Страница:
Тиль, хрупкий бледнолицый человек среднего роста, с темными глазами за стеклами очков в черной роговой оправе, с гладко зачесанными назад густыми волосами и упрямым подбородком, всего себя отдавал работе. Его исследования отличали добросовестность и аккуратность. Изредка посещая его кабинет, я всегда очень высоко оценивал и его самого, и его методы работы. Он с удовольствием принял наше предложение к совместной работе и перешел от теоретических исследований непосредственно к конструированию. При создании 25-тонного двигателя он полностью отвечал за силовую установку.
Стараясь добиться полного сгорания топлива прежде, чем оно достигнет дюз, мы удлинили камеру сгорания. Анализ газов реактивной струи доказал, что мы были правы. Но в целом работа двигателя не улучшилась. До сих пор мы подавали под сильным давлением навстречу друг другу слишком плотную струю топлива и кислорода. Жесткий контакт испарял их, и сгорание смеси происходило по всей длине камеры, хотя в разных местах ее смесь обладала разной консистенцией. То есть горение не было однородным, и мы не могли предотвратить прогорание стенок камеры. Каждая ее новая конструкция страдала тем же пороком.
Я предложил, что мы должны достичь очень высокого уровня распыления – чуть ли не до атомов – отдельных частей горючей смеси, которая и будет поджигаться после смешивания. И в том случае, если будет правильно подобран состав смеси, это позволит ускорить горение, уменьшить длину камеры сгорания и улучшить работу двигателя в целом.
Доктор Тиль принялся разрабатывать эту идею. Он нашел способ использования специальных центробежных форсунок. Через несколько дней он продемонстрировал свою систему зажигания, и я убедился, что он нашел решение проблемы. Он предоставил ее для исследований инженерным колледжам и институтам и в то же время приспособил ее для 1,5-тонного двигателя. Через год работы ему удалось уменьшить длину камеры сгорания от почти 1,8 метра до 0,3 метра. Теоретически максимальная скорость выброса газов могла достигать 2250 метров в секунду. Таким образом мы добились заметных успехов в конструировании двигательной установки.
Но одна проблема продолжала доставлять нам серьезную головную боль. Улучшенное сгорание вызывало рост температуры, охлаждающая рубашка выходила из строя, и мы опять сталкивались со старыми проблемами охлаждения. Я предложил придать коническую форму той цилиндрической части камеры сгорания, где в нее входили дюзы. Эксперимент оказался успешным, и в этом месте стенки камеры больше не прогорали.
1,5-тонная камера сгорания давала прекрасные результаты, даже когда мы ждали максимальных показателей в 16 килограммов на квадратный сантиметр. Мы не собирались превышать эти пределы. Мы, конечно, знали, что можем довести давление до 52 килограммов на квадратный сантиметр, но такого рода повышение давления не влекло за собой заметного улучшения работы двигателя. При этом оно требовало соответствующего увеличения веса мотора и баков. Недостатки сводили на нет преимущества. Так что мы предпочитали поддерживать давление в камере сгорания на уровне 16 килограммов на квадратный сантиметр.
Вскоре доктор Тиль сконструировал 4,5-тонный двигатель. Три головки впрыскивания с 1,5-тонной камеры он, меняя их расположение, разместил над камерой сгорания. Новый подход принес успех, обеспечив высокие технические характеристики работы.
Тем не менее время от времени двигатель все же прогорал – или в разных точках стенок, или в месте входа форсунок. Инженер Пюльман, коллега доктора Тиля, внес дельное предложение. А что, если проложить слой изоляции между стенками и жаром камеры сгорания? Если оросить ее внутренние стенки спиртом, то он, конечно, испарится и сгорит, но температура этого слоя никогда не будет равна той, что существует внутри камеры. Так появилась на свет охлаждающая пленка. Большое количество крохотных отверстий у наиболее уязвимых частей под небольшим давлением подавали к ним спирт. Отверстия в стенках заполнялись металлом Вуда, который тут же плавился, едва только появлялось пламя, обеспечивая доступ охлаждающему спирту.
Наконец мы впервые добились надежной работы.
Когда мы позже обсуждали конструкцию и систему зажигания 25-тонного двигателя для «А-4», фон Браун предложил разместить восемнадцать однотипных форсунок в головной части камеры. Все восемнадцать, созданные доктором Тилем для 1,5-тонной камеры, были размещены в два концентрических круга. Так мы создали систему зажигания для большой камеры, которая доставила нам много хлопот. Во время огневых испытаний первой большой камеры, которые прошли весной 1939 года на испытательном стенде номер 1 в Пенемюнде, она имела эту систему.
В Куммерсдорфе доктор Тиль первым рискнул использовать для стенок камеры сваренные стальные листы толщиной 25 миллиметров вместо алюминия, который ранее шел в ход исключительно для больших камер. Он начал экспериментировать с ними, проверяя и в барокамере и на сопротивляемость высокому давлению в камере сгорания. Вместе с ним работали первоклассные инженеры, среди которых были такие специалисты, как Шлурике и Пюльман. Они оказывали ему большую помощь практическими советами.
Работать с доктором Тилем было нелегко. Он всецело отдавался работе, но был исключительно честолюбив и озабочен, ценят ли его по заслугам. Он ждал высоких оценок со стороны начальства и требовал от коллег полной преданности делу. Мне не раз приходилось сглаживать трения между ними.
В мае 1937 года мы смогли перевести в Пенемюнде большую часть сотрудников из Куммерсдорфа, число которых уже приближалось к сотне. Но испытательные стенды в Пенемюнде еще не были готовы к работе. Поэтому доктор Тиль, как глава отдела двигательных установок, в компании пяти ассистентов и нескольких механиков оставался в Куммерсдорфе. Лишь летом 1940 года он появился в Пенемюнде, где и возглавил все экспериментальные работы.
А тем временем нам повезло обзавестись для нашего проекта еще одной очень хорошей головой. В разговорах со мной фон Браун снова и снова подчеркивал, как важно иметь аэродинамическую трубу конструкции доктора Херманна для испытаний на «сверхзвуке». Я соглашался, но меня пугала ее стоимость – не менее 300 тысяч марок. Я обладал немалым опытом строительства, чтобы понимать: удержаться в этих пределах ни в коем случае не удастся, особенно если за дело возьмется фон Браун. Такая аэродинамическая труба обойдется, скорее всего, в миллион марок.
