Нацистік Германияның баллистикалық зымырандары: Aggregat сериясы

Кіріспе

Нацистік баллистикалық зымыран сериясы

«Агрегат» сериясы (неміс тілінде «Aggregate») – 1933–1945 жылдары нацистік Германия армиясының (Хер) зерттеу бағдарламасы аясында әзірленген баллистикалық зымырандардың бірнеше жобасы. Оның ең үлкен жетістігі – A4, көбінесе V2 ретінде танымал.

А1 (1933)

А1 – «Агрегат» сериясындағы алғашқы зымыран болды. Ол 1933 жылы Вернер фон Браун Германия армиясының Күммерсдорф зерттеу бағдарламасында, полковник доктор Уолтер Дорнбергер басшылығымен жобаланды. А1 – қазіргі заманғы көптеген зымырандардың арғы атасы. Зымыран ұзын, диаметрі және ұшыру салмағы құрады. Артур Рудольф жобалаған қозғалтқыш, этанол мен сұйық оттекті жағатын, қысыммен берілетін ракеталық отын жүйесін пайдаланды және 16 секунд бойы 2,9 кН (660 фунт) итерме күшін өндірді. Сұйық оттегі (LOX) резервуары отын резервуарының ішінде орналасқан және шыны талшық материалмен оқшауланған. Зымыранның алдыңғы бөлігінде Kreiselgeräte GmbH компаниясымен жабдықталған 3 осьті гироскоп жүйесі орналасқан. Баллистикалық снаряд сияқты тұрақтылық үшін зымыранды айналдыру мүмкін болмады, себебі центробегтік күш сұйық отынды резервуарлардың қабырғалары бойымен көтерілуге мәжбүр ететін еді, бұл жану камерасына отынды беруді қиындатар еді. Қозғалтқыш сәтті сынақтан өткенімен, алғашқы ұшыру әрекеті 1933 жылдың 21 желтоқсанында ұшыру алаңында тұтанғаннан кейін жарты секундтан соң жарылысқа ұшырады. Бұған қозғалтқыш тұтанғанға дейін отынның жиналуы себеп болды. Жоба тұрақсыз деп есептелгендіктен, басқа әрекеттер жасалмады және күш-жігер A2 жобасына ауыстырылды. А1 алдыңғы бөлігіне тым ауыр болды, ал оны өтемақылау үшін гироскоп жүйесі A2-нің ортасына, оттегі мен этанол резервуарларының арасына көшірілді.

А2 (1934)

