Pháo Binh Thế Kỷ 20 - Phần 3

[daibangden]

Các kết quả bay tích cực của tên lửa trong phần hoạt động chủ động trên quỹ đạo cho phép sử dụng chúng dành cho việc đẩy hai vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Trái đất (“PS”). Trong vai trò vận chuyển các vệ tinh này đã sử dụng tên lửa số 1PS và 2PS được hoàn thiện với sự tính toán giải quyết nhiệm vụ. Hai vệ tinh nhân tạo đầu tiên đã dược phóng thành công: mùng 4 tháng 10 năm 1957, vệ tinh nhân tạo đầu tiên đã dược phóng lên quỹ đạo, còn mùng 3 tháng 11 năm đó, vệ tinh nhân tạo thứ hau với những sinh vật sống đầu tiên đã bay lên quỹ đạo – chó Laika. Tên lửa vận tải (tên lửa đẩy) trên cơ sơ tên lửa đạn đạo liên lục địa R-7 không có các tầng trên bổ sung nhận tên gọi “Sputnik”. Theo các kết quả của sau lần phóng tên lửa R-7, đầu đạn đã được hoàn thiện (thay mới) cùng với hệ thống tách, tiếp nhận các anten của hệ thống đo xa “Tral”…, hiệu quả đã được xác nhận bằng các lần phóng sau đó. Các thí nghiệm thiết kế - bay của giai đoạn hai được hoàn thành bằng các lần phóng tên lửa R-7 vào 24 tháng 5 và 10 tháng 7 năm 1958. Khi đó, lần đầu tiên tên lửa được khởi động thành công ngày 29 tháng 3 năm1 958. Chương trình thí nghiệm thiết kế - bay của tên lửa thí nghiệm về cơ bản được hoàn tất. Các tài liệu thí nghiệm nhận được đã chứng minh tính đúng đắn của các quyết định cơ bản trong giải quyết vấn đề thiết kế tên lửa, động cơ và hệ thống điều khiển. Kỹ thuật khởi động đã được xử lý, động lực bay điều khiển trên các tầng 1 và 2, hệ thống điều khiển vô tuyến và tách đầu đạn. Tuy nhiên, các tài liệu nhận được về sự phát tán đã không đủ để đánh giá đầy đủ về độ chính xác, mặc dù các đánh giá sơ bộ đã xác nhận rằng sự phát tán không quá các giới hạn đã được tiếp nhận khi thiết kế. Các dữ liệu thu được theo dao động đàn hồi của thiết kế và áp suất trong các thiết bị động cơ với các tần số 10 – 13Hz trên tầng 1 khi bay, là không đủ để giải đáp cho câu hỏi này.

[daibangden]

Vể tổng thể, tên lửa R-7 với tính toán nhằm khắc phục thời gian lắp đặt và loại trừ các thiếu sót đã xuất hiện và không được khắc phục trong quá trình thí nghiệm đã được chấp nhận theo các giai đoạn tiếp theo của các thí nghiệm bay. Mục đích của các thí nghiệm này kiểm tra các tính năng bay và khai thác sử dụng cơ bản của tên lửa đạn đạo liên lục địa R-7 (thiết kế giai đoạn ba) theo các yêu cầu của Mệnh lệnh từ ngày 20 tháng 5 năm 1954: kiểm tra độ chính xác và đầy đủ của quyết định thiết kế, được tiếp nhận theo quả thí nghiệm thiết kế - bay của tên lửa R-7 giai đoạn 2 và xác định độ tin cậy của tên lửa, tầm xa và độ bắn chính xác đã quy định, cung cấp thêm các khuyến cao về khả năng tiếp nhận thiết kế của giai đoạn thứ ba vào trang bị quân đội Liên Xô.

