Серия Aggregat (по-немецки «Агрегат») представляла собой набор проектов баллистических ракет , разработанных в 1933–1945 годах в рамках исследовательской программы армии нацистской Германии ( Heer ). Его наибольшим успехом стал A4, более известный как V2 .
.jpg/1280px-Aggregate_(3D-comparison).jpg)
A1 была первой ракетой серии Aggregat . Он был разработан в 1933 году Вернером фон Брауном в рамках исследовательской программы немецкой армии в Куммерсдорфе , которую возглавлял полковник доктор Вальтер Дорнбергер . А1 был прародителем большинства современных ракет. Ракета имела длину 1,4 метра (4 фута 7 дюймов), диаметр 30,5 см (12 дюймов) и взлетную массу 150 кг (330 фунтов). Двигатель, разработанный Артуром Рудольфом , использовал систему ракетного топлива с напорной подачей топлива , сжигающую этанол и жидкий кислород , и создавал тягу 2,9 кН (660 фунтов силы ) в течение 16 секунд. Бак LOX был расположен внутри топливного бака и изолирован стекловолокном. Ракета стабилизировалась с помощью трехосной гироскопической системы массой 40 кг (88 фунтов) в носовой части, поставленной Kreiselgeräte GmbH. Ракету нельзя было вращать для обеспечения устойчивости, как в случае с баллистической оболочкой , поскольку центробежная сила заставляла бы жидкое топливо подниматься вдоль стенок баков, что затрудняло подачу топлива в камеру сгорания. Хотя двигатель прошел успешные испытательные запуски, при первой попытке полета он взорвался на стартовой площадке 21 декабря 1933 года, через полсекунды после зажигания. [1] Причиной стало скопление топлива перед зажиганием двигателя. [2] Поскольку конструкция считалась нестабильной, дальнейших попыток предпринято не было, и усилия были перенесены на конструкцию А2. У А1 была слишком тяжелая носовая часть, и чтобы это компенсировать, систему гироскопа перенесли в середину А2, между баками с кислородом и этанолом. [3] [4]
.jpg/1280px-Aggregate-2_(3D-cutoff).jpg)
Статические испытания и сборка были завершены к 1 октября 1934 года. Два самолета А2 были построены для полноценных испытаний и были названы в честь мультфильма Вильгельма Буша «Макс и Мориц» . 19 и 20 декабря 1934 года они были спущены на воду на глазах у старших офицеров армии на острове Боркум в Северном море . Они достигли высоты 2,2 км (1,4 мили) и 3,5 км (2,2 мили). [5] [3] : 41–42. А2 имели те же размеры, что и А1, и тот же двигатель, но отдельные топливные баки. Внутри бака для этанола была приварена цилиндрическая камера сгорания с регенеративным охлаждением . Система форсунок грибовидной формы состояла из жиклеров топлива и окислителя, направленных друг на друга. Порох подавался под давлением из баллона с азотом - системы, которая также использовалась для A3 и A5. [2] [4]
Развитие А3 можно проследить, по крайней мере, до февраля 1935 года, когда майор Эрнст Риттер фон Хорстиг направил генералу артиллерии Карлу Беккеру бюджет в почти полмиллиона марок на строительство двух новых испытательных стендов в Куммерсдорфе. Включены мобильные испытательные стенды, небольшие локомотивы, а также офисные и складские помещения. Планы А3 предусматривали создание ракеты с инерциальной системой наведения и двигателем с тягой 1500 кг (3300 фунтов). [6]
В марте 1936 года генерал-полковник Вернер фон Фрич стал свидетелем статического запуска двигателя А3 в Куммерсдорфе и был настолько впечатлен, что поддержал ракетную программу. [7] [8] Как и в более ранних ракетах A1 и A2, в A3 использовалась система топлива с подачей топлива под давлением и та же смесь жидкого кислорода и 75% этанола, что и в более ранних конструкциях. Он создавал силу 14,7 кН (3300 фунтов силы ) в течение 45 секунд. В нем использовалась система из трех гироскопов для отклонения лопастей из вольфрамового сплава . [9] Проектирование было завершено в начале 1936 года, а дальнейшие модификации, которые сделали ракету устойчивой на сверхзвуковых скоростях, были завершены позже в том же году. [10]
