Баллистическая ракета

Наш ответ MX

Советские конструкторы не оставались в стороне от веяний времени. В 1970—1980-х годах в СССР разрабатывался межконтинентальный авиационный ракетный комплекс («МАРК») на базе МБР морского базирования и военно-транспортных самолетов Ан-22 и Ан-124. Проработки КБ машиностроения и КБ О.К. Антонова показали возможность размещения на Ан-22 одной ракеты Р-29Р, а на самолете Ан-124 — двух-трех. Ракета Р-29Р была принята на вооружение ВМФ в 1977 году, имела стартовый вес 35,3 т и оснащалась разделяющейся головной частью с тремя блоками индивидуального наведения. В перспективе возможен был переход к более мощной Р-29РМ со стартовым весом 40,3 т и четырьмя боевыми блоками.

Ракета должна была стартовать после десантирования на платформе с парашютом через хвостовой люк самолета. В отличие от «Минитмена», двигатель первой ступени с управляющими камерами запускался сразу после отделения ракеты от платформы. Это снижало потери начальной высоты и скорости полета ракеты на достартовом участке.

Другим вариантом воздушного базирования МБР был ракетный комплекс «Кречет» на базе бомбардировщика Ту-160 и твердотопливных ракет специальной разработки. Головными разработчиками этого комплекса были КБ А.Н. Туполева и КБ «Южное». На бомбардировщике могли размещаться две МБР, имеющие стартовый вес 24,4 т. Ракеты могли нести по шесть боевых блоков индивидуального наведения. Комплексы «МАРК» и «Кречет» не были востребованы заказчиком, а затем работы в этом направлении «заморозили» из-за запретов, наложенных договорами ОСВ-2 и СНВ-1.

Статья «Стратегическое оружие будущего» опубликована в журнале «Популярная механика»
(№5, Май 2011).

Примечания

1.  (англ.). GlobalSecurity.org. Дата обращения 22 августа 2012.

2. Николаев Леонид. . Сайт «Военный паритет» (3 мая 2007). Дата обращения 22 августа 2012.

3. Charles P. Vick.  (англ.). GlobalSecurity (20 March 2007). Дата обращения 18 мая 2012.

4. Жидкотопливная ракета «Титан-II» осталась на вооружении только потому, что лишь она могла нести 9-мегатонные боевые части, слишком тяжёлые для «Минитмена»

5. ↑  (недоступная ссылка). Дата обращения 3 ноября 2013.

6.  (недоступная ссылка). Дата обращения 3 ноября 2013.

7.  (недоступная ссылка). Дата обращения 3 ноября 2013.

8.  (недоступная ссылка). Дата обращения 3 ноября 2013.

9. . Дата обращения 3 ноября 2013.

Проблема веса

Размещение межконтинентальной ракеты на бомбардировщике выглядело крайне привлекательно — пуск тогда мог бы выполняться из своего воздушного пространства. Увы, тогдашняя мат-часть такой возможности не давала: ракеты были слишком большими и тяжелыми для потенциальных носителей. Стартовый вес МБР «Атлас-D» составлял 118,6 т, длина — 22,1 м, а диаметр корпуса — 3,05 м. Самолетов, способных поднять такую штуку в воздух, не существовало. Конструкторам пришлось начать с ракет средней и малой дальности, отложив межконтинентальные на потом.

Для создания комплекса с МБР воздушного базирования может быть использован состоящий на вооружении военно-транспортный самолет Ил-76 (МФ, МД) и обладающая высокой надежностью и эффективностью БРПЛ межконтинентальной дальности «Синева». Проработки по комплексу «Аэрокосмос», проведенные ГРЦ им. академика В.П. Макеева и АНТК им. С.В. Ильюшина подтверждают возможность внутрифюзеляжного размещения и воздушного старта баллистической ракеты со стартовой массой около 40 т с самолета Ил-76МФ.

В 1958 году американской компанией Lockheed Georgia была начата разработка самолета с ядерной силовой установкой. Этот самолет рассматривался в качестве летающей платформы для запуска баллистических ракет большой дальности. Однако эта программа не имела успеха и была закрыта.

