[НАЗАД]

К цели - на гиперзвуке

В последние годы одним из наиболее активно исследуемых направлений развития боевой ракетной техники стали гиперзвуковые управляемые ракеты. В значительной степени интерес к ним обусловлен успехами в создании средств ПВО средней и большой дальности, что привело к необходимости увеличения дальности действия ракетных средств нападения. При этом требования по времени поражения целей практически не изменились, поэтому разработчики стали искать новые пути увеличения скорости полета ракет до практически гиперзвуковых величин.

Освоение подобных скоростей позволит не только повысить выживаемость носителей ракетного оружия ввиду увеличения дальности пуска ракеты, но и снизить уязвимость самого ракетного оружия. К тому же летящая с гиперзвуковой скоростью ракета будет обладать увеличенной кинетической энергией для нанесения более сильных разрушений как наземным, так и находящимся в воздухе объектам.

Собственно к гиперзвуковым скоростям исследователи и разработчики различных видов ракетной техники присматриваются уже давно. Однако прибавки в скоростях полета летательных аппаратов в последние годы случаются не так часто, поскольку на этом пути по-прежнему находится целый ряд труднопреодолимых научно-технических проблем. В их числе - проблемы создания двигательных установок и их интеграция в конструкцию летательного аппарата, выбор топлива и создание систем управления полетом, проблемы аэродинамического и кинетического нагрева. В последние годы все более заметную роль играют и требования реализации технологии “стелс”, вынуждающие при создании подобных ракет использовать соответствующие геометрические формы и радиопоглощающие материалы, исключать традиционные взаимноперпендикулярные рулевые поверхности, заменяя их устройствами отклонения вектора тяги, либо обеспечивать управление с помощью специальных двигательных установок.

Как правило, основу подобных летательных аппаратов сегодня составляет гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПВРД), интегрированный в конструкцию планера. В реализуемом в процессе относительно продолжительного полета диапазоне скоростей подобный двигатель является в 5-10 раз более экономичным, чем современные ракетные двигатели. В то же время создание подобного двигателя по-прежнему остается сложнейшей научно-технической проблемой, для решения которой в настоящее время используются и компьютерное моделирование, и наземные эксперименты, и летные испытания гиперзвуковых летающих лабораторий (ГЛЛ).

Наибольшую известность среди подобных летающих лабораторий приобрела российская ГЛЛ “Холод”, использованная для выполнения ряда испытаний. В процессе одного из них, состоявшегося 12 февраля 1998 г., ГЛЛ “Холод” достигла скорости М=6,41, а в камере сгорания установленного на ней экспериментального ГПВРД 58Л было реализовано сверхзвуковое горение. 30 июля 2002 г. аналогичный результат был получен и в Австралии в ходе испытания ГЛЛ, созданной на базе геофизической ракеты “Терьер-Орион”. В процессе этого испытания, проведенного в рамках международной программы HyShot, была достигнута скорость М=7, 6, а в камере сгорания установленного на ракете ГПВРД было реализовано сверхзвуковое горение.

Другой вариант испытаний гиперзвуковых двигательных установок летом 2001 г. был реализован в американском центре Арнольда. Там в ходе эксперимента, изготовленная из титана модель ракеты 100-мм диаметра, была ускорена с помощью двухступенчатой легкогазовой пушки до скорости полета М=7,1. На последующей 80-метровой дистанции был запущен установленный на модели ГПВРД, проработавший 30 мсек. По заявлениям американских специалистов, стоимость проведения подобного эксперимента оказалась на порядок ниже, чем летное испытание.

Однако процесс создания боевых ракет с ГПВРД по-прежнему находится в стадии концептуальных исследований. Так, в США в настоящее время интенсивно изучается семейство гиперзвуковых ракет различного назначения – противокорабельных и тактических, обладающих скоростями полета в диапазоне М=3,5-7, с дальностью стрельбы до 1110 км, способных пробивать бетонные преграды толщиной 6-12 м и обладающих малой уязвимостью от огня средств ПВО. Основное внимание при этом уделяется поиску путей снижения их стоимости, а также возможности их использования с различных носителей - надводных кораблей, подводных лодок и самолетов.