В конце сентября 1936 года, когда доктор Херманн наконец сообщил из Ахена, что испытания в аэродинамической трубе доказали стабильность хвостовых стабилизаторов третьей модели «А-3», я все же решил строить собственную трубу, сколько бы она ни стоила. Повидавшись с Бекером, я изложил ему свой замысел, особо подчеркнув, что такая конструкция нам жизненно необходима. Он спросил, сколько это может стоить. Когда я назвал сумму, он посерьезнел. Наконец согласился, но поставил условие: как минимум, еще один отдел из двенадцати в управлении вооружений сухопутных войск должен проявить интерес к возведению такой аэродинамической трубы и согласиться использовать ее. Я решил, что добиться такого согласия для меня будет несложно. Я был твердо убежден, что использование сверхзвуковой аэродинамической трубы позволит свести к абсолютному минимуму время, потраченное на метод проб и ошибок. Ведь на его основе работали и баллистики и авиаторы, которым позарез была нужна аэродинамическая труба.
Но при встрече с руководителями этих отделов я не услышал ничего, кроме отказов. Даже отдел баллистики и боеприпасов не проявил интереса, чтобы у отдела вооружений сухопутных войск появилась собственная аэродинамическая труба. Они не изменили своего отношения, даже когда я пообещал, что испытания в трубе помогут увеличить дальность стрельбы обыкновенного орудия самое малое на 20 процентов лишь за счет изменения формы снаряда.
Наконец остался единственный отдел, куда мне предстояло зайти, – зенитной артиллерии. Я знал его начальника. Именно он и оказал мне поддержку, в которой я так нуждался. Бекер согласился сотрудничать, и проект пенемюндской сверхзвуковой аэродинамической трубы, которая, предполагалось, по своим размерам и мощности станет самой эффективной в мире, начал обретать очертания в лесах острова Узедом. Нам удалось убедить доктора Херманна, и 1 апреля 1937 года он присоединился к нам.
Хотя данные, которые он сообщил нам в конце сентября 1936 года, дали возможность ускорить конструирование и строительство «А-3», прошел год, прежде чем мы смогли провести настоящие «огневые испытания». Наше время целиком было занято статическими испытаниями, улучшениями и проверками клапанов, проверками собранной ракеты с системой управления и без нее, испытаниями парашютов, созданием молибденовых рулей управления, установкой направляющих и подготовкой на Ойе.
Наконец к декабрю 1937 года мы были готовы к запуску «А-3», но… результатом наших лет работы стал полный провал.
В чем же крылась ошибка? Отчеты очевидцев из числа сотрудников резко противоречили друг другу. Каждый видел что-то совершенно иное. Мы решили рискнуть и провести второй запуск. С маяка я наблюдал, как вторая ракета оторвалась от земли. И все повторилось. Вскоре после старта ракета заметно отклонилась от продольной оси, повернула по ветру и, поднявшись на несколько сотен метров, выкинула парашют. Горение в двигателе прекратилось, и ракета упала в море рядом с крутым восточным берегом острова.
Изучая собранные обломки, мы никак не могли определить причину неудачи. Может, все дело было в парашюте? Какая-то ошибка в его выбросе?
Мы решили снять парашют со следующих двух ракет. И тут на остров внезапно спустился туман такой густой, что в паре шагов ничего не было видно. Он висел несколько дней. Сидя в гостинице, мы часами вели дискуссии. У каждого была своя собственная теория. Наконец я принял решение, что мы должны исключать возможные причины неудачи одну за одной. Начиная с парашюта.
Но вот свежий ветер разогнал туман. Сводки погоды сообщали, что в ближайшие несколько дней могут быть дожди, снег, сильный ветер и внезапное похолодание. Приходилось спешить. Но и результаты следующих двух запусков были не лучше. Сразу же после старта ракета, изо всех сил сопротивляясь порывам ветра, как-то еще выдерживала направление, но на высоте 750 – 1000 метров перевертывалась и падала в море.
Мы поняли, что у системы управления недостаточно мощи противостоять аэродинамическим силам. Когда дул северо-восточный ветер со скоростью 8 метров в секунду, ракета с самого старта была обречена.
Мы вели расчеты и проводили испытания. Выяснилось, что даже при боковом ветре 3,6 метра в секунду система была слишком слаба, чтобы восстановить равновесие и предотвратить отклонение ракеты от продольной оси. Не поспевали реагировать и рули управления. Контрольное устройство развивало недостаточное давление за период в 2,8 секунды. Мы должны были, если получится, увеличить его в десять раз и, соответственно, скорость реакции рулей.
Когда во второй половине дня мы на катерах вышли в устье Пене, уже начинало темнеть. Усилился ледяной северо-западный ветер, высокие черные волны перекатывались через палубу и захлестывали надстройки. За пеленой снега с дождем почти ничего не было видно. Мы были усталыми и измотанными – но надежда нас не покинула. Несмотря на все неудачи, мы продолжали хранить уверенность в грядущих успехах.
Последующие дни и недели были посвящены дискуссиям, которые проходили в конференц-зале конструкторского корпуса экспериментальной станции сухопутных войск. Нам предстояло определить, каким должен быть следующий шаг. Наконец мы приняли решение оставить работу над «А-3» и, прежде чем продолжить создание «А-4», заняться новой ракетой, «А-5». Она получила в свое распоряжение испытанный ракетный двигатель с «А-3», но диаметру новой ракеты предстояло увеличиться на 10 сантиметров, хотя общая длина ее осталась той же самой. Кроме того, ракета имела принципиально новую систему управления. Мы не предполагали, что «IKreiselgerate» в ближайшем будущем успеет модернизировать ее. Поэтому для начала мы решили установить более мощную технику производства фирмы «Сименс», которая была создана всего несколько месяцев назад. Кроме того, ракета имела приемное устройство, которое получало сигналы для отсечки топлива и выброса парашюта. Была улучшена и поверхность хвостовых стабилизаторов, которые в соответствии с данными последних испытаний в аэродинамической трубе стали короче.
