия" в ставке Гитлера "Вольфшанце" в Восточной Пруссии. Был продемонстрирован цветной фильм о первом удачном запуске ракеты А-4 с комментариями фон Брауна, а Дорнбергер выступил с подробным докладом.
Гитлер был буквально заворожен увиденным. 28-летнему фон Брауну присвоили звание профессора, а руководство полигона добилось получения вне очереди необходимых материалов и квалифицированных кадров для массового производства своего детища. По мысли Гитлера и остальных руководителей "Рейха" использование Фау-2 позволило бы добиться того, что не удалось в "Битве за Англию" в 1940 г., а именно - систематическими массированными ударами баллистических и крылатых ракет заставить выйти Англию из войны. Главная ставка делалась на большой психологический эффект от применения нового оружия.
Однако к сентябрю 1943-го показатель успешных пусков Фау-2 составлял лишь 10-20%. Ракеты взрывались на всех участках траектории: на старте, при подъеме и при подлете к цели. Только в марте 1944-го стало ясно, что сильная вибрация ослабляла резьбовые соединения топливопроводов. Спирт испарялся и смешивался с парогазом (кислород плюс водяной пар). смесь попадала на раскаленное сопло двигателя, далее следовал пожар и взрыв. Вторая причина подрывов - слишком чувствительный импульсный детонатор, расчитаный на мгновенное действие. Вскоре, ценой значительных усилий, эти недостатки устранили. Из-за установки нечувствительного взрывателя боевая эффективность Фау-2 снизилась. Однако и после начала серийного производства ракет они продолжали вести себя плохо: многие из них разрушались или взрывались ещё на активном участке траектории, а добрая половина распадалась на части перед самым падением на цель, на высоте около 1,5 км (впоследствии, уже после войны, была выяснена природа этого явления - из-за слабых креплений хвостовых стабилизаторов в конце нисходящего участка траектории полёта происходило общее разрушение ракеты). В связи с этим фон Браун начал составлять таблицы стрельбы и эта работа превратилась в самостоятельный исследовательский проект, целью которого было отыскание слабых мест в ракете. Результатом этих исследований стали новые доработки конструкции Фау-2. После плотного заполнения пространства между баками и обшивкой стекловолокном и усиления отсека, прилегающего к боевой головке количество разрушающихся ракет было уменьшено до минимума, однако несовершенство систем наведения и управления по прежнему значительно снижало боевую эффективность ракеты.
Несмотря на это под давлением Гитлера и командования вермахта к началу сентября 1944 г. ракета была принята на вооружение, и в недоведённом виде стала поступать в боевые подразделения. "Когда, наконец, началось применение ракеты на фронте... - пишет Дорнбергер, - А-4 не была ещё достаточно усовершенствована. Рассеяние было слишком велико, а действие в результате применения нечувствительного взрывателя было недостаточно эффективным". 44% от общего количества выпущенных Фау-2 падали в радиусе 5 км от точки прицеливания. Модифицированные ракеты с наведением по направляющему радиолучу на активном участке траектории имели боковое отклонение, не превышающее 1,5 км. Точность наведения с применением только гироскопического управления составляла примерно 1 градус, а боковое отклонение плюс-минус 4 км при дальности до цели 250 км.
