Королев vs фон Браун

5В закладки
Аудио

Это короткая заметка представляет собой немного расширенный и переработанный комментарий к статье Два Конструктора. Опыт сравнения (STEVEN LERNER). Ибо объем текста получился большой и не поместился в окно редактирования комментариев (кроме того, комментарии к упомянутой статье были отключены).

Отличная была статья. Очень жаль, что она более недоступна на этом сайте. Тем не менее, большое спасибо автору. Предельно кратко — но без ущерба для понимания, — были изложены интересные факты истории ракетостроения. Браво! Изюминка этой работы именно в таком замечательном стиле — автор четко видит и рисует нам картину «леса» и отдельные деревья не мешают ни ему, ни читателю.

Собственно детали давно всем известны. Не нужно быть семи пядей и вполне достаточно Википедии, чтобы понять откуда растут ноги и каким «чудом» появилась вязанка из 20 камер сгорания ракеты Р-7 каждая из которых «удивительным образом» напоминает по своим характеристикам двигатель ракеты фон Брауна V-2. Точно также понятно «и козе» (но не отдельным комментаторам статьи), что F-1 (двигатель первой ступени ракеты-носителя Сатурн-5) другая машина в принципе — новый прорыв фон Брауна в области ракетостроения. (Даже не знаю с чем сравнить, наверное, пара «Форд модели Т» и «Tesla Y» будет не вполне адекватна).

Понятно также, что любые технические достижения — и в области ракетостроения в особенности, — являются плодом работы многих и многих людей, а приоритет среди членов подобных команд едва ли возможно установить в принципе (этого не могут сделать зачастую и сами участники процесса, но, почему-то, легко себе позволяют комментаторы))). Талант лидера обладает притягательной силой — так возникают звездные команды во многих областях. Так было и в этом случае — и с V-2, и с Р-7, и с Сатурн-5.

Однако, пафос космической гонки заключался даже не в персонах — Королев, фон Браун, и командах — суть его в другом. В одном известном сериале (When We Left Earth) американский журналист говорит одну интересную вещь (передаю смысл) — страна, которая не умеет делать стиральные машины запустила спутник и человека на орбиту. Вот в этих самых стиральных машинах и порылась собака. Объяснить это кратко, особенно тому, кто не готов воспринимать факты, вероятно, невозможно. Однако те кто знаком с историей системы Общего машиностроения это понимают.

А дело в том, что страна (ссср) не умела сделать не только ракету целиком, но даже большую часть материалов — пластмасс, резин, сталей и сплавов, — из которых ракета фон Брауна V-2 была построена! По этой причине первые советские ракеты собирались из деталей привезенных с территории Германии. Какими-то героическими усилиями — и прежде всего Дмитрия Федоровича Устинова и его команды (Королев тут совершенно ни при чем), — была фактически создана новая промышленность! (Стране очень сильно повезло, что ей достались весьма ценные трофеи, научно-технического потенциала которых хватило, вероятно, до 1970-х годов). Тем не менее, эта была советская промышленность со всеми вытекающими последствиями для качества и пр.

Вот в таких реалиях разворачивалась ракетно-космическая эпопея, которая привела к появлению уже упомянутой выше знаменитой ракеты Королева Р-7, к первому Спутнику, и к полету Гагарина. Если же вернуться к техническим и конструкторским достижениям главных персон космической гонки, то наиболее адекватные оценки давали сами участники процесса. Например, первый заместитель Королева Василий Павлович Мишин (в одном из интервью) в свое время поставил фон Брауна выше своего шефа в «космической иерархии», ибо считал, что никто иной как Вернер фон Браун превратил ракету из игрушки в серьезную машину. (При этом он гораздо лучше других знал, кто, что и как). Также Борис Евсеевич Черток в своих мемуарах (хоть и не занимался иерархией персон) все же упоминает, что сведущие люди уже в середине 1960-х (после запуска первых Джемини) ясно осознали, что ссср уже больше никогда не перегонит штаты в космосе — лафа прошла.