Хвостовое оперение уже не имело круговой антенны, но стабилизаторы стали шире, и они под углом выходили из-под дюз. Новая конструкция основывалась на следующих соображениях: «А-3» и «А-5» имели один и тот же двигатель, и давление газов на выходе составляло одну атмосферу, что соответствовало давлению воздуха на уровне моря. Но мы рассчитывали достичь куда больших высот. Давление воздуха на них соответственно уменьшалось, и выброс обретал конусообразную форму. В результате старые стабилизаторы старой конструкции могли заняться пламенем. Более того, поверхность новых стабилизаторов встречала меньшее сопротивление воздуха, чем у старых, и таким образом мы предполагали достичь скорости звука.
Надежность «А-5» с новыми хвостовыми поверхностями была проверена под наблюдением доктора Шримера сначала в аэродинамической трубе авиастроительной фирмы Цеппелина в Фридрихсгафене, а потом еще раз – в сверхзвуковой трубе в Ахене. После этого начался последний этап работы над «А-5», и через несколько недель в мастерских Пенемюнде на свет появился первый экспериментальный образец.
Главным образом я старался сократить период между запусками малой экспериментальной серии и отдал приказ, чтобы производство «А-5» выросло до десяти образцов в месяц. Мы продолжали надеяться, что эти ракеты смогут преодолеть звуковой барьер. Основной вопрос был в том, смогут ли растущее сопротивление воздуха и смещение центра тяжести вызвать такую мощную вибрацию, от которой ракета разлетится на куски. В то время еще не проводилось никаких испытаний в аэродинамической трубе даже на звуковой скорости и ни один корпус со стабилизаторами не мог обрести надежность в полете на «сверхзвуке» без того, чтобы не разрушиться. Нам оставалось лишь сбрасывать модели «А-5» с самолета на большой высоте и смотреть, что произойдет.
Мы сделали несколько надежных металлических моделей диаметром примерно 20 сантиметров и длиной 1,5 метра. Весили они около 250 килограммов и несли несколько типов хвостового оперения. Мы снабдили их дымовыми шашками и фальшфейерами. В сентябре 1938 года начались эксперименты по сбросу этих моделей с высоты 6000 метров, куда нас доставлял «Не-111». Траектория полета фиксировалась фото– и кинотеодолитами. На высоте около 900 метров «бомба» достигала максимальной скорости – 1200 километров в час, что превышало скорость звука.
Результат нас устроил. Ни разу размах вибраций не превышал 5 градусов. Кроме того, мы разработали тормозной парашют, который открывается на пике траектории, если скорость ракеты не превышает 400 километров в час. Парашют был способен, оставаясь целым, сбрасывать эту скорость до 145 километров в час. Авиационный исследовательский институт графа Цеппелина в Штутгарте создал для нас ленточный парашют. Мы снабдили «А-5» двумя парашютами: одним ленточным для торможения и одним большим для поддержки, который после торможения спокойно опускал ракету на землю на скорости 4,5 метра в секунду. Нам была нужна уверенность, что ракета не разлетится при столкновении с землей или водной поверхностью, дабы, найдя ее неповрежденной, мы в случае неудачи могли бы определить ее причину.
Мы повторяли эксперименты, сбрасывая с самолета модели ракет, но на этот раз со встроенными парашютами.
Недавно пришедший к нам техник-чертежник в Куммерсдорфе предложил использовать графитовые газовые рули вместо дорогих молибденовых. Доктор Тиль принял это предложение и провел несколько успешных испытаний. Цена за набор рулей снизилась со 150 марок до 1,5 марки, и на «А-5» был поставлен графит.
Сборка ракеты много раз откладывалась, потому что не был готов механизм управления. На испытательном стенде номер 4 в Пенемюнде, который представлял собой точную копию большого испытательного стенда в Куммерсдорфе, постоянно проверялись отдельные компоненты системы автопилотирования, пока горели двигательные установки. Производителям отсылались предложения по их улучшению, исправления вносились, снова испытывались, оборудование непрестанно совершенствовалось. Но летом 1938 года мы решили больше не ждать последней модели автопилота, а осенью запустить с Грейфсвалдер-Ойе четыре модели «А-5» – пока без системы управления, но проверить в полете, насколько ракета стабильно держится на курсе. Парашюты не использовались.
На этих испытаниях боковой ветер был куда слабее. Случались небольшие отклонения, но ракеты почти вплотную подошли к скорости звука и достигли высоты 5 метров. Они упали в море и были потеряны, но в целом нас устроила неизменная стабильность в полете «А-5».
То и дело возникали новые идеи по улучшению хвостового оперения. Примерно до конца 1939 года наша воздушная труба оставалась в бездействии. Тем не менее мы сочли необходимым проверить на открытом воздухе траектории, разработанные на базе предыдущих испытаний в аэродинамической трубе. Ведь в полете могли возникнуть явления, которых мы не замечали в трубе. Соответственно в Пенемюнде были намечены запуски по полной программе моделей с различными типами хвостового оперения. У нас было много маленьких моделей работы Гельмута Вальтера из Киля, в которых соблюдались все пропорции «А-5» и был тот же центр тяжести. Двигатель этих маленьких ракет работал на перекиси водорода. Они имели диаметр 20 сантиметров, 1,5 метра в длину, весили 27 килограммов и могли нести 20 килограммов перекиси водорода. Полное сгорание горючего занимало пятнадцать секунд и развивало тягу 120 килограммов.
Ракетное топливо под давлением проходило через смесь калия и соли марганцевой кислоты, которая действовала как катализатор. 85-процентный раствор перекиси водорода, разлагаясь, выделял перегретый пар и кислород. Реакция этой смеси газов, которая вылетала из дюз со скоростью примерно 1000 метров в секунду, и давала ракете движущую силу.
В марте 1939 года в заливе Пенемюнде, а позже на Грейфсвалдер-Ойе начались испытания. Они дали графики полетных качеств разных моделей, оборудованных различным хвостовым оперением. Как правило, эти модели запускались с направляющих длиной несколько метров, но некоторые, чтобы было легче наблюдать, сохраняют ли они стабильность в полете, – прямо со стартового стола, без помощи направляющих. Результаты были практически одни и те же.
Двигатели Вальтера, несмотря на свой малый коэффициент полезного действия, привлекали нас своей дешевизной, простотой и легкостью обслуживания в ходе долгих серий испытательных запусков моделей.
Стало ясно, что лучшая конструкция хвостового оперения – та, что в ходе продувок в аэродинамической трубе была предназначена для «А-5».