Các chuyến bay thí nghiệm được diễn ra từ 24 tháng 12 năm 1958 tới 27 tháng 11 năm 1959. Đã có 16 tên lửa tham gia và thí nghiệm và 8 trong số đã được đưa và sản xuất hang loạt tại xưởng “Progress”. Các thí nghiệm lắp ráp đặc biệt về kiếm tra hỏa lực đã diễn ra trước đó bao gồm khối trung tâm và một khối mang theo, diễn ra vào tháng 8 – 11 năm 1958 trên phân nhánh số 2 thuộc Viện Nghiên cứu khoa học số 88. Thí nghiệm vào ngày 17 tháng 11 năm 1958, trong đó khối mang theo được cố định trong sơ đồ “túi” đã khẳng định hiệu quả theo sự loại trừ các dao động cộng hưởng trong vòng mạch “thiết kế đàn hồi – thiết bị động cơ” trước đó đã dẫn đến sự phá hủy của tên lửa. Trên các tên lửa của giai đoạn thứ ba, thùng thiết bị đã giữa các thùng nhiên liệu trên khối trung tâm đã bị tháo bỏ (các thiết bị được bố trí trong một khối duy nhất trong bộ phận trên của khối), các động cơ bánh lái tăng sức kéo và sơ đồ cung cấp năng lượng đã được áp dụng, thiết bị thay thế mới cho phép đổ đồng thời toàn bộ các thùng trên mỗi khói và giảm thời gian đổ trong giới hạn quy định, các điều kiện tăng áp của các thùng được thay đổi và tiếp nhận hang loạt các thiết kế hiện đại khác. Trong số 16 tên lửa đã được phóng, 10 tên lửa bay tới mục tiêu với độ chính xác đã quy định sẵn, 2 tên lửa bay quá tầm do sai số trong hoạt động của hệ thống điều khiển, một tên lửa rơi xuống cách mục tiêu 28km cho hoạt động bất thường của hệ thống tăng áp trong ống dẫn chất ô xy hóa trên giai đoạn cuối, một tên lửa bay quá mục tiêu 16,8km do hoạt động không ổn định của hệ thống điều khiển vô tuyến và hai tên lửa ngừng bay do lỗi trong hoạt động của thiết bị động cơ.

[daibangden]

Các chuyến bay thí nghiệm được diễn ra từ 24 tháng 12 năm 1958 tới 27 tháng 11 năm 1959. Đã có 16 tên lửa tham gia và thí nghiệm và 8 trong số đã được đưa và sản xuất hang loạt tại xưởng “Progress”. Các thí nghiệm lắp ráp đặc biệt về kiếm tra hỏa lực đã diễn ra trước đó bao gồm khối trung tâm và một khối mang theo, diễn ra vào tháng 8 – 11 năm 1958 trên phân nhánh số 2 thuộc Viện Nghiên cứu khoa học số 88. Thí nghiệm vào ngày 17 tháng 11 năm 1958, trong đó khối mang theo được cố định trong sơ đồ “túi” đã khẳng định hiệu quả theo sự loại trừ các dao động cộng hưởng trong vòng mạch “thiết kế đàn hồi – thiết bị động cơ” trước đó đã dẫn đến sự phá hủy của tên lửa. Trên các tên lửa của giai đoạn thứ ba, thùng thiết bị đã giữa các thùng nhiên liệu trên khối trung tâm đã bị tháo bỏ (các thiết bị được bố trí trong một khối duy nhất trong bộ phận trên của khối), các động cơ bánh lái tăng sức kéo và sơ đồ cung cấp năng lượng đã được áp dụng, thiết bị thay thế mới cho phép đổ đồng thời toàn bộ các thùng trên mỗi khói và giảm thời gian đổ trong giới hạn quy định, các điều kiện tăng áp của các thùng được thay đổi và tiếp nhận hang loạt các thiết kế hiện đại khác. Trong số 16 tên lửa đã được phóng, 10 tên lửa bay tới mục tiêu với độ chính xác đã quy định sẵn, 2 tên lửa bay quá tầm do sai số trong hoạt động của hệ thống điều khiển, một tên lửa rơi xuống cách mục tiêu 28km cho hoạt động bất thường của hệ thống tăng áp trong ống dẫn chất ô xy hóa trên giai đoạn cuối, một tên lửa bay quá mục tiêu 16,8km do hoạt động không ổn định của hệ thống điều khiển vô tuyến và hai tên lửa ngừng bay do lỗi trong hoạt động của thiết bị động cơ.

