Первая ступень представляла собой стартовый твердотопливный ускоритель. Конструктивно он представлял собой сварной корпус из стального листа толщиной 12 мм, закрытого сферическими днищами. Внутри камеры сгорания размещались 19 шашек из дигликолевого пороха общим весом 240-245 кг. В нижнюю крышку устанавливались семь сопел, причем центральное сопло было сменным (в комплект ракеты входило несколько сопел с разными критическими сечениями, которые соответствовали разным температурам наружного воздуха). Время работы двигателя первой ступени было порядка 0,6 с, при этом давление в камере сгорания составляло 155 ат, а тяга -38 000 кгс. В момент отделения ускорителя скорость ЗУР составляла 300 м/с. Стальной корпус первой ступени был скреплен 18 болтами со специальным кольцом из магниевого сплава, которое, в свою очередь, было соединено со второй ступенью посредством четырех пироболтов. К камере сгорания первой ступени были приварены уголки, к которым крепились четыре стабилизатора. Стабилизаторы для жесткости соединялись между собой стальными раскосами. Иногда к стабилизаторам крепились две прямоугольные панели, которые увеличивали площадь оперения.
Двигатель второй ступени находился в области ее центра масс и представлял собой стальной корпус с наружным диаметром 510 мм. Корпус закрывался выпуклыми днищами толщиной 31,7 мм. Боковая стенка в районе расположения топливного заряда имела толщину 3,175 мм. В нижнее днище камеры сгорания было ввинчено шесть сопел, установленных наклонно, чтобы факел пламени не повредил хвостовой отсек ракеты. В камере сгорания размещалось 220 кг дигликолевого пороха, который горел в течение 10 с и создавал тягу 4100 кгс.
ЗУPC "Рейнтохтер" R-I
Варианты ЗУ PC "Рейнтохтер" К-1, ее компоновка и схема окраски
1.Руль 2.Рулевые машинки 3.Аппаратура управления 4.Рулевая машинка элеронов 5-Тяга управления элероном 6. Маршевый РДТТ второй ступени 7.Сопло двигателя второй ступени 8.Боевая часть 9.Стартовый ускоритель 10.Элерон 11.Антенна системы управления
К камере сгорания на 24 болтах крепился хвостовой отсек с кожухом, частично охватывавшим двигатель. Материал хвостового отсека – отливка из алюминиевого сплава. В задней части хвостового отсека, на стальных кронштейнах, размещалась боевая часть весом 150 кг, содержащая 22,6 кг ВВ и 3000 осколочно-зажигательных элементов. Подрыв БЧ осуществлялся от неконтактного акустического взрывателя "Краних", расположенного в носу ракеты. В кожухе хвостового отсека были прорезаны пазы для вывода сопел, а также крепились кронштейны для установки шести крыльев.
Конструкция крыльев представляла собой сердечник из многослойной клееной древесины и алюминиевой обшивки, которая закрывала заднюю часть профиля крыла и крепилась к нему с помощью заклепок, выполненных впотай. Одна пара крыльев несла трассеры для визуального слежения за ракетой, другая – антенны системы управления, а третья – элероны для стабилизации ракеты по крену. Форма крыла в плане у различных образцов была разной (см. схемы ЗУРС на рисунках).
Носовой отсек ракеты был сделан из дюраля и крепился 18 болтами к двигателю. В нем располагалась аппаратура управления: гироскопы, радиоприемник, аккумуляторы и блокинг-генератор высокого напряжения для анодов ламп приемо-передатчика. Над приборным отсеком крепились рулевые машинки, а в самом носу – неконтактный взрыватель "Краних". В передней части отсека располагались четыре руля, которые могли отклоняться на 10 гр. и обеспечивали управление по курсу и тангажу. Передний отсек имел съемные лючки для доступа к аппаратуре управления.
В целом компоновка ракеты получилась довольно громоздкой, хотя расположение боевой части в хвосте , а двигателя в районе центра масс обеспечивало незначительное изменение центровки ракеты в процессе выгорания топлива.
Эти крупные ЗУР должны были наводится посредством системы "Рейнланд". Она состояла из двух следящих радиолокаторов (один для цели, другой для ЗУР) и блока управления, включавшего в себя счетно-решающее устройство фирмы Сименс и датчик команд – "кнюппель". Счетно-решающее устройство вело обработку сигналов, поступающих от обеих РЛС , а оператор осуществлял наводку путем перемещения рукоятки на "кнюппеле". Выработанные команды передавались с помощью передатчика на ЗУР на волне с частотой 120 МГц. Командный приемник на ракете усиливал сигналы и передавал их через согласующее устройство на сервомоторы, которые приводили в движение рули. Стабилизация по крену осуществлялась с помощью бортовых гироскопов. Кроме того, предусматривался бортовой передатчик, который посылал сигналы на РЛС и облегчал слежение за ракетой. Была также предусмотрена команда на подрыв БЧ в случае промаха.
В случае применения противником помех, слежение за ракетой осуществлялось визуально, с помощью оптической трубы, спаренной с антенной РЛС. Принятая система наведения вполне могла обеспечить удержание ЗУР на линии визирования оператор-цель, но у нее были существенные недостатки:
– на конечном участке полета ЗУР потребные перегрузки были очень большими;
– в условиях сверхзвукового полета точность наведения была малой.