Форма ракеты была основана на 8-мм винтовочной пуле, рассчитанной на сверхзвуковой полет. Ракета имела длину 6,7 метра (22 фута), диаметр 0,70 метра (2,3 фута) и весила 750 кг (1650 фунтов) при заправке. Для «стабильности стрелы» были включены плавники, конструктивно закрепленные антенным кольцом. Стабилизированная платформа использовала гироскоп тангажа и гироскоп рыскания, соединенный с пневматическими сервоприводами, которые стабилизировали платформу по осям тангажа и рыскания. Электрические каретки на платформе выполняли роль интегрирующих акселерометров. Эти сигналы смешивались с сигналами системы СГ-33 для приведения в действие молибден-вольфрамовых серводвигателей управления лопастями . SG-33 был прикреплен к ракете, а не к стабилизированной платформе, и использовал три гироскопа скорости для определения отклонений по крену, тангажу и рысканию. Две реактивные лопатки вращались в одном направлении для управления тангажем и рысканием и в противоположных направлениях для управления по крену. Система наведения и управления была разработана Фрицем Мюллером на основе идей Йоханнеса Марии Бойкова, технического директора компании Kreiselgeräte GmbH («Gyro Instruments Limited»). [2] : 53–57
Двигатель А3 представлял собой увеличенную версию А2, но с грибовидным инжектором в верхней части камеры сгорания, основанным на конструкции Вальтера Риделя . Этанол распылялся вверх для смешивания с кислородом, распыляемым вниз из форсунок в верхней части камеры. Это повысило эффективность и привело к более высоким температурам. [2] : 56
Это была первая ракета «Агрегат» , запущенная из района Пенемюнде. [11] В рамках операции «Маяк» первый А3 был запущен 4 декабря 1937 года, но у него возникли проблемы с преждевременным раскрытием парашюта и отказом двигателя, и он разбился недалеко от точки взлета. При втором запуске 6 декабря 1937 года возникли аналогичные проблемы. [12] Парашют был отключен на третьей и четвертой ракетах, запущенных 8 и 11 декабря 1937 года, но и у них отказали двигатели, хотя отсутствие сопротивления парашюта позволило им упасть дальше от стартовой площадки. [13] Они достигли высоты от 2500 футов (760 м) до 3000 футов (910 м), прежде чем упасть в море. [2] : 57
Согласно другому источнику, один A3 достиг максимальной дальности полета 12 км (7,5 миль) и максимальной высоты 18 км (11 миль). [ нужна цитата ]
После каждого неудачного запуска фон Браун и Дорнбергер искали причину. Сначала высказывались предположения об электростатическом заряде , который преждевременно активировал парашют, но это было в значительной степени опровергнуто. В конечном итоге неудачи были связаны с неадекватной конструкцией экспериментальной инерциальной системы наведения ракеты и незначительными нестабильностями в конструкции корпуса и оперения. [13] Было обнаружено, что система управления не способна удержать ракету от поворота при скорости ветра более 3,7 метра в секунду (12 футов/с). [3] : 58 Диапазон движения устойчивых гироскопов платформы был ограничен 30 градусами, а когда платформа кувыркалась, парашюты раскрывались. Реактивные лопасти должны были двигаться быстрее и иметь большую управляющую силу, чтобы остановить вращение. Конструкция стабилизаторов A5 была изменена, когда выяснилось, что расширяющийся шлейф реактивной струи по мере набора высоты ракетой мог бы разрушить кольцо стабилизирующей антенны стабилизатора A3. [2] : 57
После этой неудачной серии запусков от А3 отказались, а работы над А4 были отложены, а работа над А5 началась. [14] [3] : 58
По словам Дорнбергера, А3 «...не была оборудована для перевозки какой-либо полезной нагрузки. Это была чисто экспериментальная ракета». Точно так же А5 должен был предназначаться «только для исследовательских целей». [3] : 50, 66
