Показательна в этом отношении история создания конструкции наконечника самой тяжелой головной части 8Ф675. В целях экономии веса при проектировании наконечника толщину несущей металлической оболочки выбирали из условия совместной работы с нанесенным на нее теплозащитным покрытием, что, естественно, приводило к некоторой экономии веса конструкции. При отработке прочности наконечника очень резко встал вопрос о газопроницаемости теплозащитного покрытия, воспринимавшего при движении в плотных слоях атмосферы на нисходящем участке свободного полета большое аэродинамическое давление в несколько десятков атмосфер на квадратный сантиметр и гигантские тепловые потоки с температурой на поверхности в тысячи градусов Цельсия. Будет ли газ проникать сквозь толщу теплозащиты и давить непосредственно на металлическую оболочку? Если да, то в этом случае остро вставал вопрос о прочности склеивания металла с покрытием.
На требование поставить датчик давления на корпус оболочки, для выяснения действительной картины в условиях полета, руководитель службы телеизмерений ответил решительным отказом. И только после буквально годичных требований и уговоров пошел, якобы, на уступки, предусмотрев датчик на 5 атмосфер. А необходимо было минимум в десять раз больше — 50–60 атмосфер. Отказ мотивировался отсутствием в стране такой измерительной аппаратуры. Когда же при летных испытаниях датчик с малым диапазоном измерений зашкалил и предположение о проникновении скоростного напора воздуха через толщу теплозащитного покрытия подтвердилось, претензии к службе телеметрии прозвучали уже резко в режиме приказа свыше. И руководитель долго упорствовавший и доказывавший нереальность требований сразу прозрел. Такой датчик в мгновение ока нашелся. Существовал он в стране! И более того, через месяц уже был установлен на очередной наконечник, изготовленный для летных испытаний. При последовавшем пуске полностью подтвердилось предположение — газ, как через песок, проходил через толщу теплозащитного покрытия и давил непосредственно на металлическую оболочку. Обнаруженное явление заставило пересмотреть методику постановки испытаний на прочность. Заказчик, поддержанный представителями Арзамаса 16 как заинтересованного смежника, помещавшего в головную часть свой заряд, потребовал проведения повторных испытаний, при которых давление создавалось бы не водой, как раньше, а воздухом, обладающим большей проницаемостью. Испытания газом всегда более опасны по сравнению с испытанием водой, так как будучи сжатым, он несет в себе огромную энергию. Поскольку нагружение производилось до разрушения, то испытательный стенд представлял уже практически взрывное устройство. В этом случае вся энергия сжатого воздуха, выходя наружу, увлекала за собой части наконечника. А это уже джин, выпущенный из бутылки. Поэтому пришлось сооружать специальную площадку — своего рода полигон, на котором и летали в результате испытаний вверх на десятки метров части наконечника.
В процессе проведения испытаний было установлено, что введенные для контроля качества приклея выборочные испытания от партии в несколько штук не гарантировали надежность сцепления металла с покрытием каждого конкретного наконечника. Более того, разброс несущей способности мог составлять десятки процентов, настолько была несовершенна технология склеивания.
Требования конструкторов улучшить качество изготовления наконечников ни к чему не привели. Заводчане отказались гарантировать качество соединения металла и покрытия, обеспечивающее их совместную работу при нагружении.
Трезво проанализировав и оценив создавшуюся ситуацию, не желая подставлять под удар завод, и тем самым обострять отношения с базовым производством, по сути не сумевшим наладить устойчивый технологический процесс, М.К. Янгель берет удар на себя и принимает соломоново решение: увеличить толщину металлической оболочки до размеров, обеспечивающих надежную работу ее при входе в плотные слои атмосферы без учета поддерживающего влияния теплозащитного покрытия. Это некоторое небольшое увеличение веса. Фактор всегда нежелательный, но в данном случае практически не отражавшийся на характеристиках головной части.
Непростая ситуация возникла после аварийных пусков при попытке выведения на орбиту спутников носителем 63С1. В процессе полета в плотных слоях атмосферы на активном участке произошло разрушение головного обтекателя. Заказчик потребовал ни много ни мало провести повторные испытания, а внешнее давление создавать не просто водой через резиновый мешок, а за счет скоростного аэродинамического напора, что практически равносильно заставить в наземных условиях "лететь" конструкцию. "Зажатым в угол" создателям головного обтекателя не оставалось другого выхода, как реализовать такие условия нагружения за счет разгона конструкции до нужных скоростей на специальном железнодорожном разгонном треке. Вследствие исключительной уникальности это был первый и последний эксперимент такого рода, который подтвердил не только работоспособность конструкции, но и правильность применявшихся методов расчета аэродинамики и прочности головного обтекателя.
При пуске пятой машины Р-36 в конце работы первой ступени следящая система, преобразующая сигналы от контрольно-измерительных датчиков гироскопических приборов в импульсы определенной величины, по каналам измерения скорости полета вышла "из синхронизма", выдала меньшие импульсы и, как следствие, получился "недобор" скорости. Это, естественно, привело к предельному форсированию двигателя, работавшему до полного выгорания топлива. Не прошли и последующие команды на разделение ступеней и запуск двигателя второй ступени. В результате ракета "приземлилась" в районе падения первых ступеней.
Анализ данных телеметрических измерений однозначно показал, что истоки аварии надо искать в следящей системе. Но где? Как и всегда, когда не удается однозначно установить причину, выдвинули несколько версий. Среди рассматривавшихся аварийной комиссией догадок, наиболее вероятной показалась возможность сильной перетяжки узла крепления датчика — подпятника, что, соответственно, приводило к увеличению трения на валу датчика. За счет этого при возрастании нагрузок в процессе полета первой ступени и могла следящая система выдавать на управляющие органы импульсы с отставанием. И тогда в результате возникал недобор скорости.
Высказанное предположение решили проверить на стенде. Подпятник специально "перетянули". И, действительно, версия подтвердилась. Примерно на той же секунде в следящей системе возникло рассогласование. Были сделаны соответствующие конструктивные доработки, а на следующей машине операцию затяжки подпятника взяли под особый контроль.
Не забыли и об "организационных" выводах. Незамедлительно последовал грозный приказ. Исполнителя — регулировщицу, производившую затяжку, как нарушившую технологический процесс сборки, уволили с работы. Однако, несмотря на все принятые меры, пуск опять оказался аварийным. Ситуация повторилась: отказ следящей системы вновь произошел практически на той же секунде.
Дело принимало нешуточный оборот: подряд две аварии, симптомы одни и те же, а причина неизвестна. Версия оказалась ошибочной, а принятые меры неэффективными. Самые тщательные всесторонние исследования, самые невероятные предположения не давали нужных объяснений. По-прежнему при испытаниях на стенде следящая система продолжала работать безукоризненно. И все же причину в конце концов нашли и нашли совершенно случайно.
Оказалось, что на определенном этапе отработки системы гиростабилизации ее разработчики для удобства работы развернули датчик и поставили его в другой плоскости. При этом, естественно, нужно было поменять фазы питания — произвести "фазировку", что и было сделано. Произведенная корректировка нашла отражение в присланной управленцами технической документации. На эту "мелочь" не обратили внимания. В результате, следящая система не справлялась с нагрузкой при возрастающей скорости вращения и увеличивающихся перегрузках в конце работы первой ступени ракеты.