Тактико-технические характеристики

Реферат на тему «прототип первой ракеты в РВСН СССР "Фау-2".

 

Выполнил: Михайлов Владислав Васильевич

 

 

Москва 2016 г.

ФАУ-2

«Фау-2» (от нем. V-2 — Vergeltungswaffe-2, оружие возмездия; другое название — нем. А-4 — Aggregat-4, агрегат) — первая в мире баллистическая ракета дальнего действия, разработанная немецким конструктором Вернером фон Брауном и принятая на вооружение вермахта в конце Второй мировой войны.

Первый пуск состоялся в марте 1942 года, а первый боевой пуск — 8 сентября 1944 года. Количество осуществлённых боевых пусков ракеты составило 3225. Применялась с целью запугивания, поражая в основном мирное население (погибло около 2700 человек^[1], обстрелу подвергалась в основном территория Великобритании, в особенности отличающийся большой площадью город Лондон)^[1].

Ракета являлась одноступенчатой, имела жидкостный ракетный двигатель, запускалась вертикально, на активном участке траектории в действие вступала автономная гироскопическая система управления, оснащённая программным механизмом и приборами для измерения скорости. Максимальная скорость полёта — до 1,7км/с (6120 км/ч), дальность полёта достигала 320 км, высота траектории — 100 км. Боевая часть вмещала до 800 кг аммотола. Средняя стоимость — 119 600 рейхсмарок.

«Фау-2» является первым в истории объектом, совершившим суборбитальный космический полёт, достигнув при вертикальном запуске высоты в 188 км. Это произошло в 1944 году.

После войны являлась прототипом для разработки первых баллистических ракет в США, СССР и других странах.

ИСТОРИЯ

Начало разработки немецких жидкостных ракет было положено в 1926 году, когда группа энтузиастов ракетостроения и межпланетных сообщений организовала Общество космических полётов (нем. Verein für Raumschiffahrt) (VfR). Твердотопливные ракеты использовались как оружие в годы Первой мировой войны практически всеми враждующими сторонами, поэтому по Версальскому мирному договору побеждённой Германии было запрещено разрабатывать и создавать такие ракеты. Однако в этом договоре ни слова не было сказано о разработке ракет на жидком топливе. В конце 1929 года министр обороны отдал приказ об изучении возможности использования ракет для военных целей, а в 1932 году была создана экспериментальная станция для ракет на жидком топливе в Куммерсдорфе под Берлином. В частности, полковнику Вальтеру Дорнбергеру была продемонстрирована экспериментальная ракета, разработанная молодым немецким конструктором Вернером фон Брауном. Несмотря на то, что возможности показанной ракеты были достаточно ограничены, Дорнбергера заинтересовала работа, и он предложил фон Брауну продолжить разработку под управлением военных.

Как и большинство других членов общества, фон Браун согласился работать на таких условиях. В декабре 1934 года был достигнут успех в запуске ракеты A-2 — небольшой модели, работавшей на этаноле (этиловом спирте) и жидком кислороде. Особое внимание уделялось отработке двигателя. К этому времени было рассчитано множество потенциально пригодных вариантов топливной смеси, однако военных больше всего заинтересовала возможность использования этанола, связанная с постоянным дефицитом нефтепродуктов для Германии. Этиловый спирт производился в больших количествах как результат переработки картофеля и гидролизом древесины. Этот вид топлива использовался немцами на протяжении всей Второй мировой войны.

Добившись успеха с A-2, группа фон Брауна перешла к разработкам ракет A-3 и A-4 (будущей «Фау-2»). Последняя должна была стать уже полноразмерной ракетой с предположительной дальностью полёта около 175 километров, высотой подъёма до 80 километров и массой полезной нагрузки около 1 тонны. Увеличение возможностей во многом опиралось на комплексную переработку двигателя, выполненную инженером Вальтером Тилем.