Đồng thời với sự tiến hành thí nghiệm thiết kế bay được thực hiện bằng việc đẩy các tên lửa vũ trụ mang (tên lửa mang “Sputnik” và tên lửa đẩy mới “Vostok với tầng thứ 3 (khối E)) trên cơ sở tên lửa R-7 giai đoạn 3 (tháng 5 năm 1958 đến tháng 11 năm 1959). Vệ tinh nhân tạo của Liên Xô với khối lượng kỷ lục 1327kg trang bị số lượng lớn thiết bị nghiên cứu khoa học đã được đẩy lên quỹ đạo của vệ tinh. Tên lửa mang “Vostok” được đưa tới mặt trăng năm 1959. Ngoài ra, khi thiết kế tên lửa mang “Vostok” đã thành công trong việc giải quyết vấn đề khoa học kỹ thuật: đẩy các động cơ tên lửa trong chân không và không trọng lược hoặc tải xoay chiều. Sau đó, tên lửa đẩy “Vostok” được phóng ngày 12 tháng 4 năm 1961, lần đầu tiên tàu vũ trụ “Vostok-1” mang theo nhà du hành vũ trụ đầu tiên của Liên Xô Yuri Alekseevich Gagarin. Sau đó, tên lửa đẩy “Voskhod” và “Soyuz” đã được chế tạo (với tầng thứ ba “khối N” và tầng thứ tư mới “khối L”), mà với sự hỗ trợ của chúng đã đạt được không ít các thành tựu trong vai trò có người lái hoặc du hành vũ trụ tự động. Bằng cách này, tên lửa đẩy trên cơ sở tên lửa đạn đạo liên lục địa R-7 đã nâng uy tín của Liên Xô lên tầm cao chưa từng thấy. Các biến thể mới của tên lửa đẩy “Soyuz” đang hoạt động cho đến hiện nay, trở thành tên lửa tin cậy nhất trong lịch sử hàng không vũ trụ. Vai trò quan trọng trong nâng cấp tên lửa dạng R-7 thuộc về phân nhánh của Phòng thiết kế số 1 Kuybyshev, còn sau đó là Phòng thiết kế trung ương (D.I.Kozlov) và xưởng “Progress” – nơi sản xuất những tên lửa này. Tầng thứ tư “khối L” từ năm 1956 được giám sát và sản xuất trong Hiệp hội khoa học mang tên Lavochkina.

[daibangden]

Mùa hè năm 1959, lần đầu tiên sự phóng huấn luyện – chiến đầu với trận địa phóng trên công trình “Angara” đã xuất hiện một cách độc lập trong lực lượng vũ trang. Ngày 31 tháng 12 năm 1959, tổ hợp tên lửa đạn đạo liên lục địa đầu tiên R-7A đã được đưa vào trực chiến (bộ phận của đại tá G.Mikheev). Trước khi khởi động, tên lửa được đưa tới từ trận địa kỹ thuật trên đường sắt trên thiết bị vận tải đường sắt và lắp trên thiết bị phóng lớn. Toàn bộ quá trình chuẩn bị trước khi phóng được kéo dài trong hơn hai tiếng đồng hồ. Tổ hợp tên lửa vì vậy rất lớn, dễ bị hỏng và rất đắt, phức tạp trong khai thác sử dụng. Tên lửa trong trạng thái nạp nhiên liệu không thể duy trì hơn 30 ngày. Để chế tạo và nạp đủ trữ lượng ô xy để triển khai tên lửa cần đến toàn bộ nhà máy. Tổ hợp có khả năng sẵn sàng chiến đấu thấp (sự sẵn sàng phóng không quá 7 giờ). Độ chính xác là một nhược điểm. Tên lửa lớp này không thích hợp cho việc triển khai số lượng lớn. Toàn bộ trên công trình “Angara”đã xây dựng được bốn công trình khởi động (phóng) (bãi phóng số 41 “Lesobaza”, bãi phóng số 1 “Gagarinskyi start”, bãi phóng số 31), nhưng chỉ có một trong hai bãi phóng (số 31) có thể được sử dụng cho nhiệm vụ trực chiến hoàn toàn của tên lửa đạn đạo liên lục địa. Toàn bộ 5 tổ hợp khởi động được tiếp nhận vào lực lượng vũ trang gần tháng 7 năm 1961. Tương ứng với các thông tin đã có, vào đầu những năm 60, các thí nghiệm thiết kế bay của tên lửa đạn đạo liên lục địa R-7A đã được tiến hành với trang bị đầu đạn hạng nhẹ giảm sức mạnh (tầm xa cực đại 12 000km), nhưg biến thể này không được đưa vào sản xuất hàng loạt.

