Разъезд Тюра-Там, или Испытания «Сатаны»

Ковалёва же изначально включили во вновь созданную группу из нескольких опытных сотрудников отдела. Этой группе предстояло заниматься испытаниями новой межконтинентальной баллистической ракеты. Группа, знакомясь с тонкостями конструкции, отслеживала появление новых, более мощных, чем прежде, двигателей с первых линий на чертежах. Позже, когда чертежи материализовались в детали и сами двигатели, Ковалёва отправили в лабораторию огневых испытаний поработать на испытательном стенде.

Стенд представляет собой некое грандиозное сооружение на склоне оврага, образованного неказистым с виду ручьем, который, тем не менее, на картах Московской области обозначается как река, носящая привычное для уха русского человека название Химка.

Ручей вытекает из небольшого пруда, подпитываемого родниками и расположенного на территории предприятия у самой кромки леса. Пруд кишит карасями на редкость крупного калибра, но никто из сотрудников не решается посетить его с удочкой – двигатели, испытываемые на стенде, работают на жутко токсичных компонентах топлива.

До недавнего по историческим меркам времени чахлый с виду ручеёк расщеплял надвое реликтовый дубовый лес, в котором, судя по роману Алексея Толстого «Хождение по мукам», водились разбойники, и петлял через Тушино в сторону Москвы-реки. Петлял до тех пор, пока по его руслу не выкопали канал, названный именем столицы нашей родины.

Несмотря на свою невзрачность, Химка оказалась довольно-таки плодовитой на названия – дала имя городу и водохранилищу, вытекая из него рудиментарным отростком по краю бывшего Тушинского аэродрома.

Первые отечественные двигатели, прототипом которых были моторы немецкой ФАУ-2, работали на жидком кислороде и спирте, и долгожители предприятия по понятным причинам вспоминают те времена, как постоянный праздник. Позже спирт был заменен керосином. Знаменитые королевские «семерки», оснащенные химкинскими двигателями на компонентах жидкий кислород-керосин, вот уже более пятидесяти лет выводят на орбиту спутники и пилотируемые космические корабли.

Но применение жидкого кислорода для боевых ракет не обеспечивает постоянной готовности к пуску. Поэтому для них разрабатывались двигатели, работающие на более высококалорийном и высококипящем топливе: в качестве окислителя конструкторам приглянулись азотная кислота или азотный тетроксид, а в качестве горючего – гептил (несимметричный диметилгидразин).

Азотная кислота и азотный тетроксид в представлении не нуждаются – читатель в большинстве своем знаком с ними со школьной скамьи. Только на уроках химии он видел маленькие колбы, внушавшими уважение к себе одним лишь упоминанием об их агрессивном содержимом. Теперь же ему нужно только вообразить, что в стендовые емкости или баки ракеты заправлена не одна сотня тонн этого продукта, и станет понятно, насколько высокий профессионализм требуется как от создателей ракеты, так и от обслуживающего персонала.

Что же касается гептила, то необходимо подчеркнуть его чрезвычайно высокую токсичность – концентрация гептила в одну десятитысячную миллиграмма в одном литре воздуха – летальная доза для человека. К этому можно добавить всепроникающий и совершенно непереносимый запах тухлых яиц, который источается этим веществом. Кажется, будто запах сочится через стальные стенки абсолютно герметичных баков, стыков трубопроводов и уплотнений. Кстати, в баки ракеты «плеснули» при заправке тоже не одну сотню тонн гептила.

Наверное, будет справедливым отдать должное и тем людям, кто разработал и изготовил в промышленных масштабах материалы и сплавы для топливных баков, трубопроводов, уплотнений, работающих несколько десятилетий в агрессивной среде, создаваемой компонентами топлива. А также создателям поездов, обеспечивших безопасную перевозку ядовитых веществ по железным дорогам общего пользования на многие сотни и тысячи километров от заводов – производителей этих чрезвычайно опасных продуктов до стендов и стартовых позиций.

Всем тонкостям «общения» с «азоткой» и гептилом и следовало обучиться Ковалёву за время работы на стенде.

Стенды для огневых испытаний двигателей начали строить после войны с помощью немецких специалистов, работавших с Вернером фон Брауном над ракетой ФАУ-2. Американцам достался сам Вернер фон Браун, нам – непосредственные исполнители. И трудно сказать, кто выиграл больше. К тому же, можно признать, что мы оказались способными учениками.