По сравнению с конструкцией «А-3» она была короче и шире, но значительно тоньше, чем было принято в практике авиастроения. Если бы мы просто использовали обыкновенный тип хвостового оперения, применяющийся в авиации, то на больших скоростях, которых мы достигали, и на больших углах атаки воздушный поток превратился бы в турбулентные завихрения. Соответственно было бы невозможно контролировать стабильность полета. Тем самым мы должны были идти своим путем.
Всем экспериментальным моделям была свойственна тенденция отклоняться под давлением ветра. Они все время демонстрировали некоторый угол вращения вокруг продольной оси. Мы сталкивались с этим почти каждый раз. Преодолев приличное расстояние в ходе прямого и ровного полета, они начинали вилять. Мы пришли к выводу, что вращение модели вокруг своей продольной оси наконец входит в резонанс с колебаниями модели вокруг своей поперечной оси.
Были две возможности избежать этого недостатка: то ли устранить тенденцию к вращению вокруг продольной оси путем установки соответствующего контрольного оборудования или же, используя небольшие, простые по конструкции модели, заставить ракету так быстро вращаться вокруг продольной оси, чтобы иные колебания не оказывали на нее воздействия.
С самого начала наших экспериментов с контрольным оборудованием больших ракет мы имели в виду первую возможность. Любой ценой мы должны были удержать ракету от вращения вокруг продольной оси во время «силового» участка траектории. У «А-4» внутренних рулей оказалось недостаточно для этой цели на второй трети этого участка траектории. Нам пришлось добавлять дополнительные внешние воздушные стабилизаторы, чтобы надежно противостоять моменту вращения.
В конце октября 1939 года на Грейфсвалдер-Ойе началась новая серия испытаний. Тем временем остров разительно изменился. Появились жилые помещения. Развернувшись фасадом к северу, стояло длинное массивное здание измерительного корпуса, ослепительно сияя на солнце белизной. Тут же были мастерские, отсек осциллографии и рабочие кабинеты. На плоскую крышу здания вела наружная лестница. Были проложены дороги с бетонным покрытием, возведены бетонные бункеры для наблюдений и широкие бетонные пандусы. Подмостки, прикрытые навесом, были заменены рабочей башней, обшитой металлическими листами, которая могла приближаться вплотную к ракете и принимать наклонное положение. Чтобы доставить на стартовую позицию ракету, выкрашенную в яркие желтые и красные цвета, ракету с помощью талей и полиспастов подтягивали к опустившейся башне и посредством блоков опускали на стартовую позицию, которая размещалась точно под центром башни.
Вращающиеся фототеодолиты дополнялись киносъемкой, которая велась с башен. Все важнейшие точки острова соединялись паутиной кабелей, которые обеспечивали освещение, телефонную связь, систему измерений и подачу энергии. Палатки, в которых складировалось имущество, уступили место большим ангарам, крытых листами ребристого железа. Подводные кабели связывали остров с пунктами измерений на Рюгене и с такими же точками на северной и южной оконечностях острова Узедом.
Предстояло запустить три ракеты: две вертикально, а третью – под наклоном. На них стояла система управления производства «Сименс». Ярким солнечным днем поздней осени первая ракета взмыла со стартового стола и прошла над безмятежно синим морем. Она вертикально поднималась в лазурное небо, не отклоняясь от вертикальной оси и покачиваясь под ветром. Она неуклонно поднималась все выше и выше и, держась на курсе, шла все быстрее и быстрее.
У нас болела шея, когда мы, задирая голову, смотрели вверх, следя за траекторией. Ракета достигла высоты 3 километра, 4 километра, 5 километров и продолжала подниматься. На высоте примерно 8 километров, после сорока пяти секунд работы двигательной установки, баки опустели, горение прекратилось, и полет приблизился к завершению. Но по инерции ракета продолжала подниматься.
Наконец она достигла высшей точки полета и стала медленно наклоняться. В этот момент фон Браун нажал кнопку, посылая радиосигнал на выброс парашюта, и над сверкающим на солнце корпусом ракеты распустилось небольшое белое облачко – вышел тормозной парашют. Точно через две секунды фон Браун нажал другую кнопку, сигнал которой высвободил большой основной парашют.
Ракета, которая после всех этих маневров теперь весила примерно 900 килограммов, бесшумно пробив пелену облаков, плавно шла к земле. Легкий восточный ветер нес ее к гавани, и через несколько минут она, взметнув пенный фонтан брызг, опустилась в воду с внешней стороны мола и вынырнула хвостовой частью кверху. Пустые баки могли держать ее на воде чуть ли не два часа.
Наш катер тут же вышел из гавани, и через полчаса ракету, чей ярко окрашенный корпус легко можно было разглядеть на фоне темных волн, доставили на берег.
Второй запуск на следующий день дал почти такие же результаты. Ракету извлекли из воды в нескольких сотнях метров от места первого падения.
Но мы все еще не спешили обмениваться поздравлениями. Только последнее испытание могло дать ответ на главный вопрос, то есть удалось ли вести ракету точно по вычисленной траектории.
Оси гироскопа, который до определенного мгновения держал ракету вертикально, предстояло, подчинившись заранее установленному часовому механизму, медленно наклоняться в направлении мишени. Оборудованию системы управления предназначалось устранять тенденцию к отклонению от направления полета, которую четко выдерживала в полете ось гироскопа.
Эту процедуру, которая обеспечивала наклон, необходимый для стрельбы на большие расстояния, надо было четко соблюдать. Ось одного из гироскопов электрическим или механическим способом отклонялась в направлении цели. Механизм управления ракетой с помощью рулей держал продольную ось ракеты параллельно оси гироскопа. Таким образом, ракета не могла бесконечно продолжать вертикальный подъем, а шла по направлению, куда в нужный момент смещалась медленно двигавшаяся ось гироскопа. В результате движение шло по дуге.
При третьем старте ракета пошла вертикально, но через несколько секунд стала очень постепенно отклоняться от линии крутого подъема. Мы часто проверяли ход этой процедуры во время статических испытаний на стендах и теперь с большим возбуждением ждали проверки ее на практике. В целом эксперимент оказался успешным. После четырех секунд вертикального подъема нос ракеты стал медленно отклоняться в восточную сторону. Она пересекла Ойе и, набирая скорость, заложила высокую дугу над морем. В высшей точке траектории, примерно в 6,5 километра от места старта и на высоте 4 километра, был выпущен парашют. Ракета снова медленно опустилась с неба в волны Балтийского моря. Она тоже была найдена.