Компоновка ЗУ PC Рейнтохтер R-3P
1.Руль 2.Рулевые машинки 3.Аппаратура радиоуправления 4.Рулевая машинки элеронов 5.Передняя опора ускорителя Ь.Стартовый ускоритель 7.Воздушный тормоз ускорителя 8.Боевая часть 9.Элерон 10.Трассер 11.Крыло 12.Маршевый твердотопливный двигатель 13.Сопло маршевого двигателя
Исходя из этих соображений немцы начали разрабатывать систему самонаведения и неконтактные взрыватели.
Летные испытания ракеты "Рейнтохтер" R-1 начались в августе 1943 г. вблизи Либавы на Балтике. До июня 1944 г. было сделано 34 запуска. Ракета показала досягаемость по высоте 6 км и наклонную дальность 10-12 км при скорости 485 м/с. Такие летные данные (особенно по досягаемости по высоте) уже не могли удовлетворить Министерство авиации, поэтому было принято решение о разработке другой ракеты с потолком не менее 10-12 километров.
Тем не менее испытания и доводка R-1 были продолжены, а всего до 5 января 1945 г. было запущено 82 ракеты, из них только четыре запуска окончились неудачей. Решением комиссии Дорнбергера дальнейшая доводка ракеты была остановлена, и она срочно была передана на испытания в Пенемюнде. Для выполнения этого решения к 20 февраля 1945 г. туда были доставлены 20 ракет этого типа, однако были ли проведены государственные испытания, неизвестно. После войны часть ракет "Рейнтохтер" могла попасть в руки советских специалистов.
Для достижения потолка в 10-12 км проектировалась новая ракета "Рейнтохтер" R-3. Работы над ней начались в мае 1944 г. и продвигались довольно быстро, используя большой задел по R- 1. Неуправляемые прототипы были испытаны до января 1945 г. (всего шесть пусков). ЗУР "Рейнтохтер" R-3 разрабатывалась в двух вариантах: R-3F – с маршевым двигателем на жидком топливе и R-3P – с двигателем на твердом топливе.
ЗУР Rheintochter R-3F была отработана лучше, так как достичь заданных летных данных, используя ЖРД, в то время было проще, чем с РДТТ. В качестве маршевого двигателя второй ступени использовался двигатель конструкции доктора Конрада. Этот двигатель использовал компоненты: азотную кислоту (335 кг) и "тонка 250" (88 кг) или азотную кислоту (335 кг) и "визоль" (88 кг). Подача компонентов была вытеснительной с помощью сжатого воздуха. Воздух хранился в баллоне под давлением 250 ат. После прохождения редуктора, перед подачей в баки, давление снижалось до 20 ат. Камера сгорания имела регенеративное охлаждение окислителем. Двигатель имел два режима тяги: в течение первых 5-15 секунд тяга составляла 2170 кгс,. а в последующие 48-25 секунд – 1800 кгс. Стартовый вес второй ступени был 700- 730 кг. Изменилась также компоновка ракеты.
Приборный отсек остался таким же, как и на R-1. Только рули вместо скругленной приобрели прямую переднюю кромку. В связи с тем, что камеру сгорания и сопло необходимо было разместить в хвосте ракеты, боевая часть была перенесена вперед и расположена между баками. Конструкция БЧ осталась без изменений.
Вторая ступень несла четыре стреловидных крыла, по конструкции сходных с вариантом R-1. Одна пара крыльев несла трассеры и элероны, а вторая пара – антенны системы наведения. К корпусу ракеты крепились два стартовых ускорителя, то есть было применено параллельное деление ступеней. Это позволило сократить общую длину ЗУР до 4750 мм.
Стартовый ускоритель имел вес 220 кг и содержал в себе 150 кг дигликолевого пороха. В течение 0,9 с он развивал тягу порядка 1400 кгс. Каждый ускоритель имел сопловой блок, содержащий семь сопел, имевших наклон к продольной оси. Наклонные сопла создавали вектор тяги, проходящий через центр масс ракеты. Это позволяло упростить балансировку ракеты при неодинаковой тяге ускорителей. Для синхронного отделения ускорителей они снабжались пироболтами и аэродинамическими тормозами. Аэродинамический тормоз представлял собой пластину из дюраля, изогнутую по контуру ускорителя, с двумя двухзвенными подкосами. При подрыве пироболтов ускоритель отделялся от ракеты и одновременно разблокировался подкос. Тормоз под действием набегающего потока раскрывался и создавал аэродинамическую силу , которая уводила ускоритель в сторону от ракеты.
Стартовый вес ракеты достигал 1170 кг, потолок – 12 км, наклонная дальность – 20-25 км.
Проводились ли летные испытания этой модификации, неизвестно, но было указание до 20 февраля 1945 г. доставить в Пенемюнде 15 ракет "Рейнтохтер" R-3 для скорейшей отработки ЗУР.
У ЗУРС R-3P приборный отсек, крылья, стартовые ускорители остались такими же, как и у R-3F. Вторая ступень снаряжалась маршевым РДТТ.
Для достижения заданной высоты стрельбы – 12 км – массу порохового заряда необходимо было довести до 450 кг, а время работы двигателя – до 40 секунд. Для достижения этих параметров шашка должна иметь большую толщину свода и наружный диаметр 500 мм. Применявшаяся в то время прессовая технология получения пороховых шашек не могла решить эту задачу. Прорабатывались два пути для выхода из создавшегося положения.