Реклама Google — средство выживания форумов :)
Отношения Королёва с Клеймёновым – из-за расхождения во взглядах – не сложились. Это побудило Королёва оставить пост заместителя, сосредоточившись только на роли разработчика ракет. В 1936 г., 1937 г. и особенно в 1938 г. в РНИИ при испытаниях случилась целая серия взрывов и пожаров.
А после «дела Тухачевского» в июне 1937 г. Клеймёнов, во многом связанный по работе РНИИ с маршалом-заговорщиком, уже в июле 1937 г. снимает свою характеристику, данную Королёву для вступления в ВКБ(б), что стало для Сергея Павловича тяжелым ударом. «Я не представляю для себя возможности остаться вне партии», – пишет он в райком в апреле 1938 г.
2 ноября 1937 г. по «делу Тухачевского» Клеймёнов был арестован. На допросах он дал показания и против Королёва. Что заставило Сергея Павловича в том же письме в райком бросить в адрес Клеймёнова слова: «Мне он очень много сделал плохого, и я жалею, что взял у него рекомендацию». Но 27 июня 1938 г. арестовывается уже и сам Королёв. По обвинению во «вредительстве» (взрывы, пожары), а также потому, что в 1931–1933 гг. был тесно связан сотрудничеством с председателем ЦС ОСОАВИАХИМА – участником заговора Р.Эйдеманом, а в 1932–1934 гг. – и с самим М.Тухачевским.
Перейдем к так называемым кислородным двигателям. Сторонниками этого окислителя являются бывшие гирдовцы (Группа изучения реактивного движения при ЦС ОСО), начавшие вести работу в 1932 г. Они применили топливо бензин, затем спирт—жидкий кислород. С 1932 г. до 1935 г. работа с этими двигателями велась на неверной основе. При сгорании спирта в кислороде, в зависимости от данного давления, в камере развиваются температуры порядка 3200-3400°.
Естественно, возник вопрос необходимости охлаждения стенок камеры сгорания и сопла. Выбор охлаждающей среды был сделан абсолютно неверным, т. е. стенки охлаждались жидким кислородом. Самые элементарные просчеты убеждали в том, что наиболее интенсивное охлаждение обеспечивается при условии, что охлаждающая среда находится в жидкой фазе, а не в газообразной, это элементарные сведения. Скрытая теплота испарения кислорода 52 кал/кг, у спирта 210 кал/кг — теплота, потребная для подогрева спирта до температуры кипения, что составляет примерно 250 кал/кг топлива. Принимая во внимание, что для полного сгорания 1 кг спирта теоретически требуется 2 кг кислорода, то тепло испарения двойной порции будет состоять из 104 кал, и это почти в 2,5 раза меньше, чем у спирта, вводимого в камеру.
В течение ряда лет проводились многократно опыты и привели к одним и тем же результатам, разгорание двигателя на 5—7 секунде. Я неоднократно обращал внимание на этот вопрос, настаивал на технических совещаниях прекратить опыты и провести опыты с охлаждением спиртом, но никто не поддержал меня, и я почти украдкой провел опыт и доказал затем их несостоятельность.
Важные, принципиального значения результаты получены Костиковым в проблеме обеспечения работоспособности стенок камеры сгорания и сопла ЖРД. Костиков в результате сначала расчетно-теоретических, а затем и экспериментальных работ приходит к выводу, что тепловое поток на стенку необходимо не уменьшать посредством установки тяжелой, конструктивно ненадежной теплозащиты, а наоборот, принять его целиком и обеспечить передачу через максимально тонкую теплопроводную (медь, алюминий) стенку в поток хладагента /4/. Предложение о применении в качестве огневой стенки камеры сгорания ЖРД тонкой меди вместо толстостенных стальных конструкций звучало тогда непривычно и было подлинно новаторским.
Опыты с нагревом трубок логично привели ученого к идее трубчатого охлаждающего тракта. На следующем своем двигателе SR-4 на стенку камеры должен был припаиваться змеевик из медной трубки с внешним диаметром 10 мм [243, с. 233]. Однако этот двигатель изготовлен не был, так как Е. Зенгер решил сделать камеру только из спирально намотанных трубок (двойная намотка, обеспечивавшая движение хладагента в противотоке так, что его ввод и вывод находились у головки).
Вскоре Е. Зенгер делает еще один шаг в разработке конструкции охлаждающего тракта. На двигателях SR-7, SR-8, SR-9 этот тракт представлял собой отфрезерованные каналы, расположенные спирально по камере примерно так же, как это было сделано в 1930 г. на ЖРД Крокко. Каналы были закрыты сверху внешней стенкой.
Глушко на начальном этапе своих работ предусмотрел на некоторых двигателях внешнее регенеративное охлаждение, но они не подвергались огневым испытаниям. О причинах отказа от динамических методов ученый в 1932 г. писал следующее: "Динамическое охлаждение топливом нежелательно в том отношении, что вносит усложнение в конструкцию мотора"* [15, с. 244]. Однако к 1933 г. ему стало очевидно, что нединамические методы себя исчерпали и потребности дальнейшего развития двигателей требуют применения более эффективных мер по их охлаждению.