Хочу ещё раз поблагодарить автора за его прекрасные статьи. Дай Бог ему здоровья. (По личному опыту знаю, чего стоит написать даже одну большую статью). Однако, как говориться, примите и следующее. Безусловно, Королев (но прежде всего Валентин Петрович Глушко, как конструктор двигателей) не смогли превзойти предел критического сечения достигнутый фон Брауном для V-2. Безусловно, сам фон Браун сделал это для Сатурн-5. (Замечу в скобках, что его достижение не превзойдено и поныне, а главное, что-то не видно, чтобы его кто-то пытался превзойти в реальных разработках). Однако Королеву, как конструктору, удалось таки сделать то, чего не смог сделать сам фон Браун в силу самых разнообразных причин. Королев впервые в мире (пусть на базе технических достижений фон Брауна) создал реальную многоступенчатую ракету способную выводить на орбиту космические аппараты, в том числе и с человеком на борту! Безусловно это его техническое достижение и его приоритет, которые навсегда останутся в истории ракетно-космической техники.

Однако, при этом необходимо понимать ещё кое-что. Достижения таких персон как С.П. Королев, Д.Ф. Устинов, и пр. по части технического прогресса в «космической» области имели значение только для отдельно взятого ссср. Более того, лишь для отдельно взятых министерств и ведомств по большей части отнюдь не гражданского профиля. Хотя мировой резонанс безусловно имел место, но стимулировал технический прогресс прежде всего и в большей степени в штатах, как это ни странно. Что интересно, даже в области образования!

Кроме того, всякого рода инсинуации типа — был бы жив Королев, не состарился бы Устинов, не скинули бы Хрущева, — лишены смысла даже не по причине того, что люди умирают, стареют и меняют (иногда) лидеров. Суть дела зарыта глубже — она в неумолимой силе вещей. Именно поэтому в штатах мы видим (время от времени) то челноки, то многоразовые ракеты, а в бывшем советском союзе только легенды о героическом прошлом и музейные экспонаты в космосе))).

Как очень правильно подметил Илон Маск, Королев перевернулся бы в гробу, если бы узнал, что все это до сих пор летает. В такой оригинальной форме было высказано уважение к личности незаурядного человека и конструктора Сергея Павловича Королева и Вечная ему память! На этом можно было бы и закончить, но есть ещё одно обстоятельство, которое требует продолжения.

В статье упоминалась ещё одна конструкция С.П. Королева — Н1 (ракета, которая должна была доставить советских космонавтов на Луну). Об этом сейчас принято писать, как о неудаче и провале. Что там говорить — четыре пуска, четыре взрыва (замечу в скобках, что «удачная королевская 7-ка» до первого успешного пуска взрывалась трижды, у фон Брауна тоже были взрывы, а безаварийность Сатурн-5 это, пожалуй, одно из главных достижений США в ракетостроении). Также неоднократно перечислялись различные недостатки ракеты Н1, в частности шарообразные баки и как следствие далеко не идеальные массогабаритные соотношения, керосин в качестве топлива на всех ступенях и т.п. При этом чуть ли не главным из недостатков считалось огромное количество двигателей относительно небольшой тяги расположенные кольцеобразно (30 штук на первой ступени).

Все это — и необычная конструкция ракеты, и безуспешные пуски, и закрытие проекта в финале, — легко может быть представлено (и повсеместно представляется, например, в упомянутой выше статье) как свидетельство технологической отсталости советского ракетостроения. Действительно, двигатели с критическими сечениями подобными F-1 в советском союзе так и не были построены. Водород в качестве топлива появился лишь на второй и последней советской сверхтяжёлой ракете (Энергия) много позже.

Это факты с которыми нужно считаться. Однако трудно согласиться с некоторыми попытками интерпретации. Особенно с такими, когда интерпретаторы истории ракетной техники легко находят причину технологической отсталости исключительно в профессиональной непригодности отдельных персон — конструкторов ракет. По результату, так сказать. Сие, в частности, проделал автор упомянутой выше статьи. Так как широкой публике известны две персоны — с одной стороны фон Браун, с другой С.П. Королев, досталось, естественно, последнему. 