Конструкция

Баллистическая ракета дальнего действия «Фау-2» (A-4/V-2) со свободным вертикальным стартом класса «земля-земля» была предназначена для поражения площадных целей с заранее заданными координатами. Внешне ракета «Фау-2» имела классическую для ракеты веретенообразную форму, с четырьмя крестообразно расположенными воздушными стабилизаторами.

Общая длина корпуса ракеты составляла 14300 мм, максимальный диаметр равнялся 1650 мм.

Стартовая масса ракеты «Фау-2» достигала 12,8 тонн и складывалась из массы боевого заряда (980 кг), компонентов топлива (8760 кг) и конструкции вместе с двигательной установкой (3060 кг).

Ракета состояла из более чем 30 тысяч отдельных деталей, а длина проводов электрического оборудования превышала 35 км.

На ракете устанавливался жидкостный ракетный двигатель с турбонасосной подачей обоих компонентов топлива. Основными агрегатами жидкостного ракетного двигателя являлись камера сгорания (КС), турбонасосный агрегат (ТНА), парогазогенератор, баки с перекисью водорода и марганцовокислым натрием, батарея из семи баллонов со сжатым воздухом.

Технологически «Фау-2» была поделена на 4 отсека: боевой, приборный отсек, баковый (топливный) и хвостовой отсеки. Такое разделение диктовалось условиями транспортировки.

Боевой отсек конической формы, изготовленный из мягкой стали толщиной 6 мм, общей длиной по оси (от основания обтекателя) 2010 мм, снаряжался аммотолом. Выбор этого взрывчатого вещества был обусловлен его относительной безопасностью к применению в условиях вибрации и нагрева. В верхней части боевого отсека находился высокочувствительный ударный импульсный взрыватель. От использования механических взрывателей пришлось отказаться в силу большой скорости столкновения ракеты с землёй, в результате чего механические взрыватели просто не успевали сработать и разрушались. Скорость падения ракеты составляла 1100 м/c. Подрыв заряда осуществлялся расположенным в его тыльной части пиропатроном по электрическому сигналу, полученному от взрывателя. Сигнальный кабель от головной части протягивался по каналу, расположенному в центральной части боевого отсека.

В приборном отсеке размещалась аппаратура системы управления и радиооборудование.

Топливный отсек занимал центральную часть ракеты. Горючее (75 % водный раствор этилового спирта) размещалось в переднем баке. Окислитель — жидкий кислород, заправлялся в нижний бак. Оба бака изготавливались из лёгкого сплава. В целях предотвращения изменения формы и поломок оба бака наддувались давлением, равным приблизительно 1,4 атмосферы. Пространство между баками и обшивкой плотно заполнялось теплоизолятором (стекловолокном).

В хвостовом отсеке на силовой раме размещалась двигательная установка. Подача топлива в камеру сгорания осуществлялась с помощью двух центробежных насосов, приводимых в действие турбиной, работающей за счёт парогаза, образующегося при разложении перекиси водорода в парогазогенераторе в присутствии катализатора — марганцовокислого натрия. Четыре стабилизатора крепились фланцевыми стыками к хвостовому отсеку. Внутри каждого стабилизатора размещались электромотор, вал, цепной привод аэродинамического руля и рулевая машинка, отклоняющая газовый руль (находящийся в створе сопла, сразу за его срезом).

Развертывание

С момента создания «Фау-2» в германском командовании велись споры по поводу схемы развёртывания ракет. Ракета заправлялась быстроиспаряющимся жидким кислородом, получение которого велось на специальных предприятиях. Поэтому, с технической точки зрения, разумно было развёртывать ракеты на стационарных позициях в непосредственной близости от заводов жидкого кислорода и запускать сразу же после заправки.

Военные, тем не менее, критически отнеслись к этой концепции. Их главным аргументом было превосходство авиации союзников в воздухе, делавшее любые стационарные позиции ракет слишком уязвимыми для массированных бомбардировок. По мнению военных, запуск ракет должен был осуществляться с мобильных быстро перемещающихся позиций, которые было бы трудно обнаружить и уничтожить.

