Газодинамическая лаборатория
Первой в СССР научно-исследовательской и опытно-конструкторской организацией по ракетной технике была Газодинамическая лаборатория (ГДЛ), созданная по инициативе Н. И. Тихомирова 1 марта 1921 г. в Москве в военном ведомстве. Вначале она именовалась Лабораторией Н. И. Тихомирова, а свое окончательное наименование - ГДЛ получила в 1928 г. Основной деятельностью ГДЛ было создание ракетных снарядов на бездымном ракетном порохе. В 1925 г. ГДЛ перебазировалась в Ленинград, где на Главном артиллерийском полигоне в марте 1928 г. состоялись успешные пуски реактивных снарядов на пироксилино-тротиловом бездымном порохе, а в 1932 г. - успешные стрельбы 82-миллиметровыми ракетными снарядами РС-82 в воздухе с истребителя И-4. Наряду с Тихомировым большой вклад в создание ракетных снарядов внесли В. А. Артемьев, Б. С. Петропавловский и Г. Э. Лангемак. В дальнейшем после усовершенствования конструкций PC в Реактивном научно-исследовательском институте (РНИИ) были созданы образцы ракетного оружия, применявшиеся в боях в 1939 и 1941 -1945 гг.
После преобразования Лаборатории Тихомирова в ГДЛ диапазон ее работ существенно расширился.
В 1929 г. в ГДЛ был организован отдел, в котором под руководством В. П. Глушко разрабатывались первый в мире электроракетный двигатель (ЭРД), экспериментальные реактивные летательные аппараты (РЛА) и первые отечественные жидкостные ракетные двигатели (ЖРД).
Глушко теоретически обосновал возможность создания ЭРД, разработал оригинальный экспериментальный образец импульсного электротермического двигателя и провел его стендовые испытания. Поскольку ЭРД не мог найти применения для выведения космических аппаратов на околоземные орбиты, коллектив отдела вскоре приступил к разработке ЖРД.
Работы по созданию ЖРД в ГДЛ начались с теоретических и экспериментальных исследований различных химических веществ для использования их в качестве окислителей и горючих жидких ракетных топлив. На основе этих исследований Глушко предложил ряд новых окислителей для ракетных топлив - азотную кислоту, растворы четырехокиси азота в азотной кислоте, тетранитрометан, перекись водорода, растворы фтора в кислороде, хлорную кислоту; трехкомпонентное топливо - кислород с водородом и бериллием; порох с диспергированным бериллием.
В 1931 г. был разработан и испытан экспериментальный двигатель ОРМ (опытный ракетный мотор). Двигатель работал на монотопливе - смеси окислителя (четырехокиси азота) с горючим (бензином, толуолом или бензолом), которая заливалась в цилиндрическую камеру сгорания, установленную вверх соплом, и затем воспламенялась с помощью электросвечи. Первый советский экспериментальный ЖРД-ОРМ-1 имел, как и последующие двигатели этой серии, вытеснительную систему подачи двухкомпонентного топлива (при испытаниях в 1931 г. на топливе жидкий кислород-бензин развивал тягу в 20 кгс в течение нескольких секунд).
Опыт работы с этим двигателем показал, что создателям ЖРД, пригодного для установки на летательный аппарат, предстоит решить ряд сложных проблем. Поэтому вслед за ОРМ-1 отделом ЖРД ГДЛ был разработан ряд экспериментальных ЖРД и устройств (от ОРМ-1 до ОРМ-47), на которых отрабатывались отдельные этапы рабочего процесса и различные варианты конструктивного решения основных узлов. В частности, были отработаны такие способы защиты от перегрева стенок камеры сгорания и сопла, как керамическая теплоизоляция, воздушное охлаждение с применением поперечных и продольных ребер, наружное проточное охлаждение с применением гладких и спиралеобразных каналов в межрубашечном пространстве.
Постепенно конструкция опытных двигателей совершенствовалась и приобретала современный вид. Так, двигатель ОРМ-48, разработанный в 1933 г., имел сопло, которое состояло из внутренней стальной стенки с несколькими поясами спиральных ребер и внешней медной рубашки; стенка и рубашка соединялись в одно целое пайкой по вершинам ребер. В полученные каналы подавалась вода для охлаждения сопла. А последний созданный в ГДЛ жидкостный ракетный двигатель ОРМ-52 имел конструкцию, характерную для двигателей 40-х годов. Он был разработан в 1933 г. и предназначался для экспериментальных ракет конструкции ГДЛ (РЛА-1-РЛА-3), морской торпеды, а также как вспомогательный двигатель для истребителя И-4. В качестве топлива использовались азотная кислота и керосин. Камера сгорания охлаждалась частично завесой топлива, создаваемой форсунками, а частично (в области сопла, имеющего спиральное оребрение) - окислителем по регенеративной схеме. Зажигание топлива химическое. Двигатель развивал тягу до 300 кгс при удельном импульсе 206 с. Двигатель ОРМ-52 прошел официальные стендовые испытания в 1933 г. Один из образцов двигателя сохранил работоспособность после 29 испытаний общей продолжительностью около 9 мин.
Работая в основном над двигателями, сотрудники отдела Глушко понимали, что их конечной целью является создание ракет дальнего действия, и вели исследования в этом направлении. В конце 1932 г. разрабатывается проект баллистической ракеты РЛА-100, рассчитанной на вертикальный подъем до высоты 100 км. Кроме того, создаются небольшие экспериментальные ракеты, предназначенные для испытания ЖРД в полете и сравнения различных способов стабилизации полета. Эти баллистические ракеты были рассчитаны на высоту полета до 3-4 км. Простейшей из них была ракета РЛА-1 со стартовой массой 80 кг. Она состояла из толстостенного точеного цилиндра, разделенного поперечной перегородкой. В верхнюю часть нагнетался сжатый воздух, с помощью которого осуществлялась подача топлива. Бак горючего (керосина) помещался концентрично внутри бака окислителя (азотной кислоты). Спереди в качестве головной части устанавливалась деревянная болванка, сзади - четыре лопасти аэродинамического стабилизатора. На ракете размещался ЖРД ОРМ-47 тягой 200 кгс, представлявший собой простейшую конструкцию камеры сгорания с неохлаждаемыми толстыми стенками.
Ракета РЛА-2 отличалась от ракеты РЛА-1 более тщательной отработкой конструкции, введением в систему подачи редуктора и применением парашютной головки. Дальнейшим развитием ракеты РЛА-2 была ракета РЛА-3, на которой предусматривалась установка приборного отсека с гироавтоматом от морской торпеды. Гироскопы должны были управлять рулями, расположенными по задним кромкам хвостового стабилизатора.