Cùng với đó, mặc dù với toàn bộ các thiếu sót, R-7/R-7A, sự xuất hiện của những tên lửa này chỉ trong số lượng nhỏ cũng là một tín hiệu không dễ chịu đối với các nước có xu hướng chống lại Liên Xô – một cách rõ ràng rằng các nước đó sẽ bị trừng phạt trong trường hợp không thể tránh khỏi một cuộc chiến tranh tổng lực. Ngoài ra, sự thiết kế những tên lửa này đã chứng minh rằng Liên Xô đủ cơ sở tài nguyên, công nghiệp và khoa học – kỹ thuật để trong tương lai gần sẽ phát triển các mẫu tên lửa theo các lớp khác nhau như đã được chứng minh.

[daibangden]

Trong quá trình hình thành, khai thác sử dụng cũng như trực chiến hoặc trong diễn tập, các tên lửa R-7 có thiết kế thành công và đáng tin cậy, có khả năng năng lượng cao, cho phép đưa vào vũ trụ (trên quỹ đạo) những tải trọng có khối lượng đáng kể. Vì vậy, sau các lần phóng thành công, các tên lửa đạn đạo 8K71 đã được sử dụng vao năm 1957 để đẩy các vệ tinh nhân tạo đầu tiên của trái đất lên quỹ đạo. Kể từ đó, các tên lửa đẩy họ R-7 được tiếp nhận sử dụng một cách linh hoạt để đẩy các thiết bị vũ trụ với những nhiệm vụ khác nhau, còn từ năm 1961, những tên lửa đẩy được sử dụng một cách rộng rãi trong các chuyến du hành vu trụ có người lái. Thiết kế thành công và đáng tin cậy cho phép chế tạo trên cơ sở tên lửa toàn bộ một dòng tên lửa đẩy. Rất khó để đánh giá đóng góp của dòng R-7, và khó khăn hơn để hình dung được tầm nhìn xa của S.P.Korolev, người đã đặt nền móng trong nhiều thập kỷ cho ngành hàng không vũ trụ Liên Xô. Tổng cộng từ năm 1957 đến giữa năm 2010 đã phóng hơn 1800 tên lửa trên cơ sở thiết kế R-7, trong đó, tỷ lệ thành công: 97%. Trên cơ sở đó cũng phát triển các tên lửa đẩy “Soyuz –U” và “Soyuz – U2” là sự hiện đại hóa của tên lửa đẩy “Soyuz – 2” sẽ được tiếp nhận không chỉ ở trên bãi phóng truyền thống – trường bắn “Baikonur” và “Plesetsk” -  mà còn trên khu vực các sân bay vũ trụ Châu Âu thuộc cơ quan vũ trụ “Courou” (Guiana (Ghine) thuộc Pháp và Nam Phi). Các tên lửa trên cơ sở thiết kế R-7 sẽ được tiếp nhận thêm nhiều năm nữa và để thay thế chúng chỉ có thể là tên lửa đẩy do các doanh nghiệp Nga hợp tác sản xuất nhằm thay cho tên lửa đẩy lớp “Soyuz” và “Proton” trong tương lai – tên lửa đẩy “Angara”. Tuy nhiên, sự xuất hiện của thế hệ thay thế được dự kiến không sớm hơn nửa sau năm 2010.

