Келдыш М.В. Творческий портрет по воспоминаниям современников. – М.:Наука, 2002. – С. 79-85 Анатолий Сазонович Коротеев,
Начало активной деятельности Мстислава Всеволодовича Келдыша в области ракетно-космической техники относится к 1946 г., когда 2-го декабря он был назначен начальником НИИ реактивной авиации (НИИ-1) Министерства авиационной промышленности. НИИ-1, выросший на базе Реактивного научно-исследовательского института, являлся к тому времени известной исследовательской организацией, имевшей в своем активе создание первой реактивной системы залпового огня "Катюша", разработку ракетоплана С.П. Королева, ракетных двигателей В.П. Глушко, Л.С. Душкина и ряд других новаторских работ. М.В. Келдыш стремительно входит в курс дел и уже менее чем через две недели после назначения, 14 декабря, формулирует ряд принципов деятельности Института, фактически формируя его долгосрочную исследовательскую программу. В проекте приказа министра, написанного в этот день им лично, он излагает следующее положение: "В целях обеспечения работ по авиационно-реактивным двигателям и ракетным двигателям считать Научно-исследовательский институт № 1 головным институтом в области научно-исследовательской работы по жидкостным ракетным двигателям и воздушно-реактивным бескомпрессорным двигателям". Основы сформулированной М.В. Келдышем для НИИ-1 фундаментальной программы четко выделяют три ключевых направления: - изучение физико-химических основ рабочего процесса и создание научной методологии проектирования и отработки жидкостных двигателей;
И Келдыш начинает последовательно действовать в этом направлении. Уже 12 марта 1947 г., заключая обсуждение доклада Л.А. Вулиса на заседании НТС Института о плане работ лаборатории на 1947 год, Келдыш сказал: "Правильно, что основная тематика лаборатории - этот тематика перспективная, но этим не следует чрезмерно увлекаться. Перспективные работы нужно вести только в крупном плане, откинув мелкие темы и сосредоточив высвободившиеся силы на изучении существующих двигателей. В 1947 г. следует наметить конкретную цифру удельной тяги, например 280 секунд, и добиться ее осуществления". Замечу, что 280 секунд - это почти на 30 % больше, чем имели двигатели ФАУ-2. Именно тогда Мстислав Всеволодович сформулировал необходимость поиска качественно новых путей разработки высокоэффективных ракетных двигателей. реализация которых впоследствии приведет к триумфу отечественных ракетных ЖРД. Вокруг Келдыша в Институте постепенно складывается коллектив талантливых, продуктивно работавших ученых. Это Петров Георгий Иванович, Л.И. Седов, Д.А. Франк-Каменецкий, А.П. Ваничев, В.М. Иевлев, В.С. Авдуевский, Е.С. Щетинков, возвратившийся в Институт Б.В. Раушенбах, Д.Е. Охоцимский, Т.М. Энеев, В.Я. Лихушин, В.В. Пшеничнов, М.В. Мельников и Д.А. Мельников, Н.А. Аккерман, М.С. Натанзон и многие другие. Жизнь блестяще подтвердила и ключевую актуальность выбранных направлений, и правильность выбранных способов решения проблем. Под руководством Келдыша в НИИ-1 окончательно выделились и оформились основные направления научных исследований по ракетному двигателестроению, по проблемам термодинамики, теории горения и устойчивости рабочего процесса, организации процессов смешения и преобразования топлив в камере сгорания, проблемам динамики нестационарных процессов и демпфирования колебания давлений в агрегатах ракетных двигателей, газовой динамики и тепломассообмена, методическим вопросам в моделировании. НИИ-1 становится научным центром по решению комплекса непрерывно возникающих в КБ вопросов. Здесь решаются проблемные вопросы, возникающие в ходе создания первых образцов мощных жидкостных ракетных двигателей, идентифицируются явления, происходящие в агрегатах, разрабатываются решения по организации процессов смешения топлив, устойчивости горения в камерах сгорания, формируются методы профилирования сопел реактивных двигателей. Крупным достижением мирового уровня явились разработки жидкостных ракетных двигателей по перспективной так называемой "замкнутой схеме" с дожиганием генераторного газа и создание демонстрационного образца, что позволило КБ отрасли перейти к созданию мощных двигательных установок на стабильных