Стараясь добиться полного сгорания топлива прежде, чем оно достигнет дюз, мы удлинили камеру сгорания. Анализ газов реактивной струи доказал, что мы были правы. Но в целом работа двигателя не улучшилась. До сих пор мы подавали под сильным давлением навстречу друг другу слишком плотную струю топлива и кислорода. Жесткий контакт испарял их, и сгорание смеси происходило по всей длине камеры, хотя в разных местах ее смесь обладала разной консистенцией. То есть горение не было однородным, и мы не могли предотвратить прогорание стенок камеры. Каждая ее новая конструкция страдала тем же пороком.
Я предложил, что мы должны достичь очень высокого уровня распыления – чуть ли не до атомов – отдельных частей горючей смеси, которая и будет поджигаться после смешивания. И в том случае, если будет правильно подобран состав смеси, это позволит ускорить горение, уменьшить длину камеры сгорания и улучшить работу двигателя в целом.
Доктор Тиль принялся разрабатывать эту идею. Он нашел способ использования специальных центробежных форсунок. Через несколько дней он продемонстрировал свою систему зажигания, и я убедился, что он нашел решение проблемы. Он предоставил ее для исследований инженерным колледжам и институтам и в то же время приспособил ее для 1,5-тонного двигателя. Через год работы ему удалось уменьшить длину камеры сгорания от почти 1,8 метра до 0,3 метра. Теоретически максимальная скорость выброса газов могла достигать 2250 метров в секунду. Таким образом мы добились заметных успехов в конструировании двигательной установки.
Но одна проблема продолжала доставлять нам серьезную головную боль. Улучшенное сгорание вызывало рост температуры, охлаждающая рубашка выходила из строя, и мы опять сталкивались со старыми проблемами охлаждения. Я предложил придать коническую форму той цилиндрической части камеры сгорания, где в нее входили дюзы. Эксперимент оказался успешным, и в этом месте стенки камеры больше не прогорали.
1,5-тонная камера сгорания давала прекрасные результаты, даже когда мы ждали максимальных показателей в 16 килограммов на квадратный сантиметр. Мы не собирались превышать эти пределы. Мы, конечно, знали, что можем довести давление до 52 килограммов на квадратный сантиметр, но такого рода повышение давления не влекло за собой заметного улучшения работы двигателя. При этом оно требовало соответствующего увеличения веса мотора и баков. Недостатки сводили на нет преимущества. Так что мы предпочитали поддерживать давление в камере сгорания на уровне 16 килограммов на квадратный сантиметр.
Вскоре доктор Тиль сконструировал 4,5-тонный двигатель. Три головки впрыскивания с 1,5-тонной камеры он, меняя их расположение, разместил над камерой сгорания. Новый подход принес успех, обеспечив высокие технические характеристики работы.
Тем не менее время от времени двигатель все же прогорал – или в разных точках стенок, или в месте входа форсунок. Инженер Пюльман, коллега доктора Тиля, внес дельное предложение. А что, если проложить слой изоляции между стенками и жаром камеры сгорания? Если оросить ее внутренние стенки спиртом, то он, конечно, испарится и сгорит, но температура этого слоя никогда не будет равна той, что существует внутри камеры. Так появилась на свет охлаждающая пленка. Большое количество крохотных отверстий у наиболее уязвимых частей под небольшим давлением подавали к ним спирт. Отверстия в стенках заполнялись металлом Вуда, который тут же плавился, едва только появлялось пламя, обеспечивая доступ охлаждающему спирту.
Наконец мы впервые добились надежной работы.
Когда мы позже обсуждали конструкцию и систему зажигания 25-тонного двигателя для «А-4», фон Браун предложил разместить восемнадцать однотипных форсунок в головной части камеры. Все восемнадцать, созданные доктором Тилем для 1,5-тонной камеры, были размещены в два концентрических круга. Так мы создали систему зажигания для большой камеры, которая доставила нам много хлопот. Во время огневых испытаний первой большой камеры, которые прошли весной 1939 года на испытательном стенде номер 1 в Пенемюнде, она имела эту систему.
В Куммерсдорфе доктор Тиль первым рискнул использовать для стенок камеры сваренные стальные листы толщиной 25 миллиметров вместо алюминия, который ранее шел в ход исключительно для больших камер. Он начал экспериментировать с ними, проверяя и в барокамере и на сопротивляемость высокому давлению в камере сгорания. Вместе с ним работали первоклассные инженеры, среди которых были такие специалисты, как Шлурике и Пюльман. Они оказывали ему большую помощь практическими советами.
Работать с доктором Тилем было нелегко. Он всецело отдавался работе, но был исключительно честолюбив и озабочен, ценят ли его по заслугам. Он ждал высоких оценок со стороны начальства и требовал от коллег полной преданности делу. Мне не раз приходилось сглаживать трения между ними.
В мае 1937 года мы смогли перевести в Пенемюнде большую часть сотрудников из Куммерсдорфа, число которых уже приближалось к сотне. Но испытательные стенды в Пенемюнде еще не были готовы к работе. Поэтому доктор Тиль, как глава отдела двигательных установок, в компании пяти ассистентов и нескольких механиков оставался в Куммерсдорфе. Лишь летом 1940 года он появился в Пенемюнде, где и возглавил все экспериментальные работы.
А тем временем нам повезло обзавестись для нашего проекта еще одной очень хорошей головой. В разговорах со мной фон Браун снова и снова подчеркивал, как важно иметь аэродинамическую трубу конструкции доктора Херманна для испытаний на «сверхзвуке». Я соглашался, но меня пугала ее стоимость – не менее 300 тысяч марок. Я обладал немалым опытом строительства, чтобы понимать: удержаться в этих пределах ни в коем случае не удастся, особенно если за дело возьмется фон Браун. Такая аэродинамическая труба обойдется, скорее всего, в миллион марок.