Для немцев построили уютные коттеджи, называемые в то время финскими домиками, по правому берегу Химки неподалёку от стендов, ниже по течению, платили зарплату в два-три раза больше, чем советским рабочим и инженерам, безропотно жившим в бараках в абсолютной нищете.

Немцы внесли значительный вклад в создание советской школы ракетостроения – в конструкции двигателей и ракет, в культуру производства, в разработку уникальных материалов и средств измерений, создали методики расчетов и стендовых испытаний.

После того, как немцы уехали в свою Германию, стенды достраивались, перестраивались, сносились и строились вновь под новые компоненты топлива и более мощные двигатели.

К тому времени теоретическая база уже позволяла надежно спроектировать двигатель. С достаточной точностью выполнялся термодинамический расчет, определялось соотношение окислителя и горючего (стехиометрическое соотношение) взависимости от применяемых компонентов топлива, при котором обеспечивалось устойчивое горение в камере сгорания. Достоверно рассчитывались температуры пристеночного слоя и в центре камеры сгорания, давление, состав и парциальные давления газов, теплопередача и охлаждение камеры сгорания, потребные расходы компонентов через насосы и многое другое.

В принципе, вновь созданный таким образом двигатель выдавал параметры, заложенные в техническом задании на проектирование. Но при всём этом был одно «но»:

– Пока существуют ЖРД (жидкостные ракетные двигатели), будет существовать и высокая частота, – такой афоризм выдал однажды в «светской» беседе во время обеденного матча в домино талантливый расчетчик отдела лётных испытаний Коля Прядкин, опуская в копилку, как проигравший партию, свои кровные десять копеек.

Роль копилки исполнял раздвоенный стальной трубопровод, бесхитростно именуемый «штанами», по которому, в случае установки его на двигатель, один из компонентов топлива от насоса расходится к двум камерам сгорания.

После установки на обычный конторский стол в отделе лётных испытаний, трубопровод превратился в копилку, и «козлы» вместо того, чтобы на потеху остальным сотрудникам, бескорыстно блеять «по-козлиному» из-под стола, опускали монеты через щели в заваренных фланцах «штанов». По десять копеек с каждого проигравшего участника турнира.

Совершенно справедливо утверждается в детской песенке: «с голубого ручейка начинается река». Результатом же активной повседневной деятельности «козлистов» становились сто пятьдесят – двести рублей, страшно большие в те времена деньги, выгребаемые из «штанов» с периодичностью один раз в три-четыре месяца, перед праздниками, в те редкие моменты, когда из командировок возвращалось максимальное количество сотрудников отдела.

И отдел в полном составе, включая Заместителя главного конструктора по лётным испытаниям Виктора Сергеевича Радутного, демократично настроенного по случаю столь праздничного мероприятия, направлялся в парк Сокольники. В единственную московскую в меру заплёванную пивнушку, именуемую высокопарно «Пивным баром». Пивнушка имела радикальное отличие от других подобных заведений – в ней торговали чешским пивом «Пильзеньский праздрой».

Здесь не опускались до торговли «Жигулёвским» – пивом отечественного производства, стеклянная полулитровая кружка которого стоила в других забегаловках двадцать две копейки. Добавленные к этой цене три копейки гарантировали кружку высококачественного чешского пива.

По мере опустошения своего предшественника, за прилавок выкатывался очередной алюминиевый бочонок литров на пятьдесят, под страждущими взорами посетителей удалялась пломба, пробка вывинчивалась ловкими касательными ударами молотка по её расклёпанному краю. Вязкий отрывистый звук, сопровождавший этот процесс, удостоверял полную заправку бочонка к радости посетителей, истомившихся в предвкушении прохладной пенной горечи.

К первому занятому столу постепенно придвигались другие, освобождавшиеся от получивших удовлетворение посетителей. И вскоре передовая техническая мысль, запросто оперировавшая тройными интегралами и биквадратными уравнениями, с ощущением небывалой сплочённости всего коллектива единомышленников, в дружном порыве принималась наливаться, хмелея, заграничным напитком.

