Уже совершенно другим тоном Сергей Павлович объясняет мне невозможность использования его площадей и тут же соглашается с нашим решением.
Другой случай. Опять звонок и вопрос Королева:
— Мы тут просто задыхаемся от работы, а мне рассказывают, что у Вас изготавливают довольно крупную модель лунного комплекса Н1-Л3. Вам что, делать больше нечего?
— Сергей Павлович, действительно мы создаем крупные конструктивно подобные модели носителя Вашего лунного комплекса в масштабах 1:5 и 1:10 с целью определения его динамических характеристик с учетом упругости и жидкого наполнения баков. Это мы выполняем по Вашему поручению и Вашему техническому заданию. Если миновала необходимость в таких исследованиях, напишите нам. Мы прекратим эти работы и отдадим Вам модели.
В ответ совершенно дружелюбно, как это мог делать только Королев:
— Как интересно! Неужели вам удается моделировать все толщины материалов и делать точные копии силовых узлов? Я обязательно приду и посмотрю эти работы.
Приехать ему не удалось. Видно кто-то неумышленно, а может быть, с определенным расчетом, подогревал очаги напряженности, оставшиеся после разделения наших организаций. Однако Сергей Павлович был слишком велик, чтобы всерьез попадаться в подобные ловушки. Со временем между прочнистами НИИ-88 и ОКБ-1 установились хорошие деловые отношения, которые позволяли решать в рабочем порядке все текущие и проблемные вопросы. Ведь у ОКБ-1 не было собственной экспериментальной прочностной базы. НИИ-88 помимо экспериментально-теоретических вопросов исследования статической прочности решал проблемы отработки вибро— и термопрочности, создавал новые методы расчетов ракетных конструкций, определял нагрузки, действующие на них в полете, устанавливал нормы прочности различных элементов таких конструкций. Все указанные материалы оформлялись как “Руководства для конструкторов” и “Справочные материалы”, в которых обобщался весь накопленный опыт работы. Ни одного случая отказа Н1 в полете по причине недостаточной прочности не было. В этом немалая заслуга наших специалистов.
Большой объем работ был выполнен в плане исследования аэрогазодинамики носителя Н1 и лунного комплекса Н1-Л3 в целом. В НИИ-88 было проведено более 3 500 аэродинамических продувок различных конструкций. Значительное количество продувок было выполнено также в аэродинамических трубах ЦАГИ и НИИТП с целью дублирования наиболее ответственных исходных данных или использования положительных индивидуальных особенностей аэродинамических установок указанных организаций. Основа аэродинамического обеспечения работ — методическое руководство — оставалась за НИИ-88. Это определялось головной ролью института и, следовательно, официальной ответственностью за их результаты, наличием хороших гиперзвуковых газодинамических установок и квалифицированных специалистов, сформировавшихся в ходе исследований по ракетной тематике.
Перед НИИ-88 встали серьезные задачи отработки аэродинамики кормовой части носителя Н1, обусловленные наличием развитой донной площади его первой ступени с большим количеством мощных двигателей, необходимостью отвода больших масс горячих газов при “горячем” разделении ступеней и обеспечения допустимых нагрузок на конструкцию. В первую очередь нужно было ответить на вопрос, какую выбрать кормовую часть первой ступени носителя: открытую или закрытую. Проведенные исследования позволили обосновать выбор закрытой кормовой части с размещением в ней большого количества двигателей. Большой объем исследований был выполнен по оптимизации кормовой части с точки зрения уменьшения суммарного донного сопротивления (А. Ф. Кулябин). Рассмотрены варианты различного расположения двигателей (лучевого и кольцевого) — с разрывами в периферийном размещении сопел, с различными экранами в кормовой части, с центральным телом и т.д. Были определены и величины донного давления ступеней, а также даны предложения по его повышению. В процессе исследований были выявлены принципиально важные особенности обтекания кормовой части носителя с многодвигательной установкой, в частности, наличие вихревого движения газа за дном в межсопловом кольце. По результатам предварительных исследований ожидались сложные газодинамические процессы в ходе функционирования многодвигательной установки и при взаимодействии ее со стартовым сооружением. Поэтому НИИ-88 обратился в 1962 году лично к С.П. Королеву с просьбой поддержать институт в создании к 1964 году специального стенда для исследований на крупных моделях газодинамических процессов, возникающих в кормовой части носителя Н1. Стоимость такого стенда оценивалась тогда в 500 тыс. рублей. Однако получили удивительный по своему содержанию ответ за подписью В.П. Мишина, в котором говорилось, что установку создавать нецелесообразно по следующим причинам: слишком дорого и не успеем к началу летных испытаний носителя Н1. В ОКБ-1 отработку аэродинамики носителя Н1 будут проводить во время его летно-конструкторских испытаний, поэтому просьба к НИИ-88 — подготовить методику определения аэродинамических характеристик изделия по результатам ЛКИ.
Я привожу содержание этого письма, чтобы показать, какие трудности оно породило впоследствии и в каких сложных условиях приходилось работать институту. Установку не создали, а ведь она успела бы дать ценные результаты еще задолго до начала ЛКИ. Зато сколько дополнительного времени пришлось затратить конструкторам на борьбу с дискретными колебаниями давлений в кормовой части носителя, на упрочнение донной защиты; сколько лишних вопросов пришлось решать специалистам института, определяя с использованием элементарных малых моделей амплитуды и частоты этих дискретных колебаний, их зависимость от относительного положения стартового сооружения и кормы носителя Н1, разрабатывая предложения по их ослаблению. А в результате — только резкие претензии к институту, строгий выговор моему заместителю по аэродинамике Ю. А. Демьянову и выговор мне за неэффективность наших стараний, “за слабое методическое руководство” смежниками (ЦАГИ, НИИТП, ЦКБЭМ), занимающимися газодинамическими исследованиями в обеспечение создания носителя Н1. Об этом случае я расскажу ниже.
Большую сложность представляло также изучение струйных течений в момент “горячего” разделения ступеней. В институте велись исследования газодинамики разделения ступеней всех разрабатываемых в отрасли ракет с применением холодных и горячих струй. При отработке газодинамики этого процесса был обнаружен и исследован ряд физических явлений, которые являлись источниками повышенных силовых, тепловых и нестационарных газодинамических нагрузок на элементы конструкции ракеты:
• образование низкоэнтропийных струек многосопловой двигательной установки, которые при натекании на отражатель создают локальные зоны давления, в несколько раз превышающего давление торможения газа за прямым скачком уплотнения (что может привести к прогару и разрушению отражателя);
• возникновение отрывов струи на внутренней поверхности сопла маршевой двигательной установки и рулевых двигателей, приводящее к появлению пульсаций давления и увеличению силовых и тепловых нагрузок на изделие, и другие явления.
Поэтому было изучено течение в межступенном отсеке при “горячем” разделении ступеней с одно-, четырех— и восьмисопловой двигательными установками, отрыв потока в соплах при взаимодействии струй с преградой (отражателем отбрасываемой ступени), влияние соединительных ферм ступеней на величину нагрузок на отражатель отбрасываемой ступени и распределение давления по донной и боковой поверхности активной ступени. Все это позволило выявить основные факторы, определяющие величины газодинамических нагрузок — возмущений, действующих на ступени ракет при разделении, определить оптимальные газодинамические параметры межступенных отсеков с одно— и многосопловой двигательными установками и широко использовать полученные результаты при разработке новых сложных изделий. Результаты летных испытаний подтвердили правильность принятых решений.