В конце сентября 1936 года, когда доктор Херманн наконец сообщил из Ахена, что испытания в аэродинамической трубе доказали стабильность хвостовых стабилизаторов третьей модели «А-3», я все же решил строить собственную трубу, сколько бы она ни стоила. Повидавшись с Бекером, я изложил ему свой замысел, особо подчеркнув, что такая конструкция нам жизненно необходима. Он спросил, сколько это может стоить. Когда я назвал сумму, он посерьезнел. Наконец согласился, но поставил условие: как минимум, еще один отдел из двенадцати в управлении вооружений сухопутных войск должен проявить интерес к возведению такой аэродинамической трубы и согласиться использовать ее. Я решил, что добиться такого согласия для меня будет несложно. Я был твердо убежден, что использование сверхзвуковой аэродинамической трубы позволит свести к абсолютному минимуму время, потраченное на метод проб и ошибок. Ведь на его основе работали и баллистики и авиаторы, которым позарез была нужна аэродинамическая труба.
Но при встрече с руководителями этих отделов я не услышал ничего, кроме отказов. Даже отдел баллистики и боеприпасов не проявил интереса, чтобы у отдела вооружений сухопутных войск появилась собственная аэродинамическая труба. Они не изменили своего отношения, даже когда я пообещал, что испытания в трубе помогут увеличить дальность стрельбы обыкновенного орудия самое малое на 20 процентов лишь за счет изменения формы снаряда.
Наконец остался единственный отдел, куда мне предстояло зайти, – зенитной артиллерии. Я знал его начальника. Именно он и оказал мне поддержку, в которой я так нуждался. Бекер согласился сотрудничать, и проект пенемюндской сверхзвуковой аэродинамической трубы, которая, предполагалось, по своим размерам и мощности станет самой эффективной в мире, начал обретать очертания в лесах острова Узедом. Нам удалось убедить доктора Херманна, и 1 апреля 1937 года он присоединился к нам.
Хотя данные, которые он сообщил нам в конце сентября 1936 года, дали возможность ускорить конструирование и строительство «А-3», прошел год, прежде чем мы смогли провести настоящие «огневые испытания». Наше время целиком было занято статическими испытаниями, улучшениями и проверками клапанов, проверками собранной ракеты с системой управления и без нее, испытаниями парашютов, созданием молибденовых рулей управления, установкой направляющих и подготовкой на Ойе.
Наконец к декабрю 1937 года мы были готовы к запуску «А-3», но… результатом наших лет работы стал полный провал.
В чем же крылась ошибка? Отчеты очевидцев из числа сотрудников резко противоречили друг другу. Каждый видел что-то совершенно иное. Мы решили рискнуть и провести второй запуск. С маяка я наблюдал, как вторая ракета оторвалась от земли. И все повторилось. Вскоре после старта ракета заметно отклонилась от продольной оси, повернула по ветру и, поднявшись на несколько сотен метров, выкинула парашют. Горение в двигателе прекратилось, и ракета упала в море рядом с крутым восточным берегом острова.
Изучая собранные обломки, мы никак не могли определить причину неудачи. Может, все дело было в парашюте? Какая-то ошибка в его выбросе?
Мы решили снять парашют со следующих двух ракет. И тут на остров внезапно спустился туман такой густой, что в паре шагов ничего не было видно. Он висел несколько дней. Сидя в гостинице, мы часами вели дискуссии. У каждого была своя собственная теория. Наконец я принял решение, что мы должны исключать возможные причины неудачи одну за одной. Начиная с парашюта.
Но вот свежий ветер разогнал туман. Сводки погоды сообщали, что в ближайшие несколько дней могут быть дожди, снег, сильный ветер и внезапное похолодание. Приходилось спешить. Но и результаты следующих двух запусков были не лучше. Сразу же после старта ракета, изо всех сил сопротивляясь порывам ветра, как-то еще выдерживала направление, но на высоте 750 – 1000 метров перевертывалась и падала в море.
Мы поняли, что у системы управления недостаточно мощи противостоять аэродинамическим силам. Когда дул северо-восточный ветер со скоростью 8 метров в секунду, ракета с самого старта была обречена.
Мы вели расчеты и проводили испытания. Выяснилось, что даже при боковом ветре 3,6 метра в секунду система была слишком слаба, чтобы восстановить равновесие и предотвратить отклонение ракеты от продольной оси. Не поспевали реагировать и рули управления. Контрольное устройство развивало недостаточное давление за период в 2,8 секунды. Мы должны были, если получится, увеличить его в десять раз и, соответственно, скорость реакции рулей.
Когда во второй половине дня мы на катерах вышли в устье Пене, уже начинало темнеть. Усилился ледяной северо-западный ветер, высокие черные волны перекатывались через палубу и захлестывали надстройки. За пеленой снега с дождем почти ничего не было видно. Мы были усталыми и измотанными – но надежда нас не покинула. Несмотря на все неудачи, мы продолжали хранить уверенность в грядущих успехах.
Последующие дни и недели были посвящены дискуссиям, которые проходили в конференц-зале конструкторского корпуса экспериментальной станции сухопутных войск. Нам предстояло определить, каким должен быть следующий шаг. Наконец мы приняли решение оставить работу над «А-3» и, прежде чем продолжить создание «А-4», заняться новой ракетой, «А-5». Она получила в свое распоряжение испытанный ракетный двигатель с «А-3», но диаметру новой ракеты предстояло увеличиться на 10 сантиметров, хотя общая длина ее осталась той же самой. Кроме того, ракета имела принципиально новую систему управления. Мы не предполагали, что «IKreiselgerate» в ближайшем будущем успеет модернизировать ее. Поэтому для начала мы решили установить более мощную технику производства фирмы «Сименс», которая была создана всего несколько месяцев назад. Кроме того, ракета имела приемное устройство, которое получало сигналы для отсечки топлива и выброса парашюта. Была улучшена и поверхность хвостовых стабилизаторов, которые в соответствии с данными последних испытаний в аэродинамической трубе стали короче.
Хвостовое оперение уже не имело круговой антенны, но стабилизаторы стали шире, и они под углом выходили из-под дюз. Новая конструкция основывалась на следующих соображениях: «А-3» и «А-5» имели один и тот же двигатель, и давление газов на выходе составляло одну атмосферу, что соответствовало давлению воздуха на уровне моря. Но мы рассчитывали достичь куда больших высот. Давление воздуха на них соответственно уменьшалось, и выброс обретал конусообразную форму. В результате старые стабилизаторы старой конструкции могли заняться пламенем. Более того, поверхность новых стабилизаторов встречала меньшее сопротивление воздуха, чем у старых, и таким образом мы предполагали достичь скорости звука.