Интересно, что на двигателе ОРМ-48 (рис. 21, г), созданном под руководством В.П. Глушко в 1933 г., сопло камеры было образовано двумя тонкостенными оболочками, которые соединялись между собой пайкой по вершинам ребер, образованных по внутренней оболочке*. Это был первый у нас в стране опыт создания связанных конструкций сопел, не получивших, однако, своего дальнейшего развития в 30-е годы.
Однако все варианты существенных достижений в решении проблемы охлаждения по сравнению, например, с ЖРД 02 не имели.
Опыт охлаждения кислородных ЖРД привел специалистов к выводу о том, что: "Система охлаждения, которое производится жидким кислородом... является принципиально неудачной, так как, во-первых, отличается меньшей интенсивностью по сравнению с охлаждением хотя бы спиртом и, во-вторых, создает значительные термические напряжения в деталях двигателей" [31, л. 2].
31. Дополнение к отчету о разработке двигателя 02 за 1935 г.- Арх. АН СССР, р. 4, оп. 14, ед. хр. 27.
Основным результатом этих опытов стало понимание того обстоятельства, что двигатели малых тяг следует охлаждать двумя компонентами топлива одновременно: сопло — спиртом, камеру сгорания — жидким кислородом.
В том же году подобные эксперименты, но для цилиндрических стальных камер, работавших на азотной кислоте и керосине, были проведены Л.С Душкиным, предложившим в результате охлаждать камеру сгорания азотной кислотой, а сопло — керосином [32, л. 24].
Оребренный охлаждающий тракт был четырехзаходным, в районе сопла располагался вкладыш. Внутренняя стенка камеры была медной, что несколько ухудшало характеристики двигателя, так как для ее охлаждения требовалась более высокая скорость хладагента, чем, например, для случая стальной стенки.
Я дал указание инженеру ШИТОВУ, чтобы он спроектировал новый объект, в котором должно быть предусмотрено охлаждение системы водой, вводимой в камеру для понижения температуры в камере продуктов сгорания (керосин—азотная кислота), которые при полном сгорании дают температуру порядка 2800-3000°. Как могло случиться, что инженер, проектируя агрегат, в котором развиваются такие высокие температуры, применил сталь, температура плавления которой равна 1400°, не предусмотрев охлаждения? Странно.
Для обеспечения работоспособности неохлаждаемой камеры двигателя в течение длительного времени (60—100 сек) часто используется сочетание термостойких покрытий с аккумулирующими тепломатериалами. На рис. 4. 10 приведен пример конструкции стенки сопловой части неохлаждаемой камеры двигателя. Внутренняя (огневая) стенка 1 выполнена из тонкого слоя вольфрама, выдерживающего высокие температуры (до 2700—3300° К), и выполняет только функцию термостойкого защитного покрытия. Графитовый слой 3 является основным аккумулирующим слоем. Промежуточный карбидный слой 2 служит для предотвращения диффузии углерода в вольфрамовую оболочку и не допускает скопления газа между тетермостойкой стенкой и теплопоглощающим слоем.
В ЖРД очень кратковременного действия (до 7 сек.) камеры двигателя для предохранения от прогара делают с очень толстыми стенками из весьма теплопроводного материала. Тепловой поток, поступающий в стенки камеры, благодаря хорошей теплопроводности быстро поглощается и распространяется по всей массе металла и таким образом как бы аккумулируется в стенках камеры.
Неохлаждаемые ракетные двигатели могут работать в течение примерно 25 сек. Такими двигателями являются некоторые жидкостно-реактивные двигатели кратковременного действия и почти все без исключения пороховые ракетные двигатели. Некоторые пороховые двигатели с неохлаждаемыми камерами работают более 50 сек. В этом случае стенки двигателя действуют подобно «тепловой губке»1), т. е. поглощают тепловую энергию. Когда температура стенки приближается к точке плавления материала, из которого она изготовлена, то дальнейшая работа двигателя становится опасной из-за возможности местного расплавления материала и уменьшения его прочности при высоких внутренних напряжениях в стенках. Эффективное использование материала, из которого изготовлена камера, можно достичь путем утолщения стенок в критических местах, например вблизи критического сечения. Изображенный на фиг. 64 неохлаждаемый ракетный двигатель, изготовленный из стали и имеющий головку с несколькими форсунками, подающими сталкивающиеся струи топлива, прогорел из-за нарушения работы головки, приведшего к местному перегреву камеры.
Если топливо имеет низкую температуру сгорания, то для продолжительной работы можно использовать неохлаждаемый ракетный двигатель. Так, перекиси водорода, используемой в качестве однокомпонентного топлива, соответствует очень низкая температура реакции, что позволяет применять ее в неохлаждаемом двигателе. Различные снаряды, в том числе немецкий управляемый снаряд Hs-293, имели неохлаждаемые двигатели, работающие на перекиси водорода.
Из этого примера видно влияние изолирующего покрытия на теплоотдачу в металлическую стенку. Нагрев этой стенки происходит практически лишь после прекращения горения, когда камера сгорания уже не находится под давлением. Толщина покрытия определяется по константе времени t для покрытия, которая должна иметь величину порядка продолжительности сгорания.
Необходимо отметить, что защитный теплоизоляционный слой на огневой поверхности камеры ЖРД иногда может быть создан без вмешательства в конструкцию камеры. Если в качестве одного из компонентов жидкого ракетного топлива используется углеводородное горючее типа керосина, то образующийся в продуктах сгорания углерод тонким слоем осаждается на стенках камеры. Это уменьшает тепловой поток в стенки.