и криогенных компонентах топлив. В отличие от ФАУ-2, который безусловно к тому времени был "законодателем мод" в ракетном двигателестроении, Мстиславом Всеволодовичем была поставлена задача, которая успешно решена сотрудниками НИИ-1, - обеспечить резкое повышение эффективности жидкостных ракетных двигателей путем отказа от индивидуального контура питания турбины. Необходимо было дожечь газотурбинный газ в камере сгорания, обеспечив резкое повышение удельной тяги. Это потребовало существенного изменения схемы жидкостного ракетного двигателя и поставило ряд принципиально новых вопросов по рабочим процессам. До сих пор, за исключением одного двигателя Соединенных Штатов Америки, только российские ЖРД имеют такие высокие параметры. Лучшим доказательством действительно высокого совершенства российских жидкостных ракетных двигателей явилось решение Соединенных Штатов Америки приобрести несколько лет назад двигатели РД-180 разработки НПО "Энергомаш" для модернизации ракеты-носителя "Атлас", и двигатели МК-33 - МК-43, разработанные в России более тридцати лет назад для ракеты Н-1, с целью установки на свои ракеты XXI века. Невероятно, но факт. Второй пример. Наращивание баллистической эффективности ракет, установка новых ступеней привели к появлению продольной неустойчивости ракет. Келдыш привлек специалистов НИИ-1 к решению этой сложнейшей технической задачи. Предложенный Институтом уровень исследований нового сложного явления, разрушавшего ракету, включал правильную интерпретацию его признаков, теоретическое объяснение происходящего, конкретные предложения по разработке устройств демпфирующих колебания. Проблема была снята. Созданный в Институте коллектив первоклассных исследователей впоследствии сыграл огромную роль в решении проблемы ликвидации самовоспламенения конструкционных материалов и окислительных трактов в современных жидкостных ракетных двигателях. Эта проблема особенно остро встала при создании мощнейшего двигателя РД-170 для ракеты "Энергия", для ракеты "Зенит", а также последующего класса высоконапряженных двигателей, которые разрабатывались НПО "Энергомаш". Были выявлены условия, которые позволяли обеспечить работу конструкционных материалов в тракте кислорода, нагретого до температуры в несколько сотен градусов, понято, почему это явление происходит, и показано, как его избежать. Под руководством Келдыша в 1946-1961 годах (кстати, он руководил институтом именно 15 лет, сначала - в роли директора, а затем - научного руководителя) в НИИ-1 был проведен широкий комплекс исследований по сверхзвуковой газовой динамике, течению вязкого газа, аэродинамического нагрева и теплозащите высокоскоростных летательных аппаратов. Была создана новая газодинамическая экспериментальная база для научных исследований, наземной, тепловой и прочностной отработки натурных летательных аппаратов. При этом было использовано весьма прогрессивное решение - создать сверхзвуковые аэродинамические трубы кратковременного действия, работающие несколько десятков секунд, с применением в эксперименте сжатого баллонного газа. Аэродинамические трубы создавались сравнительно малого размера, а моделирование по числу Рейнольдса осуществлялось за счет повышения давления газа. Результатом был огромный выигрыш в стоимости этих труб и в сроках их ввода в эксплуатацию. Получение больших чисел Маха, а в дальнейшем исследования теплообмена потребовали разработки и создания качественно нового оборудования для высокотемпературного подогревания воздуха. Для испытания материала теплозащитных покрытий в Институте были разработаны уникальные плазмотроны, нагревающие газ до температуры в несколько тысяч градусов, что соответствовало условиям спуска космического аппарата в атмосфере со скоростями до 10 километров в секунду. Один из них - трехфазный плазмотрон "Звезда" с нагревом до 6 тысяч градусов при мощности до 100 мегаватт - до сих пор не имеет аналогов в мире. Особое внимание Келдыш уделял созданию многоскачковых воздухозаборников и диффузоров ПВРД, а также профилированию сверхзвуковых сопел. В воздухозаборниках экспериментально были достигнуты высокие значения коэффициента восстановления давления в заторможенном сверхзвуковом потоке. Это обеспечило задел для создания в дальнейшем эффективных СПВРД. При разработке методов оптимального профилирования сверхзуковых сопел, обеспечения минимальных потерь удельной тяги Келдышем была поставлена задача применения метода характеристик, а для проведения расчетов привлечены творческие силы ОПМ Математического института имени В.