В том же году ВВС США были заключены контракты на разработку экспериментальных баллистических ракет класса «воздух-земля» Bold Orion и High Virgo. Дальность полета ракеты Bold Orion составляла 1770, а High Virgo — 300 км. Испытания были проведены в 1958—1959 годах: Bold Orion запускался с B-47 Stratojet, а High Virgo — со сверхзвукового бомбардировщика В-58 Hustler. Bold Orion стала не только первой баллистической ракетой большой дальности, стартовавшей с самолета, но и первой ракетой, продемонстрировавшей принципиальную возможность перехвата спутника. 13 октября 1959 года она была запущена с бомбардировщика В-47 по американскому ИСЗ «Эксплорер-VI» и пролетела в 6 км от него.

Обе ракеты были по сути экспериментальными и не повлияли на ход истории, но помогли сформулировать требования к новой баллистической ракете воздушного базирования Skybolt.

В 1959 году ракета Bold Orion впервые продемонстрировала принципиальную возможность перехвата искусственного спутника Земли. 13 октября 1959 года ракета, запущенная на десятикилометровой высоте с бомбардировщика B-47, прошла в шести с половиной километрах от американского ИСЗ «Эксплорер-VI», летевшего на высоте более 200 км. Попасть точно в выработавший свой ресурс спутник тогда не удалось, но едва ли это в 1959 году считалось большой неудачей. Тогдашние противоспутниковые системы планировалось оснащать ядерными боеголовками, поэтому достигнутая точность была в принципе достаточной.

Запуск ракеты и формирование кривой передвижения

Кривая передвижения ракеты состоит из трех частей: периода запуска, свободного полета и повторного входа в земную атмосферу.

Боевые снаряды запускаются с фиксированной точки переносных установок, а также транспортных средств (судов, субмарин). Приведение в полет продолжается от десятых тысячных секунд до нескольких минут. Свободное падение составляет наибольшую часть траектории полета баллистической ракеты.

Преимуществами запуска такого приспособления являются:

• Продолжительное время свободного полета. Благодаря этому свойству существенно уменьшается расход топлива в сравнении с другими ракетами. Для полета прототипов (крылатых ракет) используются более экономичные двигатели (например, реактивные).
• На скорости, с которой движется межконтинентальная орудие (примерно 5 тыс. м/с), перехват дается с большой сложностью.
• Баллистическая ракета в состоянии поразить цель на расстоянии до 10 тыс. км.

В теории путь передвижения снаряда – это явление из общей теории физики, раздела динамики твердых тел в движении. Относительно данных объектов рассматривается передвижение центра масс и движение вокруг него. Первое относится к характеристике объекта, совершающего полет, второе – к устойчивости и управлению.

Так как тело имеет программные траектории для совершения полета, расчет баллистической траектории ракеты определяется физическими и динамическими расчетами.

Показатели

Точность стрельбы МБР (круговое вероятное отклонение, КВО) является очень важной характеристикой, так как повышение точности в 2 раза позволяет использовать в 5 раз менее мощный боезаряд. Точность ограничивается точностью навигационной системы и имеющейся геофизической информацией

Многие правительственные программы, такие как GPS, ГЛОНАСС, спутники дистанционного зондирования Земли, используются в том числе для повышения точности навигационной информации. Самые точные баллистические ракеты имеют КВО менее 100 метров, даже при межконтинентальной дальности.

Максимальная дальность полёта МБР — 16 тыс. км, обеспечивая практически глобальную досягаемость для ракетного удара вне зависимости от расположения пусковой установки. Стартовая масса — 16—200 т, полезная нагрузка — до 10 тонн, апогей траектории — до 1000 км.

Спуск к цели происходит на скорости более 6 км/с. Полётное время МБР наземного базирования от России до США лежит в диапазоне 25—30 мин. Для ракет подводного базирования полётное время может быть значительно меньше, до 12 мин.

Орбитальные ракеты (Р-36орб) имеют неограниченную дальность, но они сняты с вооружения по договору ОСВ-2.