Заключались пари, и теперь молодой, подающий надежды, но засекреченный и потому не известный широкой общественности, ученый, словно в подтверждение старинной русской пословицы «на миру и смерть красна», мог запросто выпить четырнадцать кружек пива, увенчанных необыкновенно мелкой, густой и плотной пеной. А может и больше. Просто на этой цифре проигравшая сторона обычно сбивалась со счёта.

Понятно, что достаточно быстро такому количеству усвоенного пива требовался выход, с которым стандартные, реализованные в соответствии со строительными нормами и правилами, решения, имевшиеся в углу пивнушки, были не в состоянии справиться ввиду недостаточной пропускной способности.

– Наверное, тот тип, который проектировал эту «забегаловку» совсем не любит пиво, – комментировал складывающуюся ситуацию очередной созревший к выходу из-за стола.

Но первого же представителя прослойки между рабочим классом и трудовым крестьянством, то есть советского интеллигента, вынужденного прибегнуть к помощи кустов, густым кольцом окружавших пивнушку, поджидала опасность.

Как только он, пошатываясь и вдыхая запах, специфический до щекотки в ноздрях, прицеливался, чтобы пустить тугую, напористую струю точно под корень куста, на периферии его взгляда появлялся чей-то блестящий, слегка припорошенный пылью, сапог. Любитель пива, уличённый в нарушении общественного порядка, не имел сил прервать свою пронзительную радость, но и хозяин сапога понимающе дожидался окончания процесса, зная наперёд, что у клиента в кармане обязательно припасен казначейский билет достоинством в три рубля. В случае непредусмотрительности, клиент немедленно доставлялся в вытрезвитель, и на следующий день на предприятие уходила «телега» с образным описанием «подвигов», зачастую придуманных самими представителями власти или же действительно совершённых несчастным. Несчастным потому, что будь человек хоть семи пядей во лбу, поступление в отдел кадров предприятия документа о приводе в милицию означало если и не увольнение с работы, то уж точно закат карьеры.

Но в отделе лётных испытаний работали только предусмотрительные товарищи, поэтому на «разборе полётов», проводившемся на следующий день, потерь личного состава не отмечалось.

Справедливости ради надо сказать о том, что после «реанимации» никто из этих представителей передовой инженерной и теоретической мысли не верил, что всё, что происходило накануне в пивнушке и её ближайших окрестностях, происходило именно с ним.

Неформальное собрание, на котором в мельчайших деталях, подогревавших интерес женской составляющей отдела, по определению не принимавшей участия в «культурном походе», в атмосфере всеобщего веселья восстанавливалась картина вчерашнего мероприятия, постепенно переходило к рассмотрению производственных вопросов и заканчивалось спором на вполне научную тему – о природе «высокой частоты» и методах борьбы с ней.

Появление «высокой частоты» – высокочастотных колебаний давления при сгорании компонентов топлива в камере двигателя – штука совершенно непредсказуемая. «Высокая частота», входя в резонанс с собственными колебаниями отдельных элементов конструкции двигателя, почти мгновенно приводит их к разрушению или взрыву. Взрыв же ракетного двигателя, если он уже стоит на ракете, приводит к её неминуемой гибели, инициируя взрыв нескольких сотен тонн компонентов топлива в полёте или при падении машины на землю. Лучше в полёте. Обломки ракеты, по крайней мере, упадут в отведенный коридор, но стартовая позиция останется целой. А если взрыв, паче чаяния, произойдёт на старте, то будет уничтожены сложнейшие стартовые сооружения, иногда настолько грандиозные, что иной раз трудно поверить в то, что их создателем является человек.

На начальном этапе лётных испытаний так бывает со всеми ракетами. Но наибольший урон наносила в силу гигантских размеров ракета Н-1, предназначавшаяся для полётов на Луну. Взрыв более чем двух тысяч тонн компонентов топлива не только уничтожал всё, что было построено на старте, но, подобно миниатомному взрыву, в радиусе трёхсот – четырёхсот метров превращал песок в мелкодисперсную пыль.

Для того, чтобы достоверно определить, высокочастотные ли колебания становились причиной взрыва двигателя, испытатели должны «рыть землю», но найти кронштейны камер сгорания, с помощью которых камеры крепятся к раме двигателя. Если на кронштейнах есть следы «наклёпа», значит, двигатель навестила «высокая частота».

