Сколько секунд летят "Буревестник" и "Циркон"
Пролог
3 января 2018 года, зимний шторм.
В мутной воде Ла-Манша намокает ценный груз судна «Никифор Бегичев». Партия зенитных ракет 40Н6, предназначенная для комплексов С-400, стоящих на вооружение КНР.
Спустя год, в феврале 2019 г., о подробностях досадного инцидента становятся известно со слов главы «Ростеха» Сергея Чемезова, в ходе выступления на выставке IDEX-2019. Партия поврежденных ракет подлежит уничтожению целиком. Ракеты будут изготовлены заново, в связи с чем выполнение «китайского» контракта было отсрочено на три года и теперь должно завершиться до конца 2020 г.
Скверное дело, чья-то очередная халатность... Однако история с намокшими ракетами приобретает совершенно неожиданные оттенки, если посмотреть на ситуацию в логическом ключе:
1. Как могли намокнуть ракеты, находящиеся в герметичных транспортно-пусковых контейнерах?
2. Для каких климатических условий предназначен ЗРК С-400? Насколько устойчив зенитный комплекс к осадкам в виде дождя и мокрого снега? Возможно ли его эффективное применение в условиях, отличных от условий пустыни Атакама — самого сухого места на планете, где норма осадков не превышает 50 мм в год.
3. Насколько высоки риски при транспортировке грузов морским транспортом? Если любой зимний шторм так легко уничтожает сверхзащищенное военное снаряжение, то каким образом осуществляется массовая доставка по-морю других, относительно хрупких грузов. Автомобилей, бытовой и компьютерной техники, линий производственного оборудования?
4. Для чего потребовалось везти ракеты из России в Китай через Атлантику?
* * *
Ракеты в герметичном транспортно-пусковом контейнере (ТПК) не могут намокнуть при бытовых обстоятельствах. В этом состоит назначение ТПК. Защищенная по самым высоким стандартам «упаковка» с заправленной, запаянной в заводских условиях и готовой к пуску ракетой, не требующей обслуживания в течение десятилетий. Условно говоря, ТПК с ракетой можно окунуть в болото, потом извлечь и использовать по назначению.
ТПК обеспечивает максимальный уровень защиты от всевозможных ударов, вибраций, осадков и пр. неблагоприятных внешних условий, неизбежных при транспортировке многотонной ракеты в боевых условиях. В т.ч. по пересеченной местности. Такую конструкцию чрезвычайно сложно сокрушить с помощью некомпетентности, халатности и подручных средств. Для этого нужно зацепить ТПК краном и как следует «приложить» с высоты о пусковую установку. Промочить контейнер, просто окатив его морской водой — такое не укладывается в рамки приличий. При этом промокла не одна ракета в каком-либо дефектном контейнере, а вся партия целиком.
Зенитная ракета сверхбольшой дальности 40Н6 является ключевым компонентом системы С-400. Именно она должна обеспечить комплексу заявленную дальность перехвата 400 км с возможностью обеспечения ПРО в ближнем космосе. Согласно представленным данным, двухступенчатая ракета способна развивать в полете максимальную скорость до 3 километров в секунду, обладает комбинированным наведением на цель, в т.ч. с применением собственной активной головки самонаведения.
Разработка и принятие на вооружение ЗУР 40Н6 несколько затянулась на 10 лет. Последний раз новость об испытания этой ракеты звучала в марте 2017 года, когда министр обороны Сергей Шойгу заявил на селекторном совещании о рассмотрении итогов государственных испытаний «перспективной ЗУР большой дальности». Ранее, в 2012 году, об успешных испытаниях «дальней ракеты для С-400» докладывал командующий войсками ПВО-ПРО генерал-майор Андрей Дёмин.
С учетом всех парадоксов и сложностей в разработке 40Н6, странного происшествия в Ла-Манше, странного выбора маршрута поставок и странных последствий аварии, при котором все причастные делают вид, что ничего особенного не случилось, можно сделать единственный вывод. Ракет на судне не было.
Возможно, что придет срок, и так же «намокнут» мои любимчики — «Циркон» с «Буревестником».
* * *
Уже который месяц бушуют страсти вокруг «гиперзвуковой ПКР» и «крылатой ракеты с ядерным двигателем». Сенсация состоит в том, что официальные СМИ на самом высоком уровне заговорили о готовности принятия на вооружение техники, которая всего пару лет назад фигурировала только в произведениях научных фантастов.
Читаешь комментарии по темам новейшего оружия и ощущаешь, что многие просто не представляют всей парадоксальности и значения этого момента. Для многих «Циркон» и «Буревестник» просто новейшие ракеты, которые летают быстрее и дальше, чем их предшественники.
