Серия Aggregat (нем . «Агрегат») представляла собой ряд конструкций баллистических ракет, разработанных в 1933–1945 годах в рамках исследовательской программы армии нацистской Германии ( Heer ). Наибольшим успехом стала A4, более известная как V2 .
.jpg/1280px-Aggregate_(3D-comparison).jpg)
A1 была первой ракетой в серии Aggregat . Она была разработана в 1933 году Вернером фон Брауном в исследовательской программе немецкой армии в Куммерсдорфе под руководством полковника доктора Вальтера Дорнбергера . A1 была прародительницей большинства современных ракет. Ракета была 1,4 метра (4 фута 7 дюймов) в длину, 30,5 сантиметров (12 дюймов) в диаметре и имела взлетный вес 150 килограммов (330 фунтов). Двигатель, разработанный Артуром Рудольфом , использовал систему ракетного топлива с подачей под давлением, сжигающую этанол и жидкий кислород , и производил 2,9 кН (660 фунтов силы ) тяги в течение 16 секунд. Бак с LOX был расположен внутри топливного бака и изолирован стекловолоконным материалом. Ракета стабилизировалась 40-килограммовой (88 фунтов) 3-осевой гироскопической системой в носовой части, поставляемой Kreiselgeräte GmbH. Ракета не могла вращаться для обеспечения устойчивости, как в случае с баллистическим снарядом , поскольку центробежная сила заставляла жидкое топливо подниматься по стенкам баков, что затрудняло подачу топлива в камеру сгорания. Хотя двигатель был успешно испытан, первая попытка полета взорвалась на стартовой площадке 21 декабря 1933 года, через полсекунды после зажигания. [1] Причиной было накопление топлива до зажигания двигателя. [2] Поскольку конструкция считалась нестабильной, дальнейших попыток не предпринималось, и усилия были перенесены на конструкцию A2. A1 был слишком тяжелым в носовой части, и для компенсации гироскопическая система была перемещена в середину A2, 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. Для полномасштабных испытаний были построены два самолета A2, названные в честь карикатуры Вильгельма Буша , «Макс и Мориц» . 19 и 20 декабря 1934 года они были запущены перед старшими офицерами 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 У самолетов A2 были те же размеры, что и у A1, и тот же двигатель, но отдельные топливные баки. Цилиндрическая регенеративно охлаждаемая камера сгорания была приварена внутри бака с этанолом. Грибовидная инжекторная система состояла из топливных и окислительных струй, направленных друг на друга. Топливо нагнеталось из азотного бака, системы, которая также использовалась для A3 и A5. [2] [4]
Разработка A3 может быть прослежена по крайней мере до февраля 1935 года, когда майор Эрнст Риттер фон Хорстиг отправил генералу артиллерии Карлу Беккеру бюджет в размере почти полумиллиона марок на строительство двух новых испытательных стендов в Куммерсдорфе. Включая мобильные испытательные установки, небольшие локомотивы, а также офисные и складские помещения. Планы A3 предусматривали ракету с инерциальной системой наведения и тяговым двигателем весом 1500 кг (3300 фунтов). [6]
В марте 1936 года генерал-полковник Вернер фон Фрич стал свидетелем статического запуска двигателя A3 в Куммерсдорфе и был достаточно впечатлен, чтобы оказать поддержку ракетной программе. [7] [8] Как и более ранние ракеты A1 и A2, A3 использовала систему подачи топлива под давлением и ту же смесь жидкого кислорода и 75% этанола, что и более ранние конструкции. Она развивала 14,7 кН (3300 фунт- сил ) в течение 45 секунд. Она использовала систему из трех гироскопов для отклонения реактивных лопаток из вольфрамового сплава . [9] Проектирование было завершено в начале 1936 года, и 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, в ожидании сверхзвукового полета. Ракета была 6,7 метра (22 фута) в длину, 0,70 метра (2,3 фута) в диаметре и весила 750 кг (1650 фунтов) при заправке. Были включены плавники, для «устойчивости стрелы», структурно закрепленные антенным кольцом. Стабилизированная платформа использовала гироскоп тангажа и гироскоп рыскания, соединенные с пневматическими сервоприводами, которые стабилизировали платформу вдоль осей тангажа и рыскания. Электрические тележки на платформе действовали как интегрирующие акселерометры. Эти сигналы смешивались с сигналами от системы SG-33, чтобы приводить в действие серводвигатели управления лопастями реактивного двигателя из молибдена и вольфрама . SG-33 был закреплен на ракете, а не на стабилизированной платформе, и использовал три гироскопа скорости для определения отклонений крена, тангажа и рыскания. Два реактивных лопасти вращались в одном направлении для управления тангажем и рысканием, и в противоположных направлениях для управления креном. Система наведения и управления была разработана Фрицем Мюллером на основе идей Йоханнеса Марии Бойкова, технического директора Kreiselgeräte GmbH («Gyro Instruments Limited»). [2] : 53–57