A5 сыграл жизненно важную роль в тестировании аэродинамики и технологий A4. Его ракетный двигатель был идентичен А-3, но с новой системой управления, предоставленной Siemens , имел длину 5,825 м (19,11 футов), диаметр 0,78 м (2 фута 7 дюймов) и взлетную массу 900 кг ( 2000 фунтов). A5 был оснащен приемным комплектом Brennschluss , парашютной системой восстановления, мог оставаться на плаву в воде до двух часов и был окрашен в желтый и красный цвета, облегчая восстановление. Новые хвостовые поверхности испытывались в дозвуковом туннеле Zeppelin Aircraft Works и сверхзвуковом туннеле в Аахене. Внутренние лопатки теперь изготавливались из графита , а не из молибдена . Неуправляемые А5 были запущены с аэродрома Грифсвальдер-Ойе в конце 1938 года. Модели длиной 1,5 метра (5 футов) и диаметром 20 сантиметров (8 дюймов) сбрасывались с самолетов Heinkel He 111, начиная с сентября 1938 года, испытывая сверхзвуковые скорости в отсутствие сверхзвукового самолета. аэродинамическая труба . Хельмут Вальтер также изготовил модели A5m, которые включали двигатель на перекиси водорода с перманганатом калия в качестве катализатора, и были запущены в испытательный запуск в марте 1939 года. Окончательная конфигурация плавников была шире, изогнута наружу, чтобы приспособиться к расширяющимся выхлопным газам, и включала внешние воздушные лопатки. , но без кольцевой антенны. [3] : 58–64 [2] : 58–60
А-5, как и А-3, работал на этаноле с жидким кислородом в качестве окислителя . Первые успешные управляемые полеты были совершены в октябре 1939 года, при этом в трех из первых четырех полетов использовалась полная система наведения и управления Kreiselgeräte под названием SG-52. При этом использовалась стабилизированная платформа с тремя гироскопами для управления ориентацией и программа наклона, сигналы которой смешивались с гироскопами скорости и поступали в систему управления, соединенную с реактивными лопатками алюминиевыми стержнями. Система управления Siemens Vertikant совершила первый полет 24 апреля 1940 года. В системе Siemens использовались три гироскопа, стабилизированные тремя гироскопами скорости, и гидравлические серводвигатели для перемещения реактивных лопастей для коррекции тангажа и рыскания, а также управления креном. Система Мёллер Аскания, или система Рехлина, впервые совершила полет 30 апреля 1940 года и использовала позиционные гироскопы, смесительную систему и сервосистему. Испытания А-5 включали в себя систему направляющей плоскости для бокового управления и радиосистему для отключения движения на заданной скорости, после чего ракета следовала по баллистической траектории . А-5 достигли высоты 12 км (7,5 миль) и дальности действия 18 километров (11 миль). До 80 пусков к октябрю 1943 года позволили получить представление об аэродинамике ракеты и провести испытания более совершенной системы наведения. Аэродинамические данные привели к тому, что конструкция киля и руля направления была практически такой же, как у А-4. [15] [3] : 62, 64 [2] : 57–65
По завершении испытаний А-5 Дорнбергер заявил: «Теперь я знал, что нам удастся создать оружие с гораздо большей дальностью действия, чем любая артиллерия. форма для А-4». [3] : 64
В конце 1920-х годов Карл Беккер осознал, что лазейка в Версальском договоре позволила Германии разработать ракетное оружие. Генерал Беккер оказал большое влияние на разработку А4, пока не покончил жизнь самоубийством 8 апреля 1940 года из-за критики со стороны Адольфа Гитлера. [16]
A4 представлял собой полноразмерную конструкцию с дальностью полета около 322 километров (200 миль) , начальной максимальной высотой 89 километров (55 миль) и полезной нагрузкой около тонны . Версии А4 использовались в войне. В их число входили первая баллистическая ракета и первый снаряд, достигший космического пространства . [17]
В качестве топлива по-прежнему оставался жидкий кислород со смесью 75% этанола и 25% воды. Вода снижала температуру пламени, действовала как охлаждающая жидкость и уменьшала термическое напряжение. [4]