Однако это не просто ракеты. Мы достигли нового, революционного рубежа в развитии науки и прогресса. Такое случается в истории впервые, чтобы две развитые страны, еще вчера находившиеся на одном техническом уровне, наутро оказались разделены непроходимой технологической пропастью. Чтобы вчера обе стороны использовали луки и стрелы, а сегодня одни продолжают бегать с луками, а у других — пулемет.
Пардон, одни создают дозвуковую ракету LRASM, а у нас — гиперзвуковой 9-маховый «Циркон».
Внезапное появление супертехнологий вызывает вопросы. Проще говоря, никто не представляет, как такое стало возможным.
Появлению любой технологии всегда предшествуют дискуссии в научных кругах, а также промежуточные результаты. Немецкие «Фау-2» появились не на пустом месте. Первый рабочий образец ЖРД был построен американцем Р. Годдардом в 1926 г., у нас данной тематикой занималась легендарная ГИРД, а в основе всего лежали формулы реактивного движения, полученные Н. Жуковским и К. Циолковским.
Авиационный комплекс «Кинжал» основан на использовании боеприпасов от проверенного ОТРК «Искандер», а сами баллистические ракеты воздушного базирования известны на протяжении, по меньшей мере, полувека (пример — советская Х-15).
Гиперзвуковой планер «Авангард» — очередная успешная попытка маневрирования на космических скоростях в верхних слоях атмосферы. До этого существовали «Спираль», «БОР», «Буран». Разгон до скорости 27 Махов с помощью МБР также не вызывает вопросов. Обычная скорость боевых блоков на заатмосферном участке полета.
Часто приводят в пример торпеду «Шквал», которая по мнению зарубежных экспертов якобы нарушала физические законы и в результате доказала, что невозможное возможно. Это всего лишь красивая легенда. Явление суперкавитации изучалось по обеим сторонам океана. В США наибольшим авторитетом по данной тематике в 1960 гг. пользовались работы Маршалла Тулина (это имя, а не звание); велись испытания скоростных подводных боеприпасов (RAMICS). Однако военных не интересовало неуправляемое подводное оружие — ни медленное, ни скоростное.
И вот мы приходим к созданию 9-махового «Циркона». Абсолютный рекорд. Никакие из существовавших до него ПКР не смогли развить даже 1/3 указанной скорости.
В случае с «Буревестником» речь идет о создании ядерной установки, которая имеет в 25 раз большую тепловую мощность, чем все известные малогабаритные ядерные реакторы. Речь идет о реакторах для космических аппаратов («Топаз» и БЭС-5 «Бук»), ближайших по массогабаритам «аналогах» силовой установки «Буревестника».
Дозвуковой ракете, сохраняющей габариты «Калибра» и летящей со скоростью 270 м/с, по законам природы потребуется двигатель мощностью не менее 4 МВт. В резерве у конструкторов остается всего около полутонны на установку ЯРД (вместо обычного ТРД и запасов топлива).
Самый мощный и совершенный из созданных на практике малогабаритных реакторов («Топаз») при собственной массе 320 кг обладал тепловой мощностью 150 кВт. Это всё, что смогли достичь при существующем уровне технического развития.
25-кратное различие в мощности переводит дальнейший разговор в несерьезную плоскость. Это как пытаться строить грузовик, не имея ничего мощнее мотора от газонокосилки.
Там еще много забавных моментов. Например, способы теплопередачи в ядерном реактивном двигателе. Пропускать воздушный поток сквозь раскаленную зону реактора бесполезно. При скорости полета 270 м/с воздух будет проводить в рабочей камере тысячные доли секунды, за которые он попросту не успеет нагреться. У него слишком мала теплопроводность. Чтобы убедиться в сказанном, достаточно на секунду провести рукой над включенной плитой.
В обычном ТРД частицы топлива смешиваются с рабочим телом — воздухом. При воспламенении смеси образуются горячие выхлопные газы, создающие реактивную тягу. В случае с турбореактивным ЯРД придется потратить значительную часть массы двигателя на испаряющееся абляционное покрытие рабочей зоны. Горячие частицы в виде взвеси (или пара) должны смешиваться с воздушным потоком и нагревать его до температур в тысячу градусов, образуя реактивную тягу. Из-за наличия радиоактивных частиц, выхлоп будет смертельно опасен. Запустившие такую ракету рискуют умереть раньше, чем она долетит до противника.
Можно ли обойтись без испарения, обеспечив теплопередачу напрямую — при контакте стенок активной зоны с воздухом? Можно. Однако для этого требуются совсем другие условия.
Американские проекты начала 60-х гг. решали проблему за счет скорости 3М, что позволяло буквально «продавливать» воздух меж тепловыделяющих сборок ядерного ПВРД, разогретых до 1600° С. На меньших скоростях рабочее тело (воздух) не смогло бы преодолеть возникающего сопротивления при такой конструкции двигателя.