Запуск ракеты «Днепр»

Какое топливо используется в ракете

При выборе типа ракетного топлива больше всего всего внимания уделяется особенностям использования ракеты и тому, каким двигателем ее планируется оснастить. Грубо можно сказать, что все типы топлива делятся в основном по форме выпуска, удельной температуре сгорания и КПД. Среди основных типов двигателей выделяется твердотопливные, жидкостные, комбинированные и прямоточные воздушно-реактивные.

В качестве самого простого твердого топлива можно привести в пример порох, которым заправляются фейерверки. При сгорании он выделяет не очень большое количество энергии, но его достаточно для вывода на высоту нескольких десятков метров красочного заряда. В начале статьи я говорил о китайских стрелах XI века. Они являются еще одним примером твердотопливных ракет.

В некотором роде порох тоже можно назвать топливом твердотопливной ракеты.

Для боевых ракет твердое топливо производится по иной технологии. Обычно им является алюминиевый порошок. Главным плюсом таких ракет является легкость их хранения и возможность работы с ними, когда они заправлены. Кроме этого, такое топливо стоит относительно недорого.

Минусом твердотопливных двигателей является слабый потенциал отклонения вектора тяги. Поэтому для управления в таких ракетах часто используются дополнительные небольшие двигатели на жидком углеводородном топливе. Такая гибридная связка позволяет более полно использовать потенциал каждого источника энергии.

Использование именно комбинированных систем хорошо тем, что позволяет уйти от сложной системы заправки ракеты непосредственно перед запуском и необходимости откачки большого количества топлива в случае его отмены.

Отдельно стоит отметить даже не криогенный двигатель (заправляется сжиженными газами при очень низкой температуре) и не атомный, про который много говорят в последнее время, а прямоточный воздушно-реактивный. Такая система работает за счет создания давления воздуха в двигателе при движении ракеты на большой скорости. В самом двигателе производится впрыск топлива в камеру сгорания и смесь поджигается, создавая давление больше, чем на входе. Такие ракеты способны летать со скоростью, которая в несколько раз превышает скорость звука, но для запуска двигателя нужно давление, которое создается на скорости чуть выше одной скорости звука. Именно поэтому для запуска должны быть использованы вспомогательные средства.

Мировые разработки ракет специального назначения

Около 20 лет назад в ходе модернизации одного из ракетных комплексов средней дальности был принят проект противокорабельных баллистических ракет. Такая конструкция размещается на автономной пусковой платформе. Вес снаряда составляет 15 тонн, а дальность пуска – почти 1,5 км.

Траектория баллистической ракеты для уничтожения кораблей не поддается для быстрых расчетов, поэтому предугадать действия противника и устранить данное орудие невозможно.

Такая разработка имеет преимущества:

• Дальность пуска. Эта величина в 2-3 раза больше, нежели у прототипов.
• Скорость и высота полета делают боевое оружие неуязвимым для противоракетной обороны.

Мировые специалисты уверены в том, что оружие массового поражения все-таки можно обнаружить и нейтрализовать. Для таких целей используются специальные разведывательные заорбитные станции, авиацию, подводные лодки, корабли и др. Самым главным «противодействием» является космическая разведка, которая представлена в виде радиолокационных станций.

Баллистическая траектория определяется системой разведки. Полученные данные передаются по месту назначения. Основной проблемой является быстрое устаревание информации – за короткий период времени данные теряют свою актуальность и могут расходиться с настоящим местом нахождения оружия на расстояние до 50 км.

Ракеты: особенности запуска и движения

Различают управляемые и неуправляемые баллистические ракеты. На формирование траектории также влияют внешние и наружные факторы (силы сопротивления, трения, вес, температура, требуемая дальность полета и т.д).

Общий путь запущенного тела можно описать следующими этапами:

• Запуск. При этом ракета переходит в первую стадию и начинает свое движение. С этого момента и начинается измерение высоты траектории полета баллистической ракеты.
• Приблизительно через минуту запускается второй двигатель.
• Через 60 секунд после второго этапа запускается третий двигатель.
• Далее тело входит в атмосферу.
• В последнюю очередь происходит взрыв боевых головок.