Двигатель A3 был увеличенной версией A2, но с грибовидным инжектором в верхней части камеры сгорания, основанной на конструкции Вальтера Риделя . Этанол распылялся вверх, чтобы смешаться с кислородом, распыляемым вниз из форсунок в верхней части камеры. Это увеличивало эффективность и создавало более высокие температуры. [2] : 56
Это была первая из ракет Aggregat , запущенных из района Пенемюнде. [11] В рамках операции «Маяк» первая A3 была запущена 4 декабря 1937 года, но у нее возникли проблемы с преждевременным раскрытием парашюта и отказом двигателя, и она разбилась недалеко от точки взлета. Второй запуск 6 декабря 1937 года имел схожие проблемы. [12] Парашют был отключен у третьей и четвертой ракет, запущенных 8 и 11 декабря 1937 года, но у них также отказали двигатели, хотя отсутствие сопротивления парашюта позволило им разбиться дальше от места запуска. [13] Они достигли высоты от 2500 футов (760 м) до 3000 футов (910 м), прежде чем упасть в море. [2] : 57
По данным другого источника, один A3 достиг максимальной дальности полета 12 км (7,5 миль) и максимальной высоты 18 км (11 миль). [ необходима цитата ]
После каждого неудачного запуска фон Браун и Дорнбергер искали причину. Сначала высказывались предположения об электростатическом заряде , который преждевременно сработал парашютом, но это было в значительной степени опровергнуто. В конечном итоге неудачи были приписаны неадекватной конструкции экспериментальной инерциальной системы наведения ракеты и незначительной нестабильности в конструкции корпуса и плавника. [13] Было обнаружено, что система управления не способна удерживать ракету от поворота при ветре более 3,7 метров в секунду (12 футов/с). [3] : 58 Устойчивые гироскопы платформы были ограничены диапазоном движения в 30 градусов, и когда платформа падала, парашюты раскрывались. Реактивные лопасти должны были двигаться быстрее и иметь большую силу управления, чтобы остановить вращение. Ребра были перепроектированы в A5, когда было обнаружено, что расширяющийся реактивный шлейф по мере набора высоты ракеты разрушил бы стабилизирующее кольцо антенны плавника A3. [2] : 57
После этой неудачной серии запусков проект A3 был заброшен, а работа над A4 отложена, в то время как работа над A5 началась. [14] [3] : 58
По словам Дорнбергера, A3 «...не была оборудована для приема какой-либо полезной нагрузки. Это была чисто экспериментальная ракета». Аналогично, A5 должна была быть «только для исследовательских целей». [3] : 50, 66
A5 сыграл важную роль в испытании аэродинамики и технологии A4. Его ракетный двигатель был идентичен A-3, но с новой системой управления, предоставленной Siemens , имел длину 5,825 м (19,11 фута), диаметр 0,78 м (2 фута 7 дюймов) и взлетный вес 900 кг (2000 фунтов). A5 был оснащен приемным устройством Brennschluss , системой спасения парашюта, мог оставаться на плаву в воде до двух часов и был окрашен в желтый и красный цвета, что облегчало восстановление. Новые поверхности хвостового оперения были испытаны в дозвуковой трубе Zeppelin Aircraft Works и сверхзвуковой трубе в Ахене. Внутренние лопатки теперь были сделаны из графита вместо молибдена . Неуправляемые A5 были запущены с Грифсвальд-Ойе в конце 1938 года. Модели длиной 1,5 метра (5 футов) и диаметром 20 сантиметров (8 дюймов) сбрасывались с Heinkel He 111, начиная с сентября 1938 года, проверяя сверхзвуковые скорости в отсутствие сверхзвуковой аэродинамической трубы . Хельмут Вальтер также сделал модели A5m, которые включали двигатель на перекиси водорода с перманганатом калия в качестве катализатора, и были испытаны в марте 1939 года. Окончательная конфигурация плавника была шире, изогнута наружу для размещения расширяющихся выхлопных газов, включала внешние воздушные лопатки, но не имела кольцевой антенны. [3] : 58–64 [2] : 58–60