Статикалық сынақтар мен құрастыру 1934 жылдың 1 қазанына дейін аяқталды. Толық сынақтар үшін екі A2 ракетасы жасалды және олар Вильгельм Буштың мультфильмінен алынған Max және Moritz аттарымен аталды. 1934 жылдың 19 және 20 желтоқсанында олар Солтүстік теңіздегі Боркум аралында жоғары әскери шенді офицерлердің алдында ұшырылды. 1936 жылдың наурыз айында генерал-оберст Вернер фон Фрич Кумерсдорфта А3 қозғалтқышының статикалық сынағына куә болды және бұл оны ракета бағдарламасын қолдауға жеткілікті түрде ықпалдады. Бұрынғы A1 және A2 ракеталары сияқты, A3 да қысыммен берілетін жанармай жүйесін және бұрынғы үлгілердегідей сұйық оттегі мен 75% этанол қоспасын пайдаланды. Ол 45 секунд бойы жұмыс істеді. Үш гироскопты жүйе арқылы вольфрам қорытпасынан жасалған реактивті қанаттарды басқарды. Жобалау 1936 жылдың басында аяқталды, ал сол жылдың соңында ракетаны үсақтап жылдамдықпен тұрақтандыратын қосымша өзгерістер аяқталды. Ракетаның пішіні 8 мм мылтық оғының пішінімен жасалды, себебі үсақтап ұшу күтілуде еді. Ракетаның ұзындығы, диаметрі және отынмен толтырылғандағы салмағы құрады. "Желбезектік тұрақтылығы" үшін қанаттар антенна сақинасымен құрылымдық түрде бекітілді. Тұрақтандырылған платформада питч және йо гироскоптары пневматикалық сервомен байланыстырылды, бұл платформаны питч және йо осьтері бойынша тұрақтандырды. Платформадағы электрлік вагондар интеграцияланған акселерометрлер ретінде жұмыс істеді. Бұл сигналдар SG 33 жүйесінен алынған сигналдармен біріктіріліп, молибден-вольфрам реактивті қанаттарды басқаруға арналған сервомоторларды қозғады. SG 33 ракетаға бекітілген, тұрақтандырылған платформаға емес, және үш жылдамдық гироскопын қолданып, дөңгелеу, питч және йо бұрылыстарын сезді. Екі реактивті қанат питч және йо бақылауы үшін бір бағытта, ал дөңгелеу бақылауы үшін қарама-қарсы бағытта бұрылды. Басқару және навигация жүйесін Фриц Мюллер, Kreiselgeräte GmbH ("Gyro Instruments Limited") компаниясының техникалық директоры Йоханнес Мария Бойковтың идеялары негізінде жобалады. Парашют 1937 жылдың 8 және 11 желтоқсанында ұшырылған үшінші және төртінші ракеталарда қолданылмады, бірақ олар да қозғалтқыштың істен шығуына ұшырады, бірақ парашюттың қарсылығы болмағандықтан ұшыру алаңынан алысқа құлады. Олар теңізге құлағанға дейін және биіктікке жетті. Жанармай ретінде сұйық оттегі, 75% этанол және 25% су қоспасы қолданыла берді. Су жалын температурасын төмендетті, салқындатқыш ретінде әрекет етті және жылулық стресті азайтты. Кейіннен жарылмаған V2 ракетасын қолға түсіріп, оны Ұлыбританияға тасымалдау жоспары жасалды. 1944 жылдың 20 мамырында Саранки ауылының жанындағы Буг өзенінің батпақты жағалауына салыстырмалы түрде зақымдалмаған V2 ракетасы құлады, ал жергілікті поляктар оны немістер келгенге дейін жасырды. Содан кейін ракета бөлшектелді және Польша арқылы контрабандалық жолмен тасымалданды. 1944 жылдың шілде айының соңында поляк қарсыласы ракетаның бөліктерін құпия түрде Польшадан Most III (Bridge III) операциясы аясында ағылшын барлау қызметіне талдау үшін тасымалдады.

Static tests and assembly were completed by 1 October 1934. Two A2s were built for a full out test, and were named after a Wilhelm Busch cartoon, Max and Moritz. On 19 and 20 December 1934, they were launched in front of senior Army officers on Borkum island in the North Sea. They reached altitudes of and
In March 1936, Generaloberst Werner von Fritsch witnessed a static firing of an A3 engine at Kummersdorf, and was sufficiently impressed to lend his support to the rocket program. Like the earlier A1 and A2 rockets, the A3 used a pressure fed propellant system, and the same liquid oxygen and 75% ethanol mixture as the earlier designs. It generated its for 45 seconds. It used a three gyroscope system to deflect tungsten alloy jet vanes. The design was finished in early 1936 and further modifications that made the rocket stable at supersonic velocities were finalized later that year. The shape of the rocket was based on the 8 mm rifle bullet, in anticipation of supersonic flight. The rocket was in length, feet in diameter, and weighed when fueled. Fins were included, for "arrow stability", structurally anchored by an antenna ring. The stabilized platform used a pitch gyro and a yaw gyro, connected to pneumatic servos, which stabilized the platform along the pitch and yaw axes. Electrical carriages on the platform acted as integrating accelerometers. These signals were mixed with those from the SG 33 system, to drive the molybdenum tungsten jet vane control servomotors. The SG 33 was fixed to the rocket, not the stabilized platform, and used three rate gyros to sense roll, pitch and yaw deviations. Two of the jet vanes rotated in the same direction for pitch and yaw control, and in opposite directions for roll control. The guidance and control system was designed by Fritz Mueller, based on Johannes Maria Boykow's ideas, the technical director of Kreiselgeräte GmbH ("Gyro Instruments Limited"). The parachute was disabled in the third and fourth rockets launched on 8 and 11 December 1937, but these, too, experienced engine failures, though the lack of parachute drag allowed them to crash further from the launch site. They reached altitudes between and , before falling into the sea. The propellants of choice continued to be liquid oxygen, with a 75% ethanol and 25% water mixture. The water reduced the flame temperature, acted as a coolant, and reduced thermal stress. Subsequently, a plan was formed to make an attempt to capture a complete unexploded V2 rocket and transport it to Britain. Around 20 May 1944, a relatively undamaged V2 rocket fell on the swampy bank of the Bug River near the village of Sarnaki, and local Poles concealed it before German arrival. The rocket was then dismantled and smuggled across Poland. In late July 1944, the Polish resistance secretly transported parts of the rocket out of Poland in Operation Most III (Bridge III), for analysis by British intelligence.