Одной из изучаемых в этих рамках демонстрационных технологических программ является ракета “Фастхаук”, способная летать со скоростью до М=8. В процессе работ, которые ведутся с середины 1990-х, выполняются проработки конструкции ее фюзеляжа – корпуса и двигателя, размеры которых позволят размещать ее в корабельной вертикальной пусковой установке, а также использовать в качестве носителя самолет с размерами, не превышающими размеры F/A-18. Управление полетом “Фастхаук” предполагается осуществлять с помощью изгибания корпуса ракеты, а стабилизацию по вращению с помощью установленных в воздухозаборнике ГПВРД рулевых поверхностей.

Аналогичные работы ведутся и в рамках другой программы - “Хайтех”. Но, в отличие от цилиндрической “Фастхаук”, все элементы ракеты, создаваемой по этой программе. будут иметь прямоугольные поперечные сечения.

Одновременно с программами изучения технологий в США реализуется и ряд программ по созданию боевых образцов гиперзвуковых ракет. Одна из них выполняется в соответствии с контрактом, заключенным летом 1998 г. между Управлением перспективных разработок министерства обороны США и фирмой “Боинг”. Этим контрактом предусматривается проведение НИОКР по созданию ракеты, способной стартовать с самолетов, кораблей, подводных лодок и атаковать цели, наиболее критичные ко времени их поражения - пусковые установки управляемых и неуправляемых ракет, заглубленные командные пункты. В соответствии с предъявляемыми требованиями ракета должна иметь максимальную дальность полета более 640 км, скорость более М=6, оснащаться комбинированной системой наведения (инерциальной навигационной с коррекцией по данным GPS и автономной головкой самонаведения) и боевой частью массой 110-115 кг.

В то же время, опираясь на совокупность данных, полученных в процессе стендовых и летных испытаний двигательных установок, а также на тенденции развития технологий и конструкционных материалов, большинство исследователей считает, что основные технические проблемы, возникающие при разработке гиперзвуковых управляемых ракет, способных выполнять относительно продолжительные полеты в верхних слоях атмосферы будут решены только к 2020 г.

Напротив, разработчики относительно компактных гиперзвуковых ракет малой дальности, для которых не требуется использование ГПВРД, уже практически подошли к серийному производству первых образцов подобного оружия. Первой в их числе следует назвать гиперзвуковую противотанковую ракету для системы LOSAT (Line-of-Sight Antitank).

Начало работ над ней следует отнести к сентябрю 1981 г., когда американская фирма "Линг-Темко-Воут" сообщила о разработке ракеты под обозначением HVM (HyperVelocity Missile), предназначавшейся для поражения прямым попаданием различных видов бронетанковой техники, а также низколетящих самолетов, вертолетов, высокоточного ракетного оружия и даже баллистических ракет. Первоначальными планами предусматривалось, что наводимая по лазерному лучу ракета будет развивать скорость свыше 1500 м/с, иметь стартовую массу около 18 кг и головную часть из высокопрочного сплава массой 2,5 кг. Также предполагалось, что стоимость ракеты при ее годовом выпуске до 20 тысяч штук составит всего $600 . Однако на преодоление проблем как технического, так и организационно-экономического порядка ушло практически 20 лет, что весьма характерно для программ, сопряженных со значительным техническим риском. За это время круг поражаемых ракетой целей постепенно сужался, фирма-разработчик неоднократно меняла название и соразработчиков, работы над ракетой то ускорялись, то замирали, проводились либо на средства министерства обороны США, либо на собственные средства фирмы.

Изначально с целью уменьшения размеров ракеты, упрощения устройства и снижения стоимости на ее борту был размещен минимальный состав электронных устройств системы наведения. А ввиду непродолжительного времени полета до цели (не более 4 с) для ракеты были разработаны исполнительные органы системы управления, которые позволили ей при жестких компоновочных ограничениях обеспечивать достижение необходимых маневренных характеристик. Наиболее рациональным при этом оказалось применение двигательной установки, состоящей из установленных в передней части ракеты нескольких десятков микро-РДТТ, созданных фирмой “Атлантик Рисерч”.

