«Буревестник» без ядерного двигателя
Она прилетит на другую сторону Земли, обходя все рубежи ПВО и ПРО.
Вы наверняка слышали эту историю. Крылатая ракета «Буревестник» (индекс 9М730, кодовое обозначение НАТО – «Скайфолл»). Главный сюрприз «Буревестника» состоит в том, что полет на расстояние в десятки тысяч километров возможен без ядерного реактора. Здесь справится обычный турбореактивный двигатель, работающий на высококалорийном синтетическом топливе (децилин, Jet Propellant JP-10) или авиационном керосине.
Именно такой вывод следует из характеристик известных образцов авиационной и ракетной техники. Факты, соотношения и цифры. Об этом – следующая история в двух эпизодах.
Эпизод первый. О малютках, способных пролететь невообразимые расстояния
Турбореактивный двигатель ТРДД-50 составляет всего 4 % от стартовой массы российской крылатой ракеты Х-101. Иными словами, двигатель двухтонной ракеты, развивающей скорость 800 км/ч, можно поднять руками (82 кг).
Фото: Евгений Ерохин / missiles.ru
ТРДД-50 развивает 450 кг тяги (по другим данным – 360). В десятки раз меньше, чем у двигателей реактивных самолетов. Тем не менее этих значений хватает для полета в режиме дозвуковой крылатой ракеты (КР).
В первую очередь КР отличаются малым аэродинамическим сопротивлением. Х-101 держится в воздухе только за счет пары складных «лепестков». Размах такого крыла составляет 4 метра. Летательный аппарат не имеет ни взлетного, ни посадочного режимов. Чем с большей скоростью он «приземлится», тем хуже для противника.
Для равномерного полета при скорости около 800 км/ч, при отсутствии всякой необходимости выхода на предельные углы атаки или совершения маневров с большой перегрузкой, крылатым ракетам хватает миниатюрного двигателя с тягой в пару сотен килограммов.
Отсюда следуют высокая топливная экономичность и большая дальность полета.
Ракеты Х-101 на многопозиционной катапультной установке внутри бомбоотсека Ту-160
По значению расхода топлива такая КР более соответствует параметрам грузовиков, чем показателям, свойственным реактивной авиации. Удельный расход 0,71 кг/кгс*час в максимальном режиме означает, что ракета Х-101 расходует всего 40 литров жидкого топлива на 100 км полета. На практике в крейсерском режиме показатель должен быть еще ниже.
В результате Х-101 получает возможность совершать полет на дальность 5 000 км!
В источниках встречается значение 1 250 кг (примерно 1 350 литров) топлива децилина. Топливо составляет больше половины стартовой массы Х-101. Остальное – легковесные блоки электроники, корпус, миниатюрный двигатель и солидная боевая часть (400–450 кг).
Дискуссия о крылатых ракетах невозможна без русского «Калибра»
Наибольший интерес представляет модификация ЗМ-14, используемая против наземных целей. «Калибр» значительно компактней и легче Х-101. В открытых источниках встречается значение стартовой массы 1 770 кг. При этом габариты «Калибра» позволяют его запуск через стандартный 533-мм торпедный аппарат.
1 770 кг – не показатель для сравнения. В отличие от Х-101 авиационного базирования, «Калибр» взлетает с поверхности (или из-под воды). Он должен самостоятельно набирать скорость, при которой крыло размахом 3,1 метра получит возможность удержать ракету в воздухе. Как минимум две сотни килограммов из значения стартовой массы были потрачены на отделяемый твердотопливный ускоритель. Считать ускоритель первой ступенью некорректно, ввиду крайне непродолжительного времени его работы.
Маршевый участок полета длиной более 2 000 километров проходит с участием малогабаритного турбореактивного двигателя ТРДД-50, характеристики которого описаны в начале статьи.
Мы наблюдаем схожие удельные показатели. Ракета, чья масса после отделения ускорителя составляет около 1,5 тонн, способна пролететь расстояние 2000–2600 км. Большее значение относится к версии с термоядерным боевым оснащением.