" Schwimmweste " жобасы

1943 жылдың соңында неміс Еңбек майданының (Deutsche Arbeitsfront / DAF) директоры Отто Лафференц А4 зымыралын сыйдыра алатын, су өткізбейтін, буксирленетін контейнер идеясын ұсынды. Бұл ұсыныс 500 тонналық суыру қабілетіне ие контейнерді жобалауға әкелді, оны U қайығының артынан буксирлеу жоспарланған. Атыс позициясына жеткеннен кейін контейнерлердің артқы бөлігі тік позицияға түсіріліп, зымыраны ұшыруға дайындалатын еді. Жоба "Projekt Schwimmweste" ("Құтқару жилеті жобасы") деп аталды, ал контейнерлер "Prüfstand XII" ("XII сынақ стенді") кодолық атымен белгіленді. Контейнерлерді жасау жұмыстарын Vulkanwerft компаниясы жүргізді, соғыс аяқталар алдында бір данасы аяқталды, бірақ ешқашан зымырамен сынақтан өткізілген жоқ.

А4б/А9

Рейхтің өзіне ұшыру алаңдарын қайтару қаупін ескере отырып, фон Браун мен оның әріптестері А4 зымыранының ұзақ қашықтықтағы нұсқасын жасауға басымдық қойды, ол A9 және A4b деп те белгіленді. Осы екі атаудың себебі – А4 сериясы “ұлттық маңызға” ие болғандықтан, ал А4b белгісі шектеулі ресурстардың қолжетімділігін қамтамасыз етті. 1939 жылғы маусымда Пенеменде конструкторлық бюросының Курт Патт зымыранның жылдамдығы мен биіктігін аэродинамикалық көтерілу күшіне және қашықтыққа айналдыратын қанаттарды ұсынды. Зымыран төмен түскен кезде тығыз атмосфераға енгенде, ол кері тартылып, көлбеу сырғанауға өтіп, жылдамдығын қашықтыққа айырбастайтын еді. Патт сонымен қатар Flossengeschoss (қанатты снаряд) ұсынысын жасады. Бұл екі идеяны Уолтер Дорнбергер 1940 жылғы 31 шілдеде Гитлерге “Америка зымыраны” туралы ұсыныс жасау үшін меморандум дайындағанда пайдаланды. А9 зымырасының жобалау жұмыстары 1940 жылы басталды. Қанаттарынан басқа, А9 А4-тен сәл үлкен болып, оның қозғалтқышы шамамен 30%-ға артық итеру күшіне ие болар еді. Модельдерді жел тоннелінде сынағаннан кейін конструкция өзгертіліп, қанаттардың орнына фюзеляжқа тіреулер орнатылды, себебі сынақтар олардың үстінқы жылдамдықтарда жақсы көтерілу күшін қамтамасыз ететінін және көтерілу центрінің трансоникалық ауысу мәселесін шешетінін көрсетті. 1941 жылы әзірлеу тоқтатылды, бірақ 1944 жылы бірнеше V2 зымыралары А9 конфигурациясына жақын A4b белгісімен модификацияланды. Қанаттарды орнату арқылы А4 зымырасының қашықтығы ұлғаятыны және Ұлыбританиядағы нысаналарға Германиядағы ұшыру алаңдарынан шабуыл жасауға мүмкіндік беретіні есептелді. А4b зымырасының ұшу траекториясы тік бұрыштан көлбеуге өтіп, нысанаға қарай сырғанап ұшуы тиіс еді. Дұшманның ұшақтарының сырғанау кезеңінің соңында зымыраны тоқтатуы мүмкін емес деп күтілді, өйткені А4b нысананың үстінен тік түсуге көшпелі еді, бұл тоқтату үшін уақытты қысқартты. А4b тұжырымын сынау үшін Близнадан екі А4 зымырасына артқа қарай қанаттар орнатылды. Даму жұмыстары жеткіліксіз болғандықтан, 1944 жылғы 27 желтоқсандағы алғашқы ұшыру толық сәтсіздікке ұшырады. 1945 жылғы 24 қаңтардағы екінші ұшыру әрекеті жартылай сәтті аяқталды, қанат сынға ұшса да, А4b дыбыс жылдамдығын бұзып, Мах 4 жылдамдығына жеткен алғашқы қанатты басқарылатын зымыран атанды.