Это увеличение мощности произошло благодаря модернизации двигателя A3, теперь известного как A5, Уолтером Тилем . Стало яснее, что разработки фон Брауна превращаются в полезное оружие, и Дорнбергер перевел команду с артиллерийского полигона в Куммерсдорфе (недалеко от Берлина ) в Пенемюнде, на острове Узедом на балтийском побережье Германии , чтобы предоставить больше места для испытаний и секретность. Эта версия оказалась достоверной, и к 1941 году команда выпустила около 70 ракет А5. Первый А4 поднялся в воздух в марте 1942 года, пролетев около 1,6 км (1 милю) и врезавшись в воду. Второй запуск достиг высоты 11 километров (7 миль) и взорвался. Третья ракета, запущенная 3 октября 1942 года, идеально следовала своей траектории. Он приземлился на расстоянии 193 километров (120 миль) и достиг высоты 83 километра (52 мили) . [18] Максимальная высота, достигнутая во время войны, составила 174,6 км (108,5 миль) 20 июня 1944 года. [18]
Производство ракеты началось в 1943 году. Польское движение сопротивления Армия Крайова ( Армия Крайова ) быстро обнаружило ракетный полигон в Близне благодаря сообщениям местных фермеров. Полевым агентам «Армии Крайовой» удалось заполучить фрагменты выпущенных ракет, прибыв на место раньше немецких патрулей. В начале марта 1944 года штаб британской разведки получил сообщение об агенте Армии Крайовой (кодовое имя: «Макарий» ), который тайно обследовал железнодорожную линию Близна и заметил товарный вагон , тщательно охраняемый войсками СС, в котором находился « предмет, который, хотя и прикрыт под брезентом, имел все сходство с чудовищной торпедой » . [19] Впоследствии был сформирован план, чтобы попытаться захватить целую неразорвавшуюся ракету Фау-2 и перевезти ее в Великобританию. Около 20 мая 1944 года относительно неповрежденная ракета Фау-2 упала на болотистый берег реки Буг недалеко от села Сарнаки, и местные поляки спрятали ее до прихода немцев. Затем ракету разобрали и перевезли контрабандой через Польшу. [20] В конце июля 1944 года польское сопротивление тайно вывезло части ракеты из Польши в ходе операции Мост III (Мост III), [21] для анализа британской разведкой.
В конце 1943 года директор Немецкого трудового фронта ( Deutsche Arbeitsfront/DAF ) Отто Лафференц предложил идею буксируемого водонепроницаемого контейнера, в котором можно было бы разместить ракету А4. Это предложение переросло в конструкцию контейнера водоизмещением 500 тонн, который можно было буксировать подводной лодкой. В боевом положении контейнеры будут дифферентированы, чтобы их кормовая часть опустилась в вертикальное положение для запуска. Проект получил название Projekt Schwimmweste (по-немецки «Проект спасательного жилета»), а сами контейнеры назывались кодовым названием Prüfstand XII (по-немецки «Испытательная установка XII»). Работу над контейнерами проводила компания Vulkanwerft , и к концу войны был завершен единственный экземпляр, но так и не испытанный с запуском ракеты. [22]
Предвидя возможность того, что стартовые площадки могут быть возвращены на территорию самого Рейха, фон Браун и его коллеги были вынуждены разработать версию A4 большей дальности, известную попеременно как A9 и A4b, причина двойного обозначения заключалась в том, что Серия А4 получила «национальный приоритет»; Обозначение A4b обеспечивало наличие дефицитных ресурсов. [23]
В июне 1939 года Курт Патт из конструкторского бюро Пенемюнде предложил крылья для преобразования скорости и высоты ракеты в аэродинамическую подъемную силу и дальность полета. [24] Поскольку на этапе спуска ракета столкнулась с более плотной атмосферой, она выполнит вывод и войдет в пологое планирование, меняя скорость на расстояние. Патт также предложил Flossengeschoss (плавниковый снаряд). Обе концепции были использованы Вальтером Дорнбергером, когда он составлял докладную записку для представления Гитлеру относительно «Американской ракеты» 31 июля 1940 года. [25]
Проектные исследования А9 начались в 1940 году. Помимо крыльев, А9 должен был быть несколько больше, чем А4, а его двигатель обеспечивал бы примерно на 30% большую тягу. После испытаний моделей в аэродинамической трубе конструкция впоследствии была модифицирована с заменой крыльев на флюзеляжные , поскольку испытания показали, что они обеспечивают лучшую подъемную силу на сверхзвуковых скоростях, а также решают проблему околозвукового смещения центра подъемной силы.