А.Стеклова, которые использовали в своей работе первые отечественные ЭВМ "Стрела". Келдыш организовал в Институте широкие исследования пограничного слоя и аэродинамического нагрева при сверхзвуковых скоростях. Были получены экспериментальные данные по коэффициентам трения и теплообмена в широком диапазоне чисел Маха и Рейнольдса. Эти результаты использовались при построении эффективных методов расчета трения и теплообмена с учетом переменности свойств вдоль поверхности тела. Такие методы были в дальнейшем усовершенствованы при разработке методов тепловой защиты реальных летательных аппаратов. Около 15 лет - с 1947 по 1960 гг. - Мстислав Всеволодович посвятил разработке воздушно-реактивных двигателей и созданию на базе этого двигателя межконтинентальной крылатой ракеты "Буря". Создание межконтинетальной крылатой ракеты "Буря" было выдающимся достижением отечественного ракетостроения. В те годы, когда авиация только училась преодолевать сверхзвуковой барьер, маршевая ступень "Бури" осуществляла двухчасовые полеты на высотах 18-25 км со скоростью, превышающей скорость звука в три раза. Келдыш начал заниматься СПВРД, когда еще не было ни двигателя, ни даже полной ясности, как его делать и испытывать. В течение 1947-1953 гг. под руководством Келдыша решались научно-технические проблемы, связанные с созданием эффективно работающего сверхзвукового ПВРД. Особенно следует подчеркнуть следующие приоритетные достижения: по многоскачковым воздухозаборникам с центральным телом; по сверхзвуковым соплам с профилированными стенками; по изобретению высотной камеры, позволяющей в земных условиях проводить высотные испытания двигателя в аэродинамических трубах. Каждая из перечисленных работ была отмечена Сталинской премией. К 1953 году были получены все необходимые данные для создания межконтинентальной ракеты с СПВРД. 20 мая 1954 г. принимается постановление Совета Министров о создании ракеты "Буря". По этому постановлению Келдыш назначается научным руководителем работы, а на НИИ-1 возлагается координация всех научно-исследовательских работ по ракете и двигателю. Главным конструктором ракеты "Буря" назначается Семен Алексеевич Лавочкин. Решающим условием обеспечения успешной и быстрой отработки ракеты "Буря" явилось создание по инициативе и под руководством Келдыша больших натурных стендов: сверхзвуковой аэродинамической трубы Ц-7, стенда Ц-9, стенда Ц-12. Впервые в отечественной практике была осуществлена наземная предполетная отработка большинства элементов уникального комплекса "Буря", позволившая значительно сэкономить и сроки, и затраты по доводке изделия. Для разработки системы "Буря" Келдыш организует в 1954 г. филиал НИИ-1, в котором разрабатывается астронавигационная система управления. Перед установкой на ракету проводятся испытания системы на самолете ТУ-16 при полетах в стратосфере на большую дальность. Летные испытания "Бури" начались 1 августа 1957 г., а в начале 1960-го была достигнута максимально допустимая в пределах территории СССР дальность - 6 500 км при отклонении от цели <= 8 км, что по тому времени было высоким результатом. Для сравнения: близкая по характеристикам американская крылатая ракета с СПВРД, рассчитанная примерно на ту же дальность при маршевой скорости полета М = 2,5, после десятка неудачных пусков так и не была доведена до летных образцов. Научные и технические результаты, полученные при разработке ракеты "Буря", нашли применение в ракетно-космической технике при создании последующих изделий с СПВРД, в частности. при разработке под руководством В.