In anticipation of the possibility that launch sites might be forced back into the Reich itself, von Braun and his colleagues were pressured to develop a longer range version of the A4 known alternatively as A9 and A4b, the reason for the dual designation being that the A4 series had received "national priority"; the A4b designation ensured the availability of scarce resources. In June 1939, Kurt Patt of the Peenemünde Design Office, proposed wings for converting rocket speed and altitude into aerodynamic lift and range. As the rocket encountered thicker atmosphere on its descent phase, it would execute a pullout and enter a shallow glide, trading speed for distance. Patt also proposed the Flossengeschoss (fin projectile). Both concepts were utilized by Walter Dornberger when he drafted a memo for presentation to Hitler regarding the "America rocket" on 31 July 1940. Design studies on the A9 began in 1940. In addition to its wings, the A9 would have been somewhat larger than the A4 and its engine would have produced about 30% more thrust. Following wind tunnel testing of models, the design was subsequently modified to replace the wings with fuselage strakes, as the tests showed that these provided better lift at supersonic speeds and also solved the problem of transonic shift of the center of lift. Development was suspended in 1941, but in 1944 several V2s were modified to an approximation of the A9 configuration under the designation A4b. It was calculated that by fitting wings, the A4's range would be extended to , allowing targets in Britain to be attacked from launch sites within Germany. It was intended that following launch the curve of the A4b's trajectory would become shallower and the rocket would glide toward its target. It was anticipated that interception by enemy aircraft at the end of the glide phase would be almost impossible, as over the target the A 4b was intended to enter a near vertical dive, leaving little time for interception. The A4b concept was tested by fitting swept back wings to two A4s launched from Blizna. Little development work had been carried out, and the first launch on 27 December 1944 was a complete failure. The second launch attempt, on 24 January 1945, was partially successful, in that the wing broke off, but the A4b still managed to become the first winged guided missile to break the sound barrier and attain Mach 4.

А7

A7 – қанатты конструкция, бірақ ол толық құрастырылмады. 1940-1943 жылдар аралығында Пенемендедегі Кригсмарине үшін жұмыс істелді. A7 құрылымы A5-ке ұқсас болды, бірақ жоғары ұшу қашықтығына қол жеткізу үшін үлкен құйрық қанаттарына (1,621 м2) ие болды. Ұшу тұрақтылығын сынау үшін A7-нің екі қозғалтқышсыз үлгісі ұшақтан тасталды; қозғалтқышты сынақ ешқашан өткізілген жоқ. Аяқталған зымыран 15 кН бастапқы итерме күшіне және 1000 кг бастапқы салмаққа ие болуы керек еді. Конструкцияның диаметрі 0,38 м, ал ұзындығы 5,91 м құрады.

А8

A8 – A4 зымыраның «ұзартылған» түрі болуы жоспарланған, сақтауға болатын зымыран отынын (көбінесе азот қышқылы мен керосин) пайдалану үшін. Бұл жоба прототипке дейін жетпеді, бірақ соғыстан кейін Францияда неміс ракета командасы осы жобаны «Супер V 2» деген атпен жалғастырды. Жоба ақырында тоқтатылды, бірақ француздық Véronique және Diamant зымыран жобаларының бастауы болды.

