малый по длине четырехкамерный ЖРД с центрально расположенным турбонасосным агрегатом (ТНА). А.М. Исаев отмечал: «Этот двигатель по сравнению с предыдущим двигателем имеет один и тот же мидель, более чем в полтора раза большую тягу и более чем в полтора раза меньшую длину».
Двигатель был выполнен по открытой схеме с автоматическим регулированием тяги и соотношения расходов компонентов топлива. В сравнении с ЖРД ракеты Р-13 его тяга возросла на 50 %. Камеры двигателя стали управляющими органами ракеты и имели поворотные углы подвески с утлом прокачки ±9°. Оси качания камер были параллельно смещены относительно плоскостей стабилизации на угол 60° для обеспечения рационального соотношения между управляющими моментами по тангажу, рысканию и вращению.
Особое внимание уделялось наземной экспериментальной отработке ЖРД. Так, было проведено несколько десятков огневых стендовых испытаний, в том числе с имитацией действия противодавления в момент запуска двигателя в шахте подводной лодки с помощью специальных заглушек, устанавливаемых в сопла камер сгорания.
Конструктивное исполнение двигателя, не требующее проведения каких- либо проверок и настроек в процессе эксплуатации, герметичность от внешнего давления и широкий диапазон регулирования обеспечивали надежный запуск двигателя под водой и автоматическое поддержание режимов как на подводном, так и на надводном участках траектории. Конструкция ЖРД предусматривала его останов при аварийном выключении с герметичным разобщением топливных магистралей.
Тяга двигателя у земли составляла 40 тс при давлении в камерах сгорания 66,4 кг/см
Головная часть (ГЧ) ракеты (массой 1179 кг), оснащенная спецбоеприпасом, имела форму притупленного по сфере конуса. Корпус ГЧ и заряд не совмещенные. Отделение заряда от жесткой связи с корпусом ГЧ осуществлялось при срабатывании по команде от бортовой системы управления четырех пирозамков. За счет использования достаточно мощного ЖРД удалось значительно увеличить заданную дальность (максимальная дальность полета составляла 1450 км).
Автономная инерциальная система управления с улучшенными характеристиками предназначалась для управления выходом БРПЛ на поверхность при старте с подводной лодки и вывода ракеты на заданную траекторию полета, стабилизации и программного управления, определения момента отделения головной части. Работа над системой управления ракеты Р-21 комплекса Д-4 продолжалась четыре года. Для решения сложной технической задачи требовалось пересмотреть многие конструкторские подходы, оправдавшие себя в прежних комплексах.
В новом комплексе стартующая ракета должна преодолеть, по существу, три среды: толщу воды, оказывающую на ракету давление в несколько десятков атмосфер, переходный участок «вода-воздух» и, наконец, атмосферу. При этом возникало несколько вопросов: как обеспечивать устойчивость ракеты на начальном этапе полета, как в меняющихся условиях должна работать система управления и др. От разработчиков системы управления потребовалось прежде всего решение ряда новых задач в теории управления. В первую очередь это управление моментом старта, т. е. оценка внешних условий (глубина погружения и скорость хода подводной лодки, балльности волнения моря) на соответствие предельно допустимым параметрам безопасного старта, заложенным в систему управления.
Еще одна проблема — это стыковка координатных систем ракетного и навигационно- гидрографического обеспечения стрельбы (скорость, координаты и курс подводной лодки).
На Р-21 конструкторы НИИ-592 применили немало новых технических решений. Основу автономной инерциальной системы управления составляли гироскопические приборы (разработка НИИ-49, возглавляемого Н.А. Чариным), размещаемые на специальной плате в приборном отсеке ракеты. Она обеспечила КВО точек падения отделяемой головной части с термоядерным зарядом в заданных пределах — 2,8 км.
В приборах их разработки применялись малогабаритные лампы серии «Дробь». При создании комплекса Д-4 в нем была впервые в отрасли применена кабельная сеть, не сплетенная в виде жгута из отдельных проводов, а собранная из готовых кабелей.
Специфика подводного старта потребовала обеспечения герметичности отсеков ракеты, электроразъемов, кабелей, пневмогидравлической аппаратуры. Так, связь аппаратуры бортовой системы управления, расположенной в приборном отсеке, с исполнительными органами (рулевыми машинами) осуществлялась герметичными кабелями, выходящими из приборного отсека через специальные гермовводы, полость которых для создания надежной герметичности наддувалась воздухом из «колокола». Конструкторы свердловского НИИ создали специальные электроразъемы, обеспечивающие надежную работу автоматики в условиях подводного старта и в затопленной шахте. Связь бортовой аппаратуры ракеты с корабельной испытательно-пусковой аппаратурой осуществлялась посредством двух специальных бортовых герметичных отрывных разъемов и сменных кабелей.
Для обеспечения заданной точности стрельбы были существенно повышены точностные характеристики бортовых гироприборов ракеты — гировертиканта, гирогоризонта, интегратора продольных ускорений (разработчик- НИИ-49, главный конструктор И.К. Кибардина), а также точность предстартовой ориентации осей бортовых гироприборов относительно плоскости горизонта и азимута стрельбы. Предстартовая ориентация осуществлялась корабельной системой счетно-решающих приборов «Изумруд» (разработчик — НИИ-49, главный конструктор — Г.И. Цветков, затем — Ю.П. Кушелев).
В состав комплекса впервые была включена корабельная цифровая вычислительная система — автомат пеленга дальности (АПД) «Ставрополь», обеспечивавший повышение точности расчета баллистических пеленга и дальности стрельбы (НИИ-49, главный конструктор — Г.В. Беляев, позже его сменил О.А. Беляев).
Для нового комплекса впервые разработали оптическую аппаратуру (систему) прицеливания (КБ киевского завода «Арсенал», главный конструктор — С.П. Парняков) для привязки с необходимой точностью базовых плоскостей бортовых гироприборов ракеты к центральной кренометрической (базовой) площадке подводной лодки (ее навигационного комплекса).
В комплексе Д-4 (как и в комплексе Д-2 с ракетой Р-13) предстартовая ориентация бортовых гироприборов ракеты предусматривалась по информации от навигационного комплекса подводной лодки с помощью корабельной счетно-решающей системы. Погрешности приведения в горизонт бортовых приборов ракеты при помощи такой системы были достаточно велики и принципиально не могли быть существенно уменьшены. Поэтому в комплексе Д-4 в инициативном порядке впервые использовали систему маятниковой коррекции бортовых гироприборов ракеты при предстартовой подготовке и с помощью маятниковых датчиков автомата стабилизации контуров боковой и нормальной стабилизации ракеты (НИИ-592, главный конструктор — Н.А. Семихатов, руководитель военной приемки — капитан 2 ранга В.В. Синицын).
Для обслуживания ракет в период хранения и предстартовой подготовки доступ в шахту не требовался. Все операции по обслуживанию ракет Р-21 производились дистанционно с соответствующих пультов управления.
При предстартовой подготовке ракеты производилось наведение гироприборов, вводилась уставка функционала обеспечения заданной дальности стрельбы, выполнялся наддув кабелей и шины, в два этапа (предварительный и предстартовый) осуществлялся наддув баков. По достижении в баках давления определенной величины автоматически подавалась команда на заполнение шахты водой из специальных цистерн подводной лодки. После заполнения шахты водой осуществлялось выравнивание давления в ней с