Но трудность создания ракетного двигателя заключается ещё и в том, что, добившись устойчивой работы камер сгорания в тех узких диапазонах, где удалось уйти от высокочастотных колебаний, необходимо ещё и обеспечить возможность регулирования давления в камерах, чтобы получить требуемые параметры полета ракеты.

Это намного усложняет процесс доводки двигателя. Для решения задачи приходится проводить сотни стендовых огневых испытаний – конструкторы опробируют головки камер сгорания с различным расположением форсунок, насыщением пристеночного слоя избытком того или иного компонента топлива, определяют зоны устойчивой работы по соотношению компонентов и давлению в камере.

Пока умные головы в отделах камер сгорания, турбонасосных агрегатов, агрегатов автоматики обдумывают очередные варианты конструкции, в лабораториях «проливают» водой дроссели, клапаны, насосы и пересчитывают результаты «проливок» на реальные компоненты топлива.

Отдел компоновки и увязки параметров двигателя координирует весь процесс доводки, выдает задание на изготовление следующего варианта того или иного опытного агрегета заводу, выпускавшему до войны самолеты ПС-84 («Дуглас DC – 3 Дакота»).

Одни детали и сборочные единицы двигателя можно сделать быстро, для изготовления других требуется значительное время. Для того, чтобы опытные двигатели выходили из сборочного цеха своевременно, такие трудоемкие элементы конструкции, как камеры сгорания или корпуса турбонасосных агрегатов начинают изготавливать заблаговременно, иногда за полгода до окончательной сборки двигателя.

Но пока завод делает детали, стендовые испытания идут полным ходом. По их результатам у конструкторов появляются всё новые и новые идеи, как добиться надежной работы мотора, и конструкторы должны вносить изменения в детали и сборочные единицы, находящиеся в данный момент в производстве, а иногда и на сборочном стапеле. Понятно, что требование конструкторов что-то поменять в почти готовом агрегате, вызывает страшное противодействие со стороны завода.

Вот и обязан начальник отдела компоновки Михаил Рувимович Гнесин не только анализировать результаты огневых испытаний или определять причину взрыва двигателя на стенде, но и особым чутьём предвидеть, составляя план заводу, какие элементы конструкции решат вдруг изменить конструкторские отделы.

Двигатель поступает на стенд, который был, как правило, частично разрушен предыдущим испытанием, особенно, если речь идет о начальном этапе огневых испытаний двигателя новой конструкции. К моменту поступления очередного двигателя стендовая бригада, работая круглосуточно и без выходных, обязана восстановить стенд. Через стендовые переходные устройства двигатель упирается в тензомессдозу – стальной цилиндр с наклеенными на него тензометрическими датчиками. Во время работы двигатель силой создаваемой им тяги сжимает этот цилиндр, а тензодатчики регистрируют едва уловимые деформации металла. Сигналы тензодатчиков после испытания расшифровываются, и испытатели определяют силу тяги, которую выдал мотор.

Топливные магистрали двигателя через сильфоны соединяются со стендовыми трубопроводами. Мотористы через технологические трубки подключают к многочисленным штуцерам двигателя датчики для измерения параметров, проверяют герметичность стыков.

Особого контроля требует установка трубок к датчикам на камере сгорания. Дело в том, что температура газов в камере достигает 3500 градусов по Цельсию, и понятно, что даже кратковременный проток по измерительной трубке газов с такой высокой температурой приведет к прогоранию штуцера на камере сгорания и взрыву двигателя..

Чтобы этого не случилось, мотористы в соответствии со стендовой инструкцией перед установкой измерительных трубок на двигатель должны заполнить трубки спиртом.

Но это – если бы работали немецкие мотористы. Те всё сделали бы точно по инструкции на проведение огневых стендовых испытаний.

Наши же доморощенные умельцы построили график замерзания спиртоводной смеси взависимости от температуры окружающей среды и успешно им пользуются, не давая напрасно пропадать такой стратегически важной жидкости, как спирт.

Мотористы, работающие на стенде, в основном бывшие матросы – подводники Северного флота, то есть те люди, у которых пофигизм уничтожен на корню трудной долей подводника и принципом «все за одного, один за всех». Дисциплинированность и чувство ответственности у таких ребят въелись в кровь.