Н. Челомея изделия "Метеорит", при определении тепловых режимов испытаний теплозащиты спускаемых космических аппаратов, таких, как "Союз", "Алмаз", "Венера", возвращаемых на Землю капсул с лунным грунтом, искусственных спутников Земли. Выдающаяся роль Келдыша в достижениях отечественной ракетно-космической техники проявилась и в том, что он придавал первостепенное значение поиску перспективных направлений развития и концентрации усилий научно-исследовательских коллективов на разрешении ключевых проблем, стоявших на пути реализации перспективных направлений. Начало разработок первых межконтинентальных баллистических и крылатых ракет привело к рождению и развитию в НИИ-1 ряда направлений научных исследований, неразрывно связанных с деятельностью Келдыша. Одно из них - комплексный анализ перспектив развития ракетных летательных аппаратов и их двигательных установок. Для проведения систематических исследований в этом направлении Келдыш создает в НИИ-1 в мае 1954 г. научно-исследовательское подразделение - лабораторию № 6, укомплектовывает ее высококвалифицированными специалистами и молодыми выпускниками МГУ, МАИ и МФТИ. Отмечу, что Келдыш был одним из инициаторов создания МФТИ - вуза нового профиля, который полностью оправдал ожидания его основателей и стал кузницей кадров высокой квалификации для нашей науки. Келдыш поставил перед новым подразделением весьма актуальные в то время задачи: эффективность применения в ракетно-космической технике ЖРД на стабильных компонентах (этот вопрос имел исключительное значение, поскольку, как известно, многие военные ракеты того периода использовали жидкостные двигатели); эффективность применения в космической технике жидкого водорода; возможность создания малогабаритных межконтинентальных ракет и баллистических ракет для подводных лодок; исследования способов и средств возвращения с орбиты искусственного спутника Земли пилотируемых летательных аппаратов; разработку способов стабилизации и ориентации беспилотных и пилотируемых летательных космических аппаратов; изучение перспективных областей применения в ракетно-космической технике двигательных энергетических установок с ядерными источниками энергии. Результаты этих исследований, проведенных в начале 60-х гг., в значительной мере способствовали внедрению в отечественную ракетную и космическую технику высокоэффективного и относительно удобного в эксплуатации стабильного ракетного топлива - азотный тетраксид и несимметричный диметилгидразин; стимулировали развитие работ по кислород-водородным ЖРД в ОКБ главных конструкторов А.М. Исаева и А.Д. Конопатова; способствовали разработкам в ОКБ В.Н. Челомея и М.К. Янгеля межконтинетальных баллистических ракет легкого класса; а в ОКБ В.П. Макеева - баллистических ракет для подводных лодок; стимулировали развертывание в организациях Минобщемаша и Минсредмаша экспериментальных исследований по космическим ядерным двигателям и ядерным энергетическим установкам. В результате космплексных исследований проблем возвращения пилотируемых космических аппаратов с орбит искусственного спутника Земли на Землю была разработана концепция спускаемого аппарата, осуществляющего движение в земной атмосфере с относительно малым аэродинамическим качеством, за счет чего достигается трехкратное снижение максимальной динамической перегрузки по сравнению с баллистическим спуском. Особо следует выделить разработку теоретических основ и создание в 1956-1959 гг. под руководством Б.В. Раушенбаха первых в мире образцов систем управления и ориентации искусственных спутников Земли и автоматических космических аппаратов для исследования Луны, которые определили лицо советской системы управления и ориентации искусственных спутников Земли и космических аппаратов на последующие два десятилетия. М.В. Келдыш оказывал всемерную поддержку этим работам, обеспечивал своим авторитетом разработку по кооперации необходимых приборов и оборудования и в значительной степени способствовал принятию правильного решения по дальнейшему расширению и переводу этих работ из НИИ-1 в Конструкторское бюро Главного конструктора С.П. Королева. М.В. Келдыш имел непосредственное отношение к идее создания первых искусственных спутников Земли. В 1954 г. он совместно с С.П. Королевым и М.К. Тихонравовым выдвинул это предложение, принял участие в подготовке докладной записки по этому вопросу в ЦК КПСС и Совет Министров СССР, а 16 марта 1954 г. провел в Академии наук совещание, где были подробно рассмотрены первоочередные задачи, которые предстояло решать с помощью искусственного спутника Земли. В 1956 г. член Президиума Академии наук М.