Другое направление развития ракетной техники — твердотопливные ракеты, становилось второстепенным.
Руководство страны рассматривало их только в качестве тактического средства дополняющего или заменяющего обычную артиллерию. Такой перекос в пользу ЖРД был вызван не только успехами немецких инженеров, но и большим количеством технических проблем, связанных с использованием твердого топлива на больших ракетах.
Например, отсутствием технологии создания стабильно горящих пороховых зарядов диаметром более 600 мм, трудностями управления величиной и направлением тяги пороховых двигателей.
Кроме этого, большинство ученых вообще считало невозможным создание тяжелых ракет с дальностью более 2500 км на твердом топливе, поскольку оно имело низкий удельный импульс по сравнению с топливом для ЖРД.
Неуправляемая твердотопливная ракета "Луна".
Удельный импульс, играющий столь большую роль в ракетной технике, представляет собой величину механической энергии, которая может быть получена из химического топлива для образования тяги. Его можно рассчитать по простой формуле:
I = T∙t/W
где: Т — тяга (кг), t — время горения, W — вес топлива.
Очевидно, что для увеличения удельного импульса (I) необходимо повышать тягу и продолжительность горения, а вес топлива уменьшать. Жидкое топливо идеально вписывалось в это соотношение: большая тяга и продолжительность горения при сравнительно небольшом весе.
Если внимательно рассмотреть таблицу, сразу становится понятно, почему на тяжелых ракетоносителях типа Saturn, Н-1 или “Энергия” использовались жидкие кислород и водород.
Для иллюстрации важности этого показателя можно рассмотреть характер изменения производной дальности полета по удельному импульсу. Оказывается, что для ракеты с дальностью полета 11000 км летящей в вакууме, двигатели которой работают на керосине и кислороде, с удельным импульсом 310 кг. сек/кг, уменьшение удельного импульса на 1 единицу обойдется в 172 км дальности полета.
Теперь можно мысленно заменить жидкое топливо на твердое (при одинаковом весе), а лучшие из твердых топлив того времени имели удельный импульс всего около 150 к г «сек/кг, и подсчитать, насколько упадет дальность. Невозможность создания твердотопливной ракеты дальнего действия будет доказана.
Удельный импульс различных ракетных топлив
Состав топлива и окислитель ∙ Тип ∙ I, (кг «сек/кг)
Баллиститный порох ∙ Твердое ∙ 200
Этиловый спирт и кислород ∙ Жидкое ∙ 241
Аммоний перхлорат и полиуретан ∙ Твердое ∙ 266
Аммоний перхлорат, полибутадиенакриловая кислота ∙ Твердое ∙ 280
Красная азотная кислота и несимметричный диметилгидр. ∙ Жидкое ∙ 294
Азотный тетраксид и несимметричный диметилгидразин ∙ Жидкое ∙ 300
Жидкий кислород и керосин ∙ Жидкое ∙ 310
Жидкие кислород и водород ∙ Жидкое ∙ 419
Жидкий фтор и жидкий водород ∙ Жидкое ∙ 440
Поэтому, большинство постановлений правительства по твердотопливным ракетам, выпущенных сразу после войны, касалось модернизации существующих и разработки новых реактивных снарядов для систем залпового огня. Пожалуй, единственным исключением из этого, стала разработка в 1946 году неуправляемого дальнобойного реактивного порохового снаряда ДРСП-1. На нем использовался ракетный двигатель твердого топлива (РДТТ) диаметром 200 мм с нитрогликолевым порохом. Работая около 5 секунд, он разгонял снаряд до скорости 1926 км/ч и обеспечивал дальность полета 18,5 км.
По сравнению с тяжелым артиллерийским орудием того же калибра, стреляющим на 25–30 км, эти характеристики были весьма скоромными. Но по весу и мобильности пусковая установка с ракетами существенно превосходила пушку. Благодаря последним преимуществам, тактические ракеты получили право на жизнь и продолжили свое развитие.
Следующим этапом их совершенствования стало оснащение тактических ракет ядерными боевыми частями. Первыми это сделали американцы. В начале 50-х годов они приняли на вооружение две твердотопливные ракеты с ядерными БЧ Honest John MGR-1 и Lacrosse М4Е2. Первая с диаметром двигателя 584 мм, а вторая — 520 мм.