Имя фон Брауна непосредственно связано с успехами и потрясающими достижениями США в космосе. Ни одного аварийного пуска ракеты-носителя его конструкции Сатурн-5, третий пуск пилотируемый — блестящая экспедиция по облету Луны тремя астронавтами, — и последовавшие затем успешные высадки на Луне других экспедиций. Мощнейшие двигатели 1-й ступени F-1 с огромным критическим сечением, водород в качество топлива начиная со 2-й ступени.

Вопрос ставится так — отчего Королев не пошёл таким же путем: почему не построил двигатели подобные F-1, по какой причине не использовал водород? Далее предлагается вариант ответа — вероятно не смог, — и сие представляется в качестве свидетельства профессиональной несостоятельности лично Королева, как конструктора. Следовательно, фон Браун был, как создатель ракет, гораздо выше Сергея Павловича. При этом совершенно игнорируется тот факт, что один конструктор вовсе не обязан копировать другого.

Кроме того, давайте взглянем на достижения фон Брауна с позиций дня сегодняшнего. Первое, что мы обнаружим это отсутствие двигателей подобных F-1 по мощности (и критическому сечению, соответственно) в современных конструкциях ракет-носителей. Действительно, тяга F-1 на уровне моря 690 т.с, тяга двигателей RS-25 (SLS) — 181 т.с., тяга двигателя Raptor (StarShip) — 204 (наверное) т.с. Тяга НК-33 —  двигателя ракеты Королева Н1, — составляла 171 т.с. (Несколько меньше, чем у более современных собратьев, что поделаешь — дедушка). 

Еще один параметр роднит двигатели SpaceX и НК-33 и отличает их от F-1 — это тяговооруженность. Соответственно около 140 (НК-33) и 170 (Raptor). Для справки F-1 имел 94. Что есть тяговооруженность? Это есть тяга на единицу  веса. Понятно, что при достаточной тяговооруженности на один блок (например, 1-ю ступень) можно поставить больше легких по весу и меньших по габариту двигателей. При той же или даже большей тяге и при таком же или даже меньшем весе. 

Другой интересный факт — это отказ от водорода. Starship не использует водород совсем, Blue Origin использует водород только на 3-й ступени New Glenn. Пожалуй, только NASA в своей «передовой» разработке прошлого века SLS по-прежнему применяет водород. Что же такое получается? Оказывается современные ракеты постепенно утратили много из того, что когда-то считалось прорывными технологиями в ракетостроении и личными достижениями фон Брауна и немецкой школы. 

Представляется, что в скором времени, когда станут летать и New Glenn, и StarShip, мы сможем воочию убедиться, в том, что сверхмощные двигатели подобные F-1 и водород в качестве топлива вовсе не являются обязательными атрибутами сверхтяжелой ракеты. В этом ракурсе старая конструкция Королева (Н1) предстает в несколько ином свете. Она, безусловно, не может считаться образцом ракетной техники в силу хотя бы того обстоятельства, что ни разу не летала в штатном режиме. Собственно, обвинять в этом Королева сложно по многим причинам: конструктор умер, проект был закрыт и много чего ещё. Однако, с точки зрения дня сегодняшнего конструкция ракеты, в части двигательной установки 1-й ступени, оказывается, не представляет из себя ничего порочного. 

Более того, что мы видим в проекте Super Heavy? Мы видим 30 маршевых двигателей Raptor! Что мы видели в 1-й ступени ракеты Н1? 30 маршевых двигателей НК-33. Расположение двигателей круговое и там и там (а какое оно еще может быть). Интересно, не правда ли. Налицо очевидный факт — конструктивное решение С.П. Королева (1-я ступень Н1) мы можем найти в современных ракетах, а конструктивное решение (1-я ступень Сатурн-5) фон Брауна осталось лишь в истории техники. 