Разработка была приостановлена в 1941 году, но в 1944 году несколько V2 были модифицированы до конфигурации A9 под обозначением A4b. [26] Было подсчитано, что за счет установки крыльев дальность полета А4 увеличится до 750 км (470 миль), что позволит атаковать цели в Великобритании с стартовых площадок на территории Германии. Предполагалось, что после запуска кривая траектории A4b станет более пологой и ракета будет планировать к цели. Ожидалось, что перехват самолетом противника в конце фазы планирования будет практически невозможен, поскольку над целью А-4b должен был войти в почти вертикальное пикирование, оставляя мало времени для перехвата.
Концепция A4b была проверена путем установки стреловидных крыльев на два самолета A4, запущенных из Близны. Опытно-конструкторских работ было проведено мало, и первый запуск 27 декабря 1944 года оказался полным провалом. Вторая попытка запуска, 24 января 1945 года, оказалась частично успешной, поскольку крыло оторвалось, но A4b все же удалось стать первой крылатой управляемой ракетой, преодолевшей звуковой барьер и достигшей скорости 4 Маха . [27] [28] [ 3] : 219
А6 — обозначение варианта испытательной ракеты А5, в котором использовалось другое топливо. [15]
Некоторые источники указывают, что это также применялось к спекулятивному предложению по пилотируемой версии воздушного разведчика крылатого варианта A4b. Первоначально этот А6 был предложен Министерству авиации Германии как неперехватываемый разведывательный корабль. Он будет запущен ракетой вертикально и достигнет апогея 95 км (59 миль); после повторного входа в атмосферу он войдет в фазу сверхзвукового планирования, когда загорится его единственный прямоточный воздушно-реактивный двигатель . Была надежда, что это обеспечит 15–20 минут крейсерского полета на скорости 2900 км/ч (1800 миль в час) и позволит самолету вернуться на свою базу и совершить обычную посадку на взлетно-посадочную полосу с помощью тормозного парашюта . Однако у Министерства авиации не было потребности в таком самолете, и предложение было отклонено. Подобные концепции (хотя и без экипажа) были созданы после войны в виде американской ракеты SM-64 «Навахо» и советской « Бурья» — межконтинентальных крылатых ракет с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. [29]
A7 представлял собой крылатую конструкцию, которая так и не была полностью построена. Он разрабатывался между 1940 и 1943 годами в Пенемюнде для Кригсмарине . По конструкции А7 был похож на А5, но имел оперение большего размера (1,621 м 2 ), чтобы обеспечить большую дальность планирующего полета. Две модели А7 без двигателя были сброшены с самолетов для проверки устойчивости полета; никаких испытаний с питанием никогда не проводилось. Готовая ракета должна была обеспечивать взлетную тягу 15 кН и взлетную массу 1000 кг. Конструкция имела диаметр 0,38 м и длину 5,91 м. [ нужна цитата ]
A8 представлял собой предложенный «растянутый» вариант A4, в котором использовалось хранимое ракетное топливо (скорее всего, азотная кислота и керосин). Проект так и не дошел до стадии прототипа, но дальнейшие проектные работы проводились после войны немецкой ракетной командой во Франции под названием « Супер Фау-2 ». В конечном итоге проект был отменен, но привел к созданию французских ракетных проектов «Вероник» и «Диамант» . [15] [30]
Усовершенствованную версию А9 предлагалось использовать для атаки целей на материковой части США с стартовых площадок в Европе, для чего ее нужно было бы запускать на разгонной ступени А10.