Классификация

Способ базирования

По способу базирования межконтинентальные баллистические ракеты делят на:

• запускаемые с наземных стационарных пусковых установок: Р-7, «Атлас»;
• запускаемые из шахтных пусковых установок (ШПУ): РС-18, PC-20, «Минитмен»;
• запускаемые с мобильных установок на базе колёсного шасси: «Тополь», «Миджитмен»;
• запускаемые с железнодорожных пусковых установок: РТ-23УТТХ;
• запускаемые со дна морей и океанов во всплывающих капсулах: «Скиф»;
• баллистические ракеты подводных лодок: «Булава», «Трайдент».

Первый способ базирования вышел из употребления ещё в начале 1960-х годов, как не отвечающий требованиям защищённости и скрытности.
Современные ШПУ обеспечивают высокую степень защиты от поражающих факторов ядерного взрыва и позволяют достаточно надёжно скрывать степень боеготовности стартового комплекса. Остальные три варианта являются мобильными, а значит более трудно обнаруживаемыми, однако накладывают существенные ограничения на размеры и массу ракет.

МБР компоновки КБ им. В. П. Макеева

Неоднократно предлагались и другие способы базирования МБР, призванные обеспечить скрытность развёртывания и защищённость стартовых комплексов, например:

• на специализированных самолётах и даже дирижаблях с запуском МБР в полёте;
• в сверхглубоких (сотни метров) шахтах в скальных породах, из которых транспортно-пусковые контейнеры (ТПК) с ракетами должны перед пуском подниматься к поверхности;
• на дне континентального шельфа во всплывающих капсулах;
• в сети подземных галерей, по которым непрерывно движутся мобильные пусковые установки[источник не указан 1486 дней], но ни один из подобных проектов не был доведён до практической реализации.

Двигатели

Ранние варианты МБР использовали жидкостные ракетные двигатели и требовали длительной заправки компонентами ракетного топлива непосредственно перед запуском. Подготовка к запуску могла длиться несколько часов, а время поддержания боевой готовности было весьма незначительным. В случае применения криогенных компонентов (Р-7) оборудование стартового комплекса было весьма громоздким. Всё это значительно ограничивало стратегическую ценность таких ракет. Современные МБР используют твердотопливные ракетные двигатели или жидкостные ракетные двигатели на высококипящих компонентах с ампулизированной заправкой. Такие ракеты поступают с завода в транспортно-пусковых контейнерах. Это позволяет им храниться в готовом к старту состоянии в течение всего срока службы. Жидкостные ракеты доставляют на стартовый комплекс в незаправленном состоянии. Заправка производится после установки ТПК с ракетой в ПУ, после чего ракета может находиться в боеготовом состоянии многие месяцы и годы. Подготовка к запуску занимает обычно не более нескольких минут и производятся дистанционно, с удалённого командного пункта, по кабельным или радиоканалам. Так же осуществляются периодические проверки систем ракеты и ПУ.

Современные МБР обычно имеют разнообразные средства преодоления ПРО противника. Они могут включать в себя маневрирующие боевые блоки, средства постановки радиолокационных помех, ложные цели и др.

Принцип действия

Баллистические ракеты, как правило, запускают по траектории, близкой к оптимальной, учитывая меняющиеся с высотой плотность воздуха и силу земного притяжения. Обычно ракеты стартуют вертикально для более быстрого выхода из плотных слоёв атмосферы, так как на преодоление сопротивления воздуха расходуется до 17—20 % тяги двигателя. Получив после прохода тропосферы некоторую поступательную скорость в вертикальном направлении, ракета с помощью специального программного механизма, аппаратуры и органов управления постепенно из вертикального начинает переходить в наклонное положение в сторону цели.