В. Келдыш был назначен председателем Комиссии Президиума по искусственным спутникам Земли. С того времени Келдыш и в этом качестве, и как руководитель многочисленных экспертных комиссий по космическим объектам стал нести особую ответственность за ход выполнения космической программы СССР. Огромной была роль М.В. Келдыша в исследованиях и разработке в СССР ядерных ракетных двигателей и ядерных энергетических установок. Собственно, он являлся инициатором постановки этих работ и организовал в НИИ-1 в 1955 году вначале группу, затем отдел, а впоследствии - отделение во главе с Виталием Михайловичем Иевлевым, которого сумел увлечь новыми перспективами так же, как он сам ранее увлекся ракетной техникой, оставив в стороне авиацию. Стали хрестоматийными снимки "трех К", а также снимки Келдыша, Курчатова, Александрова и Иевлева, сделанные на территории Института атомной энергии, у так называемого Домика лесника, во время обсуждения научно-технических и организационных проблем разработки ядерных ракетных двигателей. Вместе с Королевым и Курчатовым Келдыш подготовил развернутое подписанное 30 июня 1958 года постановление правительства о широком развитии работ по ЯРД, о строительстве специального реактора для испытания тепловыделяющих сборок ядерных ракетных двигателей, о создании в НИИ-1 крупного комплекса стендовых экспериментальных установок, моделирующих теплофизические процессы в ядерных двигателях. Этим работам был придан огромный размах. Результатом их стало создание в Конструкторском бюро Химавтоматики (главный конструктор - Александр Дмитриевич Конопатов) под научным руководством НИИ-1, Института атомной энергии, ФЭИ ЯРД-11Б91 с твердофазным реактором, тягой 3,6 тонн и удельным импульсом до 900 секунд. Реактор этого двигателя после полного цикла преднатурной отработки был испытан в трех экземплярах в натурных условиях на уникальной стендовой базе, созданной на территории Семипалатинского ядерного полигона. Большой комплекс исследований был проведен также по ядерным двигателям с газофазным реактором. И хотя эти работы не увенчались пока выводом в космос ядерных ракетных двигателей, они сыграли огромную стимулирующую роль в развитии новых научных направлений: в области теплофизики и гидродинамики, материаловедения и нейтронной физики, магнитной гидродинамики и физики плазмы, в создании новых высокотемпературных материалов и высокотехнологичных производств. Созданный в ХХ веке научно-технический задел по ЯРД и ЯЭУ является фундаментальной базой для разработки космической техники будущего. В конце 50-х - начале 60-х годов шла всеобъемлющая работа по подготовке первого полета в космос человека. Мстислав Всеволодович координирует огромный комплекс научно-технических проблем - от баллистических задач, связанных с полетом космического корабля и его спуском на Землю, до исследований теплового баланса корабля и двигательно-энергетического обеспечения задачи. 19 мая 1961 года Келдыш был избран президентом Академии наук СССР. При избрании его президентом Сергей Павлович Королев, отсутствовавший в то время в Москве, подготовил для выступления на собрании текст в поддержку его кандидатуры. Там есть такие строки: "Хочется отметить характерные черты и особенности, присущие творческой деятельности Келдыша. Во-первых, это неизменное чувство нового, умение найти и определить это новое, понять его. Во-вторых, это сам метод - стремление всегда к сугубо практическому, законченному решению задачи и стремление к установлению конкретных рекомендаций, применимых к жизни; и при всем этом весьма высокий уровень исследований, корректные разработки и решение данной задачи. Келдыша как ученого очень выгодно отличают его широкие и близкие связи с промышленностью, с конструкторскими бюро, с заводами и летно-испытательными организациями. Келдыш является организатором, научным руководителем и самым непосредственным участником разработки сложнейших проблем освоения космического пространства". Разрешите мне этой удивительно точной характеристикой Мстислава Всеволодовича закончить свое выступление. | |||||
| |||||