Ở Phương Tây, tên lửa 8K71 (R-7) nhận tên gọi SS-6 mod.1 Sapwood, còn 8K74 (R-7A) – SS-6 mod.2 Spawood.

[daibangden]

Sơ đồ tên lửa R-7 (năm 1957)
Bên trái: tên lửa R-7 (8K71)
Bên phải: tên lửa 8K71PS - tên lửa đẩy mang vệ tinh

Thiết kế của tên lửa R-7 theo nguyên tắc khác với các tên lửa thiết kế trước đó về sơ đồ bố cục và động lực, kích thước và khối lượng cũng như công suất của các thiết bị đọng cơ, số lượng và nhiệm vụ của các hệ thống…. Tên lửa được thiết kế theo sơ đồ “túi” và gồm có bốn khối phản lực mang theo giống nhau (mỗi khối dài 19 mét và đường kính 3 mét), được cố định gần khối trung tâm bằng các vành liên kết động lực trên và dưới. Thiết kế của toàn bộ các khối giống nhau và gồm có trụ chống hình nón, các thùng nhiên liệu, vành động lực, buồng đuôi và thiết bị động cơ. Trong mỗi khối của tầng thứ nhất lắp động cơ tên lửa chất lỏng RD-107 (8D74) thuộc thiết kế của Phòng thiết kế số 456 với bơm truyền nhiên liệu. RD-107 được thiết kế theo sơ đồ mở và có 6 buồng đốt. Hai trong số chúng được sử dụng như các cánh lái. Khối trung tâm của tên lửa gồm có thùng nhiên liệu, các thùng dành cho chất ô xy hóa và chất đốt, vành động lực, buồng đuôi, động cơ khởi động (chính) và các thiết bị bánh lái. Các thùng nhiên liệu của toàn bộ các khối có thể “mang theo”. Các động cơ của toàn bộ năm khối đều bắt đầu làm việc từ mặt đất. Khi tách tầng, các động cơ mang theo đóng lại, còn bộ phận trung tâm tiếp tục bay – là tầng thứ 2.

[daibangden]

Động cơ RD-107

Các động cơ cánh lái với các góc xoay, kết hợp với các tuyến cung cấp nhiên liệu được lọc qua các bơm tuabin của động cơ chính có sức kéo 2,5 tấn. Trong mỗi khối mang theo có lắp hai động cơ bánh lái, còn ở khối trung tâm: bốn. Sự chế tạo động cơ lái yêu cầu phải giải quyết nhiều vấn đề khoa học – kỹ thuật và thiết kế mới, đã được tìm ta và tiếp nhận trong các sự phát triển sau này trên các thiết kế tiếp theo. Trong số đó bao gồm thùng chất đốt hoạt động trên nhiên liệu “ô xy lỏng và dầu hỏa T-1”, được làm nguội bằng dầu lửa và có đặc tính cao dành cho các tính năng năng lượng và khối lượng tức thời; các thiết bị quay kín, kết hợp với các tuyến cung cấp nhiên liệu bảo đảm sự quay của thùng chất đốt tới góc 45 độ và có thời điểm (moment) ma sát thấp, vạn điều áp hoạt động trong môi trường ô xy lỏng, cho phép giảm đáng kể xung động của lực kéo; thiết bị chuyên dụng dành cho nhiên liệu lỏng khi đẩy thùng chất đốt.