Конечно, приведенные цифры (30 / 30) могут быть простым совпадением. Однако подобие двух концепций вполне возможно свидетельствует о долговечности конструкторских идей С.П. Королева. Ведь техническое задание на двигатели в КБ Кузнецова (НК-33) точно не было случайностью, а явилось закономерным следствием продуманных решений. Точно также Илон Маск и SpaceX, очевидно, не копировали 1-ю ступень Н1 — решение возникло независимым способом. 

Мне могут возразить и уже возразили, что причины по которым родились проекты силовых установок Н1 и Super Heavy в корне различны. Первая конструкция, естественно, следствие убогости создателей, а вторая продиктована необходимостью пропульсивной посадки. Звучит довольно тенденциозно. По части пропульсивной посадки не стоит забывать, что ракеты с такой возможностью также могут и взлетать. Так отчего спрашивается проект Н1 нужно считать убогим в этом смысле? Пусть среди функций ракеты Королева и близко не значилась пропульсивная посадка, выбранная схема 1-й ступени и конструкция двигателей ни в коей мере не могли помешать ракете летать. Без сверх больших критических сечений и водорода. 

Первоначально планировалось закончить эту заметку словами: «Одно из двух — либо Starship Илона Маска никогда не полетит, как не полетела Н1, либо Королев гений далеко обогнавший свое время». Возможно, это слишком «сильное» высказывание. Однако давайте, все же, будем более осмотрительно швыряться словами типа (цитата из комментария Steven Lerner): «Не умели, не понимали, не знали и не могли». Возможно, в этом случае гораздо уместнее будет написать  «поняли ещё тогда». В конце концов С.П. Королев не виноват в том, что ему пришлось жить и работать в ссср, а конструировать ракеты — было его призванием. Вот он и делал то, что мог. И делал неплохо.

И ещё одно. Странная, конечно, возникла коллизия с легкой руки Steven Lerner — противопоставление Королева и фон Брауна лично. В моем представлении эти двое всегда были… не знаю как сформулировать это поточнее. Наверное, единомышленниками или «заочными» соратниками. Короче говоря, людьми связанными друг с другом незримой общей судьбой. В самом деле, оба практически одновременно начали заниматься одним и тем же делом — ракетами. Потом Фон Браун фактически вытащил Королева из тюрьмы, когда польские партизаны передали советскому командованию остатки двигателя созданной фон Брауном V-2. Затем неизвестный ни кому Королев сделал фон Брауна первым человеком Америки по ракетам, потому что ему — Королеву, — удалось вопреки многим обстоятельствам запустить Спутник. Тем самым фон Браун получил возможность реализовать свою мечту — отправить человека на другую планету. В финале, одного зарезал министр здравоохранения советского союза, второго убил рак. Кстати у первого тоже обнаружилась опухоль, потому и операция пошла наперекосяк. После триумфальных успехов незавершенные плоды трудов и того, и друго отнюдь не поджидало счастливое будущее. Бывшие друзья и бывшие коллеги тоже постарались приложить к тому руку. И здесь благодарные потомки развели бодягу — кто гениальней!?

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

32
Войдите, чтобы видеть ещё 175 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Starman
Вечность назад