А9/А10

A9 ұшағының жетілдірілген нұсқасын Еуропадағы ұшыру алаңдарынан АҚШ құрлығындағы нысаналарға шабуыл жасау үшін қолдану ұсынылды, ол үшін оны A10 күшейткіш сатысында ұшыру қажет еді. A10 жобалау жұмыстары 1940 жылы басталды, ал алғашқы сынақ ұшуы 1946 жылға жоспарланды. Бастапқы жобаны Людвиг Рот унд Граупе жасады және ол 1940 жылдың 29 маусымында аяқталды. Герман Оберт 1941 жылы жобаға қатысты, ал 1941 жылдың желтоқсанында Вальтер Тиль A10-да алты біріктірілген A4 қозғалтқыштарынан тұратын қозғалтқышты пайдалануды ұсынды, бұл шамамен 180 тонналық итерме күші береді деп есептелді. A10 жұмысы 1944 жылдың соңында «Projekt Amerika» кодолық атымен қайта басталды, және A10 дизайны 6 A4 жану камерасын бір кеңейту сопақшасына біріктіру үшін өзгертілді. Кейіннен бұл үлкен бір камера мен бір сопақшаға ауыстырылды. 200 тонналық (440 920 фунт) итерме күшіне ие қозғалтқышты сынау үшін Пенемундеде сынақ стендтері салынды. Қазіргі басқару жүйелері 5000 км қашықтықта жеткілікті дәлдікке ие емес деп саналды, сондықтан A9 пилоттық басқарумен жасалды. Пилот нысанаға қарай соңғы ұшу кезінде су асты қайықтарындағы радио маяктармен және Гренландия мен Лабрадорға орналастырылған автоматты метеостанциялармен бағытталатын еді. A10 күшейткішінің соңғы дизайны шамамен биіктікте болды. Дизель майы мен азот қышқылын жағатын итермелі қозғалтқышпен жабдықталған, 50 секундтық жұмыс істеу кезінде ол A9 екінші сатысын шамамен жылдамдыққа дейін жетелеуі керек еді. A9 содан кейін қосымша жылдамдыққа ие болып, жылдамдығына жететін, ең жоғарғы биіктікке көтеріліп, шамамен 35 минутта нысанаға жететін еді. Жұмсалған A10 тежегіш жапсырмалар мен парашют арқылы теңізге түсіп, қайта пайдалану үшін қалпына келтірілуі керек еді.

А11

A11 (Japan Rakete) – үш сатылы зымыранның бірінші сатысы ретінде жұмыс істеуге арналған жобалық концепция, ал қалған екі сатысы A9 және A10 болып табылады. A11 дизайнын фон Браун Гармиш-Партенкирхендегі АҚШ офицерлеріне көрсетті; сурет 1946 жылы АҚШ армиясы тарапынан жарияланды. A11 A10 сатысына ұсынылған үлкен, бір камералы қозғалтқыштардың алтысын пайдалануы көрінеді, ал A11-дің ішіне A10 екінші сатысының модификацияланған нұсқасы орналастырылған. Сондай-ақ, жобада қанатты A9 көрсетілген, бұл жоюға немесе бомбалауға бағытталған миссияны білдіреді. Орбитаға шығу үшін жаңа "қысымдық саты" немесе A9 жеңілдетілуі қажет еді. Қай жағдайда болса да, шамамен бір жүк көлемі Жердің төменгі орбитасына шығарылуы мүмкін, бұл шамамен қазіргі Electron зымыранымен тең.

А12

Егер A12 жобасы іске асырылса, орбиталық зымыран болар еді. Ол төрт сатыдан тұратын құрылғы ретінде ұсынылды, оның құрамында A12, A11, A10 және A9 сатылары болды. Есептеулерге сәйкес, ол Жердің төменгі орбитасына 10 тоннаға дейін жүк шығара алатын, бұл Аполлон бағдарламасының кейінгі Сатурн I зымыранымен шамалас. A12 сатысы толық отынмен жабдықталғанда шамамен 3500 тонна салмаққа ие болар еді және өте биік болар еді. Оны сұйық оттегі және этанол отынымен жұмыс істейтін 50 А10 қозғалтқышы итермелеуі тиіс еді.