A-5, как и A-3, заправлялся этанолом с жидким кислородом в качестве окислителя . Первые успешные управляемые полеты были совершены в октябре 1939 года, причем три из первых четырех полетов использовали полную систему наведения и управления Kreiselgeräte под названием SG-52. Она использовала стабилизированную 3-гироскопическую платформу для управления ориентацией и программу наклона, сигналы которой смешивались с гироскопами скорости и подавались в систему управления, соединенную с реактивными лопастями алюминиевыми стержнями. Система управления Siemens Vertikant впервые полетела 24 апреля 1940 года. Система Siemens использовала три гироскопа, в частности, 3-скоростные гироскопы, обеспечивающие стабилизацию, и гидравлические серводвигатели для перемещения реактивных лопастей для коррекции тангажа и рыскания, а также управления креном. Система Möller Askania, или Rechlin, впервые полетела 30 апреля 1940 года и использовала гироскопы положения, систему смешивания и сервосистему. Испытания A-5 включали систему направляющей плоскости для бокового управления и радиосистему для отключения двигателя на заранее выбранной скорости, после чего ракета следовала по баллистической траектории . A-5 достигли высоты 12 км (7,5 миль) и дальности 18 километров (11 миль). До 80 запусков к октябрю 1943 года развили понимание аэродинамики ракеты и испытания лучшей системы наведения. Аэродинамические данные привели к конструкции киля и руля, которая была в основном такой же, как и у A-4. [15] [3] : 62, 64 [2] : 57–65
По завершении испытаний А-5 Дорнбергер заявил: «Теперь я знал, что нам следует создать оружие с гораздо большей дальностью стрельбы, чем любая артиллерия. То, что мы успешно сделали с А-5, должно быть в равной степени применимо, в улучшенной форме, и для А-4». [3] : 64
В конце 1920-х годов Карл Беккер понял, что лазейка в Версальском договоре позволяла Германии разрабатывать ракетное оружие. Генерал Беккер имел большое влияние во время разработки A4, пока не покончил с собой 8 апреля 1940 года после критики Адольфа Гитлера. [16]
A4 представлял собой полноразмерную конструкцию с дальностью около 322 километров (200 миль) , начальной пиковой высотой 89 километров (55 миль) и полезной нагрузкой около тонны . Версии A4 использовались в военных действиях. Они включали первую баллистическую ракету и первый снаряд, достигший космоса . [17]
В качестве топлива по-прежнему использовался жидкий кислород с 75% этанола и 25% воды. Вода снижала температуру пламени, действовала как охладитель и снижала термическое напряжение. [4]
Это увеличение возможностей произошло благодаря перепроектированию двигателя A3, теперь известного как A5, Вальтером Тилем . Стало ясно, что разработки фон Брауна превращаются в полезное оружие, и Дорнбергер перевел команду с артиллерийских испытательных полигонов в Куммерсдорфе (недалеко от Берлина ) в Пенемюнде, на острове Узедом на балтийском побережье Германии , чтобы обеспечить больше места для испытаний и большую секретность. Эта версия была надежной, и к 1941 году команда выпустила около 70 ракет A5. Первая A4 поднялась в воздух в марте 1942 года, пролетев около 1,6 километра (1 миля) и упав в воду. Второй запуск достиг высоты 11 километров (7 миль) перед взрывом. Третья ракета, запущенная 3 октября 1942 года, идеально следовала своей траектории. Она приземлилась в 193 километрах (120 миль) и достигла высоты 83 километра (52 мили) . [18] Самая высокая высота, достигнутая во время войны, составила 174,6 км (108,5 миль) 20 июня 1944 года. [18]
Производство ракеты началось в 1943 году. Испытательный полигон ракет в Близне был быстро обнаружен польским движением сопротивления Армией Крайовой ( Armia Krajowa ) благодаря сообщениям местных фермеров. Полевые агенты Армии Крайовой сумели получить части выпущенных ракет, прибыв на место происшествия до немецких патрулей. В начале марта 1944 года британский штаб разведки получил доклад агента Армии Крайовой (кодовое имя: «Макарий» ), который тайно обследовал железнодорожную линию Близны и заметил грузовой вагон, тщательно охраняемый войсками СС, в котором находился « объект, который, хотя и был накрыт брезентом, имел все сходство с чудовищной торпедой » . [19] Впоследствии был составлен план попытки захватить целую неразорвавшуюся ракету V2 и переправить ее в Великобританию. Около 20 мая 1944 года относительно неповрежденная ракета V2 упала на болотистый берег реки Буг около деревни Сарнаки, и местные поляки спрятали ее до прихода немцев. Затем ракету разобрали и переправили через Польшу. [20] В конце июля 1944 года польское сопротивление тайно вывезло части ракеты из Польши в ходе операции «Мост III» [21] для анализа британской разведкой.