Надежность «А-5» с новыми хвостовыми поверхностями была проверена под наблюдением доктора Шримера сначала в аэродинамической трубе авиастроительной фирмы Цеппелина в Фридрихсгафене, а потом еще раз – в сверхзвуковой трубе в Ахене. После этого начался последний этап работы над «А-5», и через несколько недель в мастерских Пенемюнде на свет появился первый экспериментальный образец.
Главным образом я старался сократить период между запусками малой экспериментальной серии и отдал приказ, чтобы производство «А-5» выросло до десяти образцов в месяц. Мы продолжали надеяться, что эти ракеты смогут преодолеть звуковой барьер. Основной вопрос был в том, смогут ли растущее сопротивление воздуха и смещение центра тяжести вызвать такую мощную вибрацию, от которой ракета разлетится на куски. В то время еще не проводилось никаких испытаний в аэродинамической трубе даже на звуковой скорости и ни один корпус со стабилизаторами не мог обрести надежность в полете на «сверхзвуке» без того, чтобы не разрушиться. Нам оставалось лишь сбрасывать модели «А-5» с самолета на большой высоте и смотреть, что произойдет.
Мы сделали несколько надежных металлических моделей диаметром примерно 20 сантиметров и длиной 1,5 метра. Весили они около 250 килограммов и несли несколько типов хвостового оперения. Мы снабдили их дымовыми шашками и фальшфейерами. В сентябре 1938 года начались эксперименты по сбросу этих моделей с высоты 6000 метров, куда нас доставлял «Не-111». Траектория полета фиксировалась фото– и кинотеодолитами. На высоте около 900 метров «бомба» достигала максимальной скорости – 1200 километров в час, что превышало скорость звука.
Результат нас устроил. Ни разу размах вибраций не превышал 5 градусов. Кроме того, мы разработали тормозной парашют, который открывается на пике траектории, если скорость ракеты не превышает 400 километров в час. Парашют был способен, оставаясь целым, сбрасывать эту скорость до 145 километров в час. Авиационный исследовательский институт графа Цеппелина в Штутгарте создал для нас ленточный парашют. Мы снабдили «А-5» двумя парашютами: одним ленточным для торможения и одним большим для поддержки, который после торможения спокойно опускал ракету на землю на скорости 4,5 метра в секунду. Нам была нужна уверенность, что ракета не разлетится при столкновении с землей или водной поверхностью, дабы, найдя ее неповрежденной, мы в случае неудачи могли бы определить ее причину.
Мы повторяли эксперименты, сбрасывая с самолета модели ракет, но на этот раз со встроенными парашютами.
Недавно пришедший к нам техник-чертежник в Куммерсдорфе предложил использовать графитовые газовые рули вместо дорогих молибденовых. Доктор Тиль принял это предложение и провел несколько успешных испытаний. Цена за набор рулей снизилась со 150 марок до 1,5 марки, и на «А-5» был поставлен графит.
Сборка ракеты много раз откладывалась, потому что не был готов механизм управления. На испытательном стенде номер 4 в Пенемюнде, который представлял собой точную копию большого испытательного стенда в Куммерсдорфе, постоянно проверялись отдельные компоненты системы автопилотирования, пока горели двигательные установки. Производителям отсылались предложения по их улучшению, исправления вносились, снова испытывались, оборудование непрестанно совершенствовалось. Но летом 1938 года мы решили больше не ждать последней модели автопилота, а осенью запустить с Грейфсвалдер-Ойе четыре модели «А-5» – пока без системы управления, но проверить в полете, насколько ракета стабильно держится на курсе. Парашюты не использовались.
На этих испытаниях боковой ветер был куда слабее. Случались небольшие отклонения, но ракеты почти вплотную подошли к скорости звука и достигли высоты 5 метров. Они упали в море и были потеряны, но в целом нас устроила неизменная стабильность в полете «А-5».
То и дело возникали новые идеи по улучшению хвостового оперения. Примерно до конца 1939 года наша воздушная труба оставалась в бездействии. Тем не менее мы сочли необходимым проверить на открытом воздухе траектории, разработанные на базе предыдущих испытаний в аэродинамической трубе. Ведь в полете могли возникнуть явления, которых мы не замечали в трубе. Соответственно в Пенемюнде были намечены запуски по полной программе моделей с различными типами хвостового оперения. У нас было много маленьких моделей работы Гельмута Вальтера из Киля, в которых соблюдались все пропорции «А-5» и был тот же центр тяжести. Двигатель этих маленьких ракет работал на перекиси водорода. Они имели диаметр 20 сантиметров, 1,5 метра в длину, весили 27 килограммов и могли нести 20 килограммов перекиси водорода. Полное сгорание горючего занимало пятнадцать секунд и развивало тягу 120 килограммов.
Ракетное топливо под давлением проходило через смесь калия и соли марганцевой кислоты, которая действовала как катализатор. 85-процентный раствор перекиси водорода, разлагаясь, выделял перегретый пар и кислород. Реакция этой смеси газов, которая вылетала из дюз со скоростью примерно 1000 метров в секунду, и давала ракете движущую силу.
В марте 1939 года в заливе Пенемюнде, а позже на Грейфсвалдер-Ойе начались испытания. Они дали графики полетных качеств разных моделей, оборудованных различным хвостовым оперением. Как правило, эти модели запускались с направляющих длиной несколько метров, но некоторые, чтобы было легче наблюдать, сохраняют ли они стабильность в полете, – прямо со стартового стола, без помощи направляющих. Результаты были практически одни и те же.
Двигатели Вальтера, несмотря на свой малый коэффициент полезного действия, привлекали нас своей дешевизной, простотой и легкостью обслуживания в ходе долгих серий испытательных запусков моделей.
Стало ясно, что лучшая конструкция хвостового оперения – та, что в ходе продувок в аэродинамической трубе была предназначена для «А-5».
По сравнению с конструкцией «А-3» она была короче и шире, но значительно тоньше, чем было принято в практике авиастроения. Если бы мы просто использовали обыкновенный тип хвостового оперения, применяющийся в авиации, то на больших скоростях, которых мы достигали, и на больших углах атаки воздушный поток превратился бы в турбулентные завихрения. Соответственно было бы невозможно контролировать стабильность полета. Тем самым мы должны были идти своим путем.