К концу работы двигателя продольная ось ракеты приобретает угол наклона (тангажа), отвечающий наибольшей дальности её полёта, приблизительно 45°, который уменьшается с увеличением скорости ракеты, например при скорости в 7 км/с и дальности полёта несколько более 9000 км угол наклона составляет 26°, а скорость становится равной строго установленному значению, обеспечивающему эту дальность.

При полёте по оптимальной траектории при межконтинентальной дальности ракета поднимается на высоту до тысячи и более километров и при этом видна на радиолокаторах на очень большом расстоянии. Поэтому в реальных боевых условиях могут применяться более энергозатратные настильные траектории, высота апогея которых понижена до десятков километров.

После прекращения работы двигателя весь дальнейший свой полёт ракета совершает по инерции, описывая в общем случае почти строго эллиптическую траекторию. На вершине траектории скорость полёта ракеты принимает наименьшее своё значение. Апогей траектории баллистических ракет обычно находится на высоте нескольких сотен километров от поверхности земли, где из-за малой плотности атмосферы практически полностью отсутствует сопротивление воздуха.

На нисходящем участке траектории скорость полёта ракеты за счёт потери высоты постепенно увеличивается. При дальнейшем снижении в плотные слои атмосферы ракета проходит с огромными скоростями. При этом происходит сильный разогрев обшивки баллистической ракеты, и если не будут приняты необходимые предохранительные меры, то может произойти её разрушение.

Дубинка повышенной выживаемости

Интерес к самолетным баллистическим ракетам возник в США к концу 1950-х годов. К тому времени развитие средств ПВО превратило стратегические бомбардировщики — носители атомных бомб — в довольно уязвимые цели. Появившиеся на вооружении авиационные крылатые ракеты Rascal c дальностью 160 км снижали потери бомбардировщиков, однако они тоже достаточно эффективно перехватывались ПВО. Баллистические ракеты, в отличие от крылатых, не перехватывались средствами ПВО, а противоракетной

обороны тогда не было. Однако первая американская МБР «Атлас», проходившая испытания в 1958 году, предусматривалась для размещения на открытых стартовых позициях и требовала длительной подготовки к пуску. Это лишало ее шансов на выживание в случае нападения противника. Первая американская ракета подводного базирования — БРПЛ «Поларис-А1» — к 1958 году еще только разрабатывалась.

Оружие
Ракеты средней и малой дальности: новые угрозы

Проект носителя МБР на базе Ан-124. Всего за годы холодной войны в СССР и США разрабатывались проекты как минимум 27 систем (12 и 15 соответственно), предусматривавших воздушное базирование баллистических ракет. Три американских проекта дошли до стадии летных испытаний, еще два — до бросковых. Из советских разработок в воздух не поднималась ни одна. До принятия на вооружение дело ни разу не дошло и в США.

Размещать баллистические ракеты на самолетах еще не пробовали, но эта идея уже витала в воздухе. Барражирующий в зоне действия собственной ПВО стратегический бомбардировщик практически неуязвим для любого мыслимого противника. Выживаемость самолетов на земле можно обеспечить, рассредоточив их пошире — на авиабазах по всему свету. В сочетании с неуязвимыми баллистическими ракетами стратегические бомбардировщики могли стать качественно новой, гибкой и эффективной компонентой ядерных сил.

Ракетные комплексы и установки заграничной оборонной промышленности

Высота баллистической траектории ракеты американского комплекса «Минитмен-3» не особо отличается от характеристик полета отечественных изобретений.

Комплекс, который разработан в США, является единственным «защитником» Северной Америки среди оружия такого вида до сегодняшнего дня. Несмотря на давность изобретения, показатели устойчивости орудия являются неплохими и в нынешнее время, ведь ракеты комплекса могли противостоять противоракетной обороне, а также поразить цель с высоким уровнем защиты. Активный участок полета непродолжительный, и составляет 160 с.

Другое изобретение американцев – «Пискипер». Он также мог обеспечить точное попадание в цель благодаря наивыгоднейшей траектории баллистического движения. Специалисты утверждают, что боевые возможности приведенного комплекса почти в 8 раз выше, нежели у «Минитмена». Боевое дежурство «Пискипера» составляло 30 секунд.