В конце 1943 года директор Германского трудового фронта ( Deutsche Arbeitsfront/DAF ) Отто Лафференц предложил идею буксируемого водонепроницаемого контейнера, который мог бы вместить ракету A4. Это предложение переросло в проект контейнера водоизмещением 500 тонн, который можно было бы буксировать за подводной лодкой. После того, как контейнеры были в положении для стрельбы, их кормовой конец должен был опуститься в вертикальное положение для запуска. Проект получил название Projekt Schwimmweste (по-немецки «Проект спасательного жилета»), а сами контейнеры получили кодовое название Prüfstand XII (по-немецки «Испытательная установка XII»). Работа над контейнерами велась на Vulkanwerft , и единственный экземпляр был завершен к концу войны, но так и не был испытан с запуском ракеты. [22]
Предвидя возможность того, что стартовые площадки могут быть вынуждены вернуться на территорию самого Рейха, фон Браун и его коллеги были вынуждены разработать версию A4 с большей дальностью полета, известную также как A9 и A4b, причем причиной двойного обозначения было то, что серия A4 получила «национальный приоритет»; обозначение A4b гарантировало 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] Когда ракета сталкивалась с более плотной атмосферой на этапе снижения, она выполняла вывод и переходила на неглубокое планирование, жертвуя скоростью ради расстояния. Патт также предложил Flossengeschoss (плавниковый снаряд). Обе концепции были использованы Вальтером Дорнбергером, когда он составлял меморандум для представления Гитлеру относительно «американской ракеты» 31 июля 1940 года. [25]
Исследования конструкции A9 начались в 1940 году. В дополнение к крыльям, A9 был бы несколько больше, чем A4, а его двигатель производил бы примерно на 30% больше тяги. После испытаний моделей в аэродинамической трубе конструкция была впоследствии изменена, чтобы заменить крылья на фюзеляжные пояса , поскольку испытания показали, что они обеспечивают лучшую подъемную силу на сверхзвуковых скоростях, а также решают проблему трансзвукового смещения центра подъемной силы.
Разработка была приостановлена в 1941 году, но в 1944 году несколько V2 были модифицированы до конфигурации, приближенной к A9, под обозначением A4b. [26] Было подсчитано, что за счет установки крыльев дальность полета A4 увеличится до 750 км (470 миль), что позволит атаковать цели в Великобритании с пусковых установок в Германии. Предполагалось, что после запуска кривая траектории A4b станет более пологой, и ракета будет планировать к своей цели. Ожидалось, что перехват вражеским самолетом в конце фазы планирования будет практически невозможен, поскольку над целью A-4b должен был войти в почти вертикальное пикирование, оставляя мало времени для перехвата.
Концепция A4b была испытана путем установки стреловидных крыльев на два A4, запущенных с Близны. Было проведено мало опытно-конструкторских работ, и первый запуск 27 декабря 1944 года оказался полным провалом. Вторая попытка запуска 24 января 1945 года была частично успешной, поскольку крыло отломилось, но A4b все же удалось стать первой крылатой управляемой ракетой, преодолевшей звуковой барьер и достигшей скорости 4 Маха . [27] [28] [3] : 219
A6 — обозначение, применявшееся к варианту испытательной ракеты A5, в которой использовались другие виды топлива. [15]
Некоторые источники указывают, что он также применялся к спекулятивному предложению о пилотируемой версии воздушной разведки крылатого варианта A4b A4. Этот A6 был первоначально предложен Министерству авиации Германии как неперехватываемый разведывательный корабль. Он должен был запускаться вертикально с помощью ракеты, поднимаясь на высоту 95 км (59 миль); после повторного входа в атмосферу он входил в фазу сверхзвукового планирования, когда его единственный прямоточный воздушно-реактивный двигатель включался. Предполагалось, что это обеспечит 15–20 минут крейсерского полета на скорости 2900 км/ч (1800 миль/ч) 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 требований к такому самолету, и предложение было отклонено. Похожие концепции (хотя и непилотируемые) были созданы после войны в виде американской ракеты SM-64 Navaho и советской «Буря» , обе из которых представляли собой межконтинентальные крылатые ракеты с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. [29]
A7 представлял собой крылатую конструкцию, которая так и не была полностью построена. Она разрабатывалась между 1940 и 1943 годами в Пенемюнде для Кригсмарине . A7 был похож по конструкции на A5, но имел более крупные хвостовые плавники (1,621 м2 ) для получения большей дальности в планирующем полете. Две модели A7 без двигателя были сброшены с самолетов для проверки устойчивости полета; никаких испытаний с двигателем не проводилось. Готовая ракета должна была иметь взлетную тягу 15 кН и взлетный вес 1000 кг. Конструкция имела диаметр 0,38 м и длину 5,91 м. [ необходима цитата ]
A8 был предложенным «удлиненным» вариантом A4, для использования ракетного топлива, пригодного для хранения (скорее всего, азотной кислоты и керосина). Проект так и не достиг стадии прототипа, но дальнейшие проектные работы были выполнены после войны немецкой ракетной группой во Франции под названием « Super V-2 ». Проект был в конечном итоге отменен, но привел к французским проектам ракет Véronique и Diamant . [15] [30]
Было предложено использовать усовершенствованную версию А9 для атаки целей на материковой части США с пусковых установок в Европе, для чего ее необходимо было бы запускать с помощью разгонного блока А10.