Ввиду другого принципа работы и колоссальных энергетических затрат, ракета SLAM (проект «Плутон», «Тори-IIC») получилась подлинным монстром со стартовой массой 27 тонн. Это другая область техники, ничего общего не имеющая с демонстрируемыми кадрами «Буревестника», на которых показаны дозвуковые ракеты с габаритами обычного «Калибра».
До сих пор не было сделано официальных пояснений о том, как решили проблему с летными испытаниями «одноразового» ядерного реактора в момент неизбежного падения ракеты.
Дозвуковые КР представляют угрозу за счет массированного применения. В иных условиях одиночная сверхдорогая КР с ядерным двигателем, часами кружащая в воздухе, станет легкой добычей противника. Идея с дозвуковой ядерной ракетой лишена всякого практического и военного смысла. Из достигнутых преимуществ — только черепашья скорость и повышенная уязвимость в сравнении с существующими МБР.
Это все мелочи, главная проблема — в создании компактной ядерной установки с мощностью 25 большей, чем у «Топаза», и достаточными запасами испаряющегося покрытия активной зоны для долгих часов полета.
* * *
Сторонники «Буревестника» апеллируют к достижениям технического прогресса, полагая, что современные технологии в десятки раз превосходят результаты разработок прошлого века. А это, к сожалению, не так.
В фантастических романах той эпохи космонавты звонили на Землю с Марса, накручивая диск телефона. Как у Беляева: «Эрг Ноор сел за рычаги счетной машины». Увы, никто из фантастов не угадал направление прогресса, который свернул на путь совершенствования микроэлектроники. Что касается ядерной энергетики, авиационной и космической техники — мы фактически находимся на том же технологическом уровне. Лишь незначительно повышая эффективность и безопасность, одновременно стремясь уменьшить стоимость конструкций.
Вверху — радиоизотопный термоэлектрогенератор миссии «Аполлон-14», на нижней иллюстрации — РИТЭГ зонда «Новые горизонты» (запуск 2006 г.), один из самых мощных и совершенных РИТЭГов, когда-либо созданных на практике. НАСА со своими станциями и марсоходами в этом плане — большие затейники. У нас, напротив, направление с РИТЭГами было не в приоритете, для разведывательных спутников с радарами требовались совсем иные мощности, поэтому ставка была на реакторы. Отсюда и результаты, такие, как «Топаз».
В чем суть этих иллюстраций?
Первый РИТЭГ имел электрическую мощность 63 Вт, современный выдает аж 240 Вт. Не потому что в четыре раза совершеннее, а просто банально крупнее и содержит 11 кг плутония, против 3,7 кг плутония у переносного SNAP-27 родом из далеких 60-х.
Здесь требуется небольшое пояснение. Тепловая мощность — кол-во тепла, вырабатываемое самим реактором. Электрическая мощность — сколько тепла в результате преобразуется в эл. энергию. Для РИТЭГов, оба значения весьма невелики.
РИТЭГ, несмотря на свою компактность, совершенно не годится на роль ядерного реактивного двигателя. В отличие от управляемой цепной реакции, «ядерная батарейка» использует энергию естественного распада изотопов. Отсюда совершенно мизерная тепловая мощность: у РИТЭГа «Новых горизонтов» — всего около 4 кВт, в 35 раз меньше, чем у космического реактора «Топаз».
Второй момент — относительно низкая температура поверхности активных элементов РИТЭГа, разогретых всего до нескольких сотен °С. Для сравнения — действующий образец ЯПВРД «Тори-IIC» имел температуру активной зоны 1600°С. Другое дело, что «Тори» едва помещался на железнодорожной платформе.
Ввиду своей простоты РИТЭГи получили широкое распространение. Появилась возможность создания микроскопических «ядерных батареек». В прошлых дискуссиях мне приводили в пример РИТЭГ «Ангел» как очевидное достижение прогресса. РИТЭГ имеет форму цилиндра диаметром 40 мм и высотой 60 мм; и содержит всего 17 граммов диоксида плутония при электрической мощности около 0,15 Вт. Другое дело — каким образом данный пример соотносится с 4-мегаваттным ядерным двигателем крылатой ракеты?
Слабая энергетика РИТЭГов искупается их неприхотливостью, надежностью и отсутствием движущихся частей. Благо существующим космическим аппаратам много энергии не требуется. Мощность передатчика «Вояджера» составляет 18 Вт (как у лампочки в холодильнике), однако этого хватает для сеансов связи с расстояния 18 млрд. км.
Отечественные и зарубежные ученые работают над повышением электрической отдачи от «батареек», внедряют вместо термопары с КПД 3% более эффективный двигатель Стирлинга (Kilopower, 2017 год). Но, еще никому не удалось повысить тепловую мощность без увеличения габаритов. Изменять период полураспада плутония современная наука пока не научилась.