Есть несколько неточностей. Двигатель F-1, все-таки, превзошел, но тот же фон Браун. Его ЖРД F-1A развивал на стенде тягу 816.18 тс., при тяговооруженности 115.71:1. Создать сегодня ЖРД с ещё большей тягой не проблема. Теория и практика имеется, но КОНЦЕПЦИЯ ИЗМЕНИЛАСЬ. Пример: Для пропульсивной посадки, минимальная тяга должна быть не более, чем на 30% больше посадочной массы ступени. Лучше всего, конечно, чтобы минимальная тяга была немного меньше посадочной массы - тогда, как у Нью Шепард, ступень сможет зависнуть на какое-то время. Но всё же, допустимо превышение до 30%. То есть, если вы сможете достичь уровня дросселирования 27% от максимальной тяги, а посадочная масса ступени, скажем, 18 тонн, то минимальная тяга должна быть около 24,5 тс. Тогда полная тяга должна быть около 90 тс. Чтобы поднимать большой стартовый вес, скажем, 550 тонн, вам понадобится создать общую тягу не менее 750-800 тс. Поставьте 9 ЖРД по 90 тс тяги на первую ступень и получаете... многоразовую первую ступень Фалькон-9. То есть не рекордно большая тяга одного двигателя при некотором количестве двигателей выбраны сознательно, исходя из задачи пропульсивной посадки и многоразового использования. Второе. Двигатели Кузнецова НК-33 порочны по сути. Дело не в количестве двигателей на первой ступени Н1. Дело в конструкции турбонасоса. Чтобы получить высокие характеристики, Кузнецов сделал очень малый зазор между статором и ротором турбины. В результате, происходит "чирк" лопаток турбины по корпусу, что выбивает искру. А в кислородной атмосфере под давлением пару сотен атмосфер - это мгновенный взрыв. Взрывались эти двигатели на Н1, взрывались они на стендах Аэроджета, взорвали они ракету Антарес. После этого, с НК-33 была снята сертификация. Этот порок был выявлен после первого взрыва Н1. Мишин потребовал у Кузнецова увеличить зазор (а это потеря в тяге и удельном импульсе), но Кузнецов пообещал усилить жесткость подвески ротора и тем решить проблему. Как видите, проблема решена не была. И никакие они не многоразовые. Есть различие между понятиями "многократное включение" и "многоразовый двигатель". Например, двигатель J-2 был многократного включения. На третьей ступени Сатурна-5, в лунных миссиях его включали дважды: сначала, для вывода на "парковочную орбиту", а потом - для перехода на траекторию полета к Луне. Но многоразовым J-2 не был. Вы можете много раз включать/выключать двигатель на стенде, но это не делает его многоразовым. А вот главные двигатели шаттла, RS-25 не были многократного включения, но многоразовыми они были. Чтобы двигатель считать многоразовым, ступень с этим двигателем должна слетать в космос больше одного раза. То есть, нужна многоразовая ступень. PS. Спасибо за добрые слова в отношении моей статьи.

Сергей Королёв
Вечность назад

>Вот в этих самых стиральных машинах и порылась собака. Стиральные машины... емнип производство рулонной туалетной бумаги в СССР запустили через 8 лет после полета гагарина и уже после высадки американцев на луне... А вы - стиральные машины...

Вернер фон Браун
Вечность назад

Если сравнивать конкретно, то надо сравнивать решения одинаковых задач. Ну, к примеру, АвтоВАЗ создает LADA XRAY, а Тесла делает модель Y. Обе машины относятся к кроссоверам малого класса и создаются примерно в одно и то же время. Но разница очевидна. Перед фон Брауном и Королевым была поставлена одна и та же задача - сделать ракеты для пилотируемого полета на Луну. Оба конструктора спроектировали ракеты с практически одинаковой стартовой массой: Сатурн-5 - 2970 т, а Н1Ф -2950 т. Но Королев поставил на первой ступени 30 двигателей по 154 тс тяги. Итого 4620 тс на уровне моря. А фон Браун поставил 5 двигателей по 695 тс. Итого 3475 тс. Ракета Королева имеет перевес на 1145 тс тяги - не хилая фора. И что же мы видим в результате? Сатурн-5 реально поднимал на НОО 140 т, включая третью ступень с остатком топлива для перехода на лунную траеторию. Это значит, что без того, чтобы лететь к Луне, если выжечь всё топливо, то Сатурн-5 мог бы поднимать на НОО примерно тонн 150, если не больше. А ракета Королева, теоретически, могла поднять на орбиту только 100 тонн. Вот вам и сравнение. Я даже не принимаю в расчет, что Сатурны летали и летали успешно, а Н1 так и не осилила ни одного полета. Я говорю только о конкретных характеристиках, кои покоятся на конкретных технических решениях. При одном и том же стартовом весе, одна ракета имеет на треть больше тягу, чем другая, но поднимает на 40-50% меньший полезный груз. Лала супротив Теслы.

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.