Проектирование A10 началось в 1940 году, а первый полет планировалось осуществить в 1946 году. Первоначальный проект был разработан Людвигом Ротом и Граупе и завершен 29 июня 1940 года. Герман Оберт работал над проектом в течение 1941 года, а в декабре 1941 года Вальтер Тиль предложил использовать для A10 двигатель, состоящий из шести объединенных двигателей A4, которые, как предполагалось, давали бы общую тягу 180 тонн.
Работа над A10 возобновилась в конце 1944 года под кодовым названием Projekt Amerika , и конструкция A10 была изменена, чтобы включить кластер из 6 камер сгорания A4, питающих одно расширительное сопло. Позже это было изменено на большую одну камеру и одно сопло. Испытательные стенды были построены в Пенемюнде для огневых испытаний двигателя тяги 200 тонн (440 920 фунтов силы).
Было решено, что существующие системы наведения не будут достаточно точными на расстоянии 5000 км, и было решено сделать A9 пилотируемым. Пилот должен был направлять свой конечный план по направлению к цели с помощью радиомаяков на подводных лодках и автоматических метеостанций, высаженных в Гренландии и Лабрадоре .
Окончательный проект ускорителя A10 был приблизительно 20 м (66 футов) в высоту. Приведенный в действие ракетным двигателем тягой 1670 кН (380 000 фунтов силы ), сжигающим дизельное топливо и азотную кислоту, во время своего 50-секундного сгорания он разгонял бы вторую ступень A9 до скорости около 4300 км/ч (2700 миль/ч). [32] Затем A9 зажигался и разгонялся бы дополнительно до 5760 км/ч (3580 миль/ч), достигая скорости 10 080 км/ч (6260 миль/ч), пиковой высоты 56 километров (35 миль) и преодолевая 4000 километров (2500 миль) примерно за 35 минут. Отработанный A-10 спускался бы с помощью тормозных щитков и парашюта, чтобы быть поднятым в море и повторно использованным. [3] : 130–131
A11 ( Япония Rakete ) представляла собой проектную концепцию, которая должна была стать первой ступенью трехступенчатой ракеты, две другие ступени которой назывались A9 и A10.
Проект A11 был показан фон Брауном американским офицерам в Гармиш-Партенкирхене; чертеж был опубликован в 1946 году армией США. A11 был показан с использованием шести больших однокамерных двигателей, предложенных для ступени A10, с модифицированной второй ступенью A10, вложенной в A11. Проект также показал крылатый A9, что указывало на планирующую посадку или бомбардировку. Для достижения орбиты потребовалась бы либо новая «ступень толчка», либо A9 пришлось бы облегчить. В любом случае, полезная нагрузка около 300 кг (660 фунтов) могла быть размещена на низкой околоземной орбите, что примерно эквивалентно современной ракете Electron . [33]
Проект A12, если бы он был построен, был бы орбитальной ракетой . Он был предложен как четырехступенчатый аппарат, включающий ступени A12, A11, A10 и A9. Расчеты предполагали, что он мог бы вывести на низкую околоземную орбиту до 10 тонн полезной нагрузки , что сопоставимо с более поздней ракетой Saturn I программы Apollo .
Сама ступень A12 весила бы около 3500 тонн полностью заправленной и имела бы высоту 33 м (108 футов). Она должна была приводиться в движение 50 двигателями A10, 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 на вышеуказанном сайте A2. Автор изучил первоисточники; основываясь на них, он утверждает, что широко повторяемые данные об A1 в основном ошибочны.20 000.