Первые экспериментальные образцы HVM были испытаны еще в 1982-1983 гг., когда была продемонстрирована способность лазера на углекислом газе передавать команды управления от пусковой установки через струю выхлопных газов ракеты, а также эффективность поражающего устройства ракеты при пробивании ею танковой брони. В дальнейшем на протяжении 1980-х годов экспериментальные образцы HVM неоднократно испытывались, но, как правило, без особого успеха. Наравне с трудностями, встретившимися при отработке подобной системы управления, в числе проблем оказалось и слежение за ракетой, из-за чего разработчикам пришлось принять соответствующие меры по уменьшению дымового следа от маршевого двигателя и внешней абляционной обшивки, сгорающей под действием высоких температур при больших скоростях полета.

Успех к разработчикам КЕМ (такое обозначение в начале 1990-х получила HVM) пришел только в 1990 г., когда 4 октября в процессе выполнения очередной серии испытаний ракетой была впервые поражена неподвижная наземная цель. Однако начавшаяся вслед за этим полномасштабная разработка ракеты заняла еще более 10 лет. Только 9 августа 2002 г. фирма “Локхид-Мартин”, доведшая эту работу до завершения, получила контракт стоимостью $ 9,3 млн. на производство первой серии из 108 ракет, а 22 октября был выпущен первый из заказанных фирме огневых блоков. В окончательном виде ракета КЕМ предназначена только для поражения бронетанковой техники на дальностях от 400 м до 5 км, ее стартовая масса составляет 79 кг, длина 2,87 м, диаметр 162,5 мм.

В соответствии с дальнейшими планами совершенствования КЕМ предполагается разработка ракеты СKEM (Compact Kinetic Energy Missile), завершение работ над которой планируется к 2008 г. Дальность ее действия будет достигать от 200 м до 8 км, максимальная скорость составит М=6,5, а энергия удара при прямом попадании - 10 мДж. Предполагается, что к 2017 г. дальность действия этой ракеты будет доведена до 12 км, что позволит заменить ею ряд находящихся сегодня на вооружении противотанковых и тактических ракет, таких как “Тоу”, “Хеллфайр” и “Мейверик”.

В свою очередь. работу над подобными ракетами ведут и западноевропейские специалисты. Наибольшую известность среди них приобрела работа, проводимая немецкой фирмой BGT по зенитной управляемой ракете HFK/KV, которую фирма планирует предложить в новых вариантах ЗРК “Роланд” в качестве альтернативы ракете VT-1. В соответствии с расчетами время достижения HFK/KV 12-км дальности при скорости полета более М=5, будет на 40% меньше, чем у ракеты VТ-1 и более чем вдвое меньше, чем у используемой сегодня ракеты “Роланд”.

Предполагается, что ракета HFK/KV будет поражать различные воздушные цели, в том числе самолеты, вертолеты, а также высокоточное оружие и тактические баллистические ракеты. Концепция создания этой ракеты предусматривает, что она будет оснащена ИК-датчиком и инерциальным блоком. Первоначально на ракете не предусматривалось наличие боевой части – цели должны были поражаться прямым попаданием. Однако результаты проведенного немецкими специалистами моделирования показали, что поражение воздушной цели прямым попаданием не всегда возможно, поэтому на ракете будет использоваться небольшая боевая часть.

С целью снижения технического риска при создании HFK/KV фирма BGT совместно с немецкими фирмами “Даса” и “Байерн-Чеми” участвует в работе над гиперзвуковыми ракетами-демонстраторами HFK- L1 и HFK-L2, масса которых составляет около 100 кг.

Первый пуск HFK-L1 был выполнен в 1995 г. и в процессе его была проверена эффективность газодинамической системы управления при скоростях около М=5. В процессе первого пуска ракета была оборудована девятью микро-РДТТ, которые должны были включаться в процессе полета в заранее заданной последовательности. В течение первых 0,8 с полета ракета достигла скорости М=5,3, после чего было произведено включение микро-РДТТ, обеспечивших выполнение ракетой маневров с перегрузками до 30 ед. Анализируя результаты этого и ряда последующих испытаний, специалисты фирмы BGT пришли к выводу, что для совершения маневров с перегрузками более 50 ед. ракета должна оснащаться не только микро-РДТТ, но и аэродинамическими поверхностями управления. Первое испытание такой ракеты - HFK-L2, состоялось в феврале 2002 г. и в процессе его ракета достигла скорости М=6,5 (более 2,1 км/с). При этом было отмечено, что требуемые показатели маневренности были достигнуты.

Владимир Коровин