Проектные работы над А10 начались в 1940 году, а первый полет должен был состояться в 1946 году. Первоначальный проект был выполнен Людвигом Ротом и Граупе и завершен 29 июня 1940 года. Герман Оберт работал над проектом в 1941 году, а в В декабре 1941 года Уолтер Тиль предложил использовать на А10 двигатель, состоящий из шести двигателей А4, общая тяга которых, как предполагалось, составляла 180 тонн.
Работа над A10 была возобновлена в конце 1944 года под кодовым названием Projekt Amerika , а в конструкцию A10 были внесены изменения, включившие группу из 6 камер сгорания A4, питающихся одним расширительным соплом. Позже он был изменен на большую однокамерную систему с одним соплом. В Пенемюнде были построены испытательные стенды для запуска 200-тонного (440 920 фунтов силы) тягового двигателя.
Посчитали, что существующие системы наведения не будут достаточно точными на дальности 5000 км, и было решено сделать А9 пилотируемым. Пилот должен был направляться к цели при помощи радиомаяков подводных лодок и автоматических метеостанций, приземлившихся в Гренландии и Лабрадоре .
Окончательная конструкция ракеты-носителя А10 имела высоту примерно 20 м (66 футов). Приведенная в действие ракетой с тягой 1670 кН (380 000 фунтов- сила ), сжигающей дизельное топливо и азотную кислоту, за 50-секундное горение она развила бы вторую ступень А9 до скорости около 4300 км/ч (2700 миль в час). [32] Затем A9 запустится и разгонится еще на 5760 км/ч (3580 миль в час), достигнув скорости 10 080 км/ч (6260 миль в час), максимальной высоты 56 километров (35 миль) и пробега 4000 километров ( 2500 миль) примерно за 35 минут. Отработанный А-10 должен был спуститься на тормозных щитках и парашюте, чтобы быть поднятым в море и повторно использованным. [3] : 130–131.
A11 ( Japan Rakete ) представляла собой концепцию конструкции, которая должна была действовать как первая ступень трехступенчатой ракеты, двумя другими ступенями были A9 и A10.
Дизайн А11 был показан фон Брауном американским офицерам в Гармиш-Партенкирхене; рисунок был опубликован в 1946 году армией США. Было показано, что на A11 используются шесть больших однокамерных двигателей, предложенных для ступени A10, с модифицированной второй ступенью A10, встроенной в A11. На конструкции также был изображен крылатый А9, указывающий на планирующую посадку или бомбардировку. Чтобы выйти на орбиту, потребовалась бы либо новая «ударная ступень», либо А9 пришлось бы облегчить. В любом случае полезная нагрузка массой около 300 кг (660 фунтов) могла бы быть размещена на низкой околоземной орбите, что примерно эквивалентно современной ракете «Электрон» . [33]
Если бы проект А12 был построен, это была бы орбитальная ракета . Он был предложен как четырехступенчатый, включающий ступени A12, A11, A10 и A9. Расчеты показали, что он сможет разместить на низкой околоземной орбите до 10 тонн полезной нагрузки , что сравнимо с более поздней ракетой «Сатурн-1» программы «Аполлон» .
Сама ступень А12 с полной заправкой весила бы около 3500 тонн и имела бы высоту 33 м (108 футов). Он должен был приводиться в движение 50 двигателями А10, работающими на жидком кислороде и этаноле. [34]
{{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ).{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ).{{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ). Техническое обсуждение A1 (на немецком языке) того же автора, что и указанный выше сайт A2. Автор изучил первоисточники; на их основании он утверждает, что широко повторяющиеся данные об А1 большей частью ошибочны.20 000..