Позиция военных тоже имела ряд недостатков, главным из которых были очевидные сложности с обслуживанием ракет на мобильных позициях, меньшая вероятность успешного запуска в полевых условиях и главное — сравнительно меньший темп запуска ракет с полевых позиций, чем с оборудованных стационарных комплексов. Тем не менее, военные настаивали на своём, утверждая, что любые стационарные комплексы будут подвергаться интенсивным воздушным бомбардировкам, которые если и не разрушат их полностью, то затруднят до крайности запуск ракет.

В конечном итоге, спор был разрешён в пользу стационарных комплексов вмешательством лично Гитлера, испытывавшего симпатии к грандиозным проектам. По его приказу было начато строительство нескольких гигантских заглублённых бункеров, каждый из которых должен был представлять собой защищённый от бомбардировок комплекс, предназначенный для предстартовой подготовки, заправки и запуска ракет в максимально быстром темпе.

Строительство нескольких подобных конструкций было начато в 1943, но не доведено до конца.

Как и предсказывалось военными, интенсивные воздушные бомбардировки союзников с применением 5-тонных бомб «Толлбой», падающих со сверхзвуковой скоростью и заглубляющихся в землю на большую глубину перед детонацией, сделали невозможным завершение строительства стационарных позиций. Колоссальные вложенные в них ресурсы были израсходованы напрасно.

 

Тактико-технические характеристики

Жидкостный ракетный двигатель работал на 75 % этиловом спирте (около 4 тонн) и жидком кислороде (около 5 тонн) и развивал тягу до 270 кН, обеспечивая максимальную скорость полёта до 1700 м/с (6120 км/ч). Дальность полёта достигала 320 км, высота траектории до 100 км. Боевая часть, содержащая до 830 кг аммотола, размещалась в головном отсеке. Основные параметры ракеты приведены в таблице ниже:

Общая длина ракеты, мм	14 030[8]
Диаметр корпуса, мм	1650[8]
Диаметр по стабилизаторам, мм	3558[8]
Масса незаправленной ракеты с боевой частью, кг
Масса стартовая, кг	12 500[8]
Количество расходуемых веществ	масса спирта (75%), кг	3900[8]
масса жидкого кислорода, кг	5000[8]
масса перекиси водорода, кг	175[8]
масса перманганата натрия, кг	14[8]
массасжатоговоздуха, ‘кг	17[8]
Расход топлива, кг/с
Пропорция смеси (спирт/кислород)	0,81
Тяга двигателя на старте, кг	25 000[8]
Ускорение на старте, g	0,9
Температура в камере сгорания, °C	~2700
Давление в камере сгорания, атм.	15,45
Давление зажигания (сверх давления в камере сгорания), атм.	2,4
Скорость истечения топлива, м/с
Время набора скорости звука, с
Время работы двигателя, с	65[8]
Тяга перед отсечкой топлива, кг
Ускорение перед отсечкой топлива, g
Скорость ракеты в конце работы двигателя, м/с	1450[8]
Координаты ракеты к моменту отсечки подачи топлива	по высоте, км	25[8]
по горизонтали, км	20[8]
Дальность стрельбы практическая, км	250[8]
Дальность стрельбы максимальная, км
Высшая точка траектории, км	70[8]
Скорость падения (у земли), м/с	450[8]
Масса головной части, кг	1000[8]
Масса взрывчатого вещества, кг	730-830[8]
Действие у цели при тротиловом снаряжении	диаметр воронки, м	25-30[8]
глубина воронки, м	15[8]
Отклонение от цели	по проекту (КВО), км	0,5-1 (0,002–0,003 от дальности[9])
реализовано, км	4,5 система управления «LEV-3» (полигонные испытания)[10]; 2,0 система радиокомандного управления «Leitstrahlstellung» (полигонные испытания)[10]; ±10-20[11]; 4,5-6[10] по данным РэдстоунАрсенал (США)
по результатам отстрела в 1947 году 11 ракет собранных в СССР, км	±5[сн 1][12]