Что касается настоящих малогабаритных реакторов, то возможности таких систем на нынешнем уровне продемонстрировал «Топаз». В лучшем случае, полторы-две сотни киловатт — при массе установки в районе 300 кг.
* * *
Настало время обратить внимание на второго героя сегодняшнего обзора. ПКР "Циркон".
Проект гиперзвуковой крылатой ракеты поначалу представлял реальный интерес, пока не началось скачкообразное увеличение скорости. От первоначальных 5-6 Махов — к 8М, сейчас уже 9М ! Проект превратился в очередную выставку абсурда.
Делающие такие заявления хотя бы понимают, какая катастрофическая разница лежит этими значениями при полетах в атмосфере? Гиперзвуковой ЛА при скорости 9М должен кардинально отличаться по конструкции и энергетике от первоначальной 5-Маховой ракеты, и зависимость там отнюдь нелинейная.
О том, как различаются конструкции ЛА при росте скорости — даже при гораздо более скромных значениях (от одного Маха — до 2,6М), хорошо заметно на примерах крылатых ракет ЗМ14 «Калибр» и 3М55 «Оникс».
Диаметр дозвукового «Калибра» — 0,514 м, стартовая масса ≈2300 кг, масса боевой части ≈500 кг. «Сухая» масса двигателя 82 кг, макс. тяга 0,45 тонны.
Диаметр сверхзвукового «Оникса» — 0,67 метра, стартовая масса 3000 кг, масса боевой части 300 кг (-40% по сравнению с «Калибром»). Сухая масса двигателя 200 кг (больше в 2,4 раза). Макс. тяга 4 тонны (выше в 8,8 раза), с соответствующим расходом горючего.
Дальности полета этих ракет на малой высоте различаются где-то в 15 раз.
Ни одно из известных технических решений не позволяет хоть сколь-нибудь приблизиться к заявленным характеристикам «Циркона». Скорость — до 9М, дальность полета, по различным данным, от 500 до 1000 км. При ограниченных габаритах, позволяющих размещение «Циркона» в вертикальной шахте корабельного стрельбового комплекса 3С14, предназначенного для «Ониксов» и «Калибров».
Это полностью объясняет нежелание делиться какими-либо подробностями насчет «Циркона», не существует даже приблизительных сведений насчет его внешнего облика (при том, что «Кинжал» и «Пересвет» «светят» во всех подробностях). Публикация любой конкретики сразу вызовет вопросы у специалистов, на которые дать внятный ответ не получится. Объяснить все это существующими технологиями невозможно.
Это должен быть НЛО на каких-то совершенно новых физических принципах.
Гиперзвуковые исследования на практике, результаты которых попали в открытый доступ, показали следующие. Х-51 «Вэйврайдер» с гиперзвуковым ПВРД разогнался до 5,1М и преодолел на этой скорости 400 км. Стоит заметить, что американцы разгоняли 1,8-тонную «болванку», основная часть массы которой были потрачены на термическую защиту. Без всякого намёка на боевую часть, складные консоли или головку самонаведения, какие бывают у боевых ракет. Старт производился с борта Б-52 на скорости 900 км/ч в разрежённых слоях атмосферы, что значительно снизило требования к массе и размерам стартового ускорителя. Исходя из анализа различных образцов ракетного оружия, только на бустере сэкономили не меньше тонны.
Последняя новость пришла из Китая — испытание гиперзвукового глайдера «Звёздное небо-2». Как оказалось, совсем не «Вэйврайдер». Это гиперзвуковой планер-волнолет, набирающий скорость 5,5М с помощью баллистической ракеты и, далее, планирующий по инерции, постепенно тормозясь в плотных слоях атмосферы. «Младший брат» отечественного «Авангарда». Наши восточные соседи смогли обеспечить необходимую тепловую защиту и работу управляющих элементов на гиперзвуке, но о создании ГПВРД не идет даже речи. Планер не имеет двигателя.
* * *
Объяснение парадокса? Даже не представляю, чем закончится история с суперракетами. В принципе, закончится-то она самым очевидным образом, подобно «намокшим» зенитным ракетам из китайского контракта. Другое дело, как это будут объяснять общественности, свято уверовавшей в существование подобного оружия. С зарубежными экспертами NI все будет проще, те все равно не способны отличить планер от ЛА с ГПВРД, для них все «угроза», что ни покажи.
«Циркон» с «Буревестником» преодолели все разумные барьеры и продолжают бороздить межзвуковое пространство. Скорее всего, повторят путь легенд начала нулевых — плазменного «стелс-генератора» и ракеты Х-90 «Коала» — героев публикации тех лет. Впрочем, от «Коалы», идущей к цели на высоте 90 км, хотя бы остались какие-то расчеты и даже макет.
Информация