Всем экспериментальным моделям была свойственна тенденция отклоняться под давлением ветра. Они все время демонстрировали некоторый угол вращения вокруг продольной оси. Мы сталкивались с этим почти каждый раз. Преодолев приличное расстояние в ходе прямого и ровного полета, они начинали вилять. Мы пришли к выводу, что вращение модели вокруг своей продольной оси наконец входит в резонанс с колебаниями модели вокруг своей поперечной оси.
Были две возможности избежать этого недостатка: то ли устранить тенденцию к вращению вокруг продольной оси путем установки соответствующего контрольного оборудования или же, используя небольшие, простые по конструкции модели, заставить ракету так быстро вращаться вокруг продольной оси, чтобы иные колебания не оказывали на нее воздействия.
С самого начала наших экспериментов с контрольным оборудованием больших ракет мы имели в виду первую возможность. Любой ценой мы должны были удержать ракету от вращения вокруг продольной оси во время «силового» участка траектории. У «А-4» внутренних рулей оказалось недостаточно для этой цели на второй трети этого участка траектории. Нам пришлось добавлять дополнительные внешние воздушные стабилизаторы, чтобы надежно противостоять моменту вращения.
В конце октября 1939 года на Грейфсвалдер-Ойе началась новая серия испытаний. Тем временем остров разительно изменился. Появились жилые помещения. Развернувшись фасадом к северу, стояло длинное массивное здание измерительного корпуса, ослепительно сияя на солнце белизной. Тут же были мастерские, отсек осциллографии и рабочие кабинеты. На плоскую крышу здания вела наружная лестница. Были проложены дороги с бетонным покрытием, возведены бетонные бункеры для наблюдений и широкие бетонные пандусы. Подмостки, прикрытые навесом, были заменены рабочей башней, обшитой металлическими листами, которая могла приближаться вплотную к ракете и принимать наклонное положение. Чтобы доставить на стартовую позицию ракету, выкрашенную в яркие желтые и красные цвета, ракету с помощью талей и полиспастов подтягивали к опустившейся башне и посредством блоков опускали на стартовую позицию, которая размещалась точно под центром башни.
Вращающиеся фототеодолиты дополнялись киносъемкой, которая велась с башен. Все важнейшие точки острова соединялись паутиной кабелей, которые обеспечивали освещение, телефонную связь, систему измерений и подачу энергии. Палатки, в которых складировалось имущество, уступили место большим ангарам, крытых листами ребристого железа. Подводные кабели связывали остров с пунктами измерений на Рюгене и с такими же точками на северной и южной оконечностях острова Узедом.
Предстояло запустить три ракеты: две вертикально, а третью – под наклоном. На них стояла система управления производства «Сименс». Ярким солнечным днем поздней осени первая ракета взмыла со стартового стола и прошла над безмятежно синим морем. Она вертикально поднималась в лазурное небо, не отклоняясь от вертикальной оси и покачиваясь под ветром. Она неуклонно поднималась все выше и выше и, держась на курсе, шла все быстрее и быстрее.
У нас болела шея, когда мы, задирая голову, смотрели вверх, следя за траекторией. Ракета достигла высоты 3 километра, 4 километра, 5 километров и продолжала подниматься. На высоте примерно 8 километров, после сорока пяти секунд работы двигательной установки, баки опустели, горение прекратилось, и полет приблизился к завершению. Но по инерции ракета продолжала подниматься.
Наконец она достигла высшей точки полета и стала медленно наклоняться. В этот момент фон Браун нажал кнопку, посылая радиосигнал на выброс парашюта, и над сверкающим на солнце корпусом ракеты распустилось небольшое белое облачко – вышел тормозной парашют. Точно через две секунды фон Браун нажал другую кнопку, сигнал которой высвободил большой основной парашют.
Ракета, которая после всех этих маневров теперь весила примерно 900 килограммов, бесшумно пробив пелену облаков, плавно шла к земле. Легкий восточный ветер нес ее к гавани, и через несколько минут она, взметнув пенный фонтан брызг, опустилась в воду с внешней стороны мола и вынырнула хвостовой частью кверху. Пустые баки могли держать ее на воде чуть ли не два часа.
Наш катер тут же вышел из гавани, и через полчаса ракету, чей ярко окрашенный корпус легко можно было разглядеть на фоне темных волн, доставили на берег.
Второй запуск на следующий день дал почти такие же результаты. Ракету извлекли из воды в нескольких сотнях метров от места первого падения.
Но мы все еще не спешили обмениваться поздравлениями. Только последнее испытание могло дать ответ на главный вопрос, то есть удалось ли вести ракету точно по вычисленной траектории.
Оси гироскопа, который до определенного мгновения держал ракету вертикально, предстояло, подчинившись заранее установленному часовому механизму, медленно наклоняться в направлении мишени. Оборудованию системы управления предназначалось устранять тенденцию к отклонению от направления полета, которую четко выдерживала в полете ось гироскопа.
Эту процедуру, которая обеспечивала наклон, необходимый для стрельбы на большие расстояния, надо было четко соблюдать. Ось одного из гироскопов электрическим или механическим способом отклонялась в направлении цели. Механизм управления ракетой с помощью рулей держал продольную ось ракеты параллельно оси гироскопа. Таким образом, ракета не могла бесконечно продолжать вертикальный подъем, а шла по направлению, куда в нужный момент смещалась медленно двигавшаяся ось гироскопа. В результате движение шло по дуге.
При третьем старте ракета пошла вертикально, но через несколько секунд стала очень постепенно отклоняться от линии крутого подъема. Мы часто проверяли ход этой процедуры во время статических испытаний на стендах и теперь с большим возбуждением ждали проверки ее на практике. В целом эксперимент оказался успешным. После четырех секунд вертикального подъема нос ракеты стал медленно отклоняться в восточную сторону. Она пересекла Ойе и, набирая скорость, заложила высокую дугу над морем. В высшей точке траектории, примерно в 6,5 километра от места старта и на высоте 4 километра, был выпущен парашют. Ракета снова медленно опустилась с неба в волны Балтийского моря. Она тоже была найдена.