[daibangden]

Động cơ RD-108

Trong tầng thứ hai lắp động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng RD-108 đồng dạng về thiết kế với RD-107, nhưng khác ở số lượng thùng cánh lái lớn hơn. Động cơ đạt sức kéo gần mặt đất 75 tấn và làm việc lâu hơn só với động cơ tên lửa chất lỏng của các khối mang theo. Để dành cho toàn bộ các động cơ, nhiên liệu hai thành phần được sử dụng: chất ô xy hóa -  ô xy lỏng, chất đốt – dầu lửa T1. Để bảo đảm hoạt động của các thiết bị bơm tuabin trong động cơ tên lửa, peroxi hydro đã được tiếp nhận, còn dành cho thùng tăng áp: nitơ lỏng. Để đạt được tầm bay xa như quy định, các thiết kế lắp hẹ thống tự động hoạt động của các chế độ hoạt động của các động cơ và hệ thống tháo các thùng đồng bộ, cho phép giảm nhiên liệu dự trữ. Sơ đồ thiết kế -  bố cục của tên lửa R-7 bảo đảm sự đẩy của toàn bộ các động cơ khi khởi động trên mặt đất với sự hỗ trợ của các thiết bị đặc biệt lắp trong từng buồng trong 32 buồng đốt. Động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng chính của tên lửa có các tính năng năng lượng và khối lượng cao, đòng thời có độ tin cậy cao. Chúng được cùng cấp những công nghệ cao nhất trong động cơ tên lửa để đạt hiệu suất hoạt động cao nhất.

[daibangden]

Các tên lửa thuộc dòng tên lửa R-7

Tên lửa R-7 được trang bị hệ thống điều khiển hỗn hợp. Phân hệ thống tự động của tên lửa bảo đảm sự ổn định góc và ổn định trung tâm mạnh trên quỹ đạo chủ động. Phân hệ thống kỹ thuật vô tuyến thực hiện sự hiệu chỉnh hoạt động bên trong sự di chuyển trung tâm ở cuối thời kỳ chủ động và cung cấp lệnh tắt động cơ, tăng cường độ chính xác. Các cơ quan của hệ thống điều khiển là các thùng quay của các động cơ bánh lái và bánh lái không khí. Để thực hiện sự hiệu chỉnh vô tuyến, hai trạm điều khiển đã được thiết kế (bản gốc và phiên bản phụ) ở khoảng cách 276km từ trận địa phóng và cách nhau 552km. Việc đo các thông số di chuyển của tên lửa R-=7 và truyền tải mệnh lệnh điều khiển tên lửa được thực hiện bằng tuyến liên lạc đa kênh xung, hoạt động trong ba phạm vi bước sóng centimet bằng các tín hiệu được mã hóa. Thiết bị tính toán – giải quyết chuyên dụng nằm trong trạm chính cho phép hoàn thành sự điều khiển theo tầm bay xa, chúng cung cấp mệnh lệnh tắt động cơ của tầng thứ hai khi đạt tới tốc độ và tọa độ quy định.

[daibangden]

Thiết bị điều khiển tự động rất lớn và được bố trí trên cơ sở trong thùng trung gian của khối trung tâm trên các  (chiều cao gần 1 mét) trụ - khung lớn. Hệ thống điều khiển gồm có thiết bị tự động ổn định, bảo đảm sự ổn định tốc độ trung tâm và bên, điều chỉnh tốc độ ngoài và hệ thống vô tuyến điều khiển tầm xa và hướng. Trong sơ đồ dạng túi tiếp nhận trên tên lửa R-7, không thể hoạt động khi không có sự điều chỉnh các thiết bị động cơ. Trên các cặp đầu tiên chỉ hạn chế bằng các hệ thống cần thiết nhất, vì thế trong khối trung tâm sẽ lắp các hệ thống điều chỉnh sự tách các thùng nhiên liệu đồng thời bởi vì không có hệ thống này sẽ làm cho tên lửa có tầm bay xa hơn.

Đầu đạn tên lửa R-7 sau khi bắn sẽ phải bay vào khu vực không khí dày đặc với tốc độ 7800m/s (gấp 2,5 lần tốc độ đầu đạn tên lửa R-5), được giới thiệu là hình nón với góc nghiêng 110 độ, chiều dài 7,2 mét và khối lượng 5500kg.