Для дальнейшего сравнения мы остановимся на «Калибре» с обычной БЧ массой 450 кг, которая соответствует по массе боевой части Х-101. Двигатель одного типа. Схожая компоновка. Дозвуковая скорость. Для «Калибра» не учитывается стартовый ускоритель.
КР со стартовой массой 1 500 кг имеет дальностью полета 2 000 км.
КР со стартовой массой 2000–2400 кг имеет дальность полета 5 000 км.
Х-101 обладает рядом очевидных преимуществ. В отличие от «Калибра», облик Х-101 в большей степени подчинен требованиям аэродинамики и технологии «стелс». Авиационная ракета лишена необходимости выдерживать большие нагрузки, возникающие при старте с использованием твердотопливного ускорителя. А её конструкция не рассчитана, чтобы противостоять давлению воды при запусках с глубины. В итоге при наличии одинакового двигателя и схожей боевой части Х-101 обладает вдвое большим запасом топлива. И минимум в 2,5 раза большей дальностью полета!
В каждом из случаев описываются гигантские расстояния. 2 000 км хватит, чтобы пролететь в любом направлении над всей Европой. 5 000 км – обеспечивают трансатлантический перелет. Межконтинентальная дальность! Напомню, что речь идет о летательных аппаратах с минимальными значениями массы и габаритов. Фактически – летающие боеприпасы. Безо всяких экзотических технологий. Массовое оружие.
Если сложить все факты воедино, мы придем к следующему выводу.
При отсутствии жестких требований к массогабаритам (запуск через торпедный аппарат, подвеска на многопозиционной ПУ внутри бомбоотсека Ту-160) возможно создание крылатой ракеты со стартовой массой в пределах 5–10 тонн с дальностью полета в десятки тысяч километров. Да, потребуется еще стартовый ускоритель. На примере «Калибра» – это 10–15 % от стартовой массы. Картины не меняет.
10 тонн? При запуске с наземной установки?
По отечественным традициям выглядит скромно. Чего стоит, к примеру, противокорабельная ракета Х-22 длиной 11 метров и массой 5 800 кг. Которая тем не менее помещалась под крылом самолета.
Почему шеститонная Х-22 летала только на 600 км?
Ответ – три с лишним скорости звука. В качестве двигателя применялся ЖРД – 1 015 кг топлива и 3 049 кг окислителя!
Мы только что обсуждали расход 40 литров на 100 км, которые «Калибр» пролетает примерно за 7,5 минут. В конструкции двигателя Х-22 применялся турбонасос с расходом 80 литров в секунду!
Оснащаясь малогабаритным ТРД и используя профиль полета «Калибра», такая ракета перелетела бы океан.
Второй эпизод
Первая часть статьи была посвящена крылатым ракетам: какие перспективы открыты перед создателями данного оружия.
Пришло время обратиться к другой стороне вопроса и поговорить о существующих летательных аппаратах военного назначения, имеющих дальность автономного полета, сопоставимую с ядерной ракетой «Буревестник».
Например, беспилотник RQ-4 «Глобал Хоук» c дальностью полета 22 700 км.
Масса пустого – 6 800 кг. Максимальная взлетная – 14 600 кг. Объем топливного бака – 7 847 литров. Двигатель – турбореактивный Rolls-Royce F137, аналогичный тем, что используются в современных бизнесджетах. Тяга двигателя – 3 400 кгс.
Максимальная скорость – 629 км/ч; крейсерская – 570 км/ч. Продолжительность полета – 32 часа.
Читатели наверняка возмутятся примером и размерами «Глобального ястреба». Слишком резкий переход от крылатых ракет к аппарату, имеющему в длину 14,5 метров и размах крыла почти 40 метров!
Непропорционально большое крыло «Глобал Хоука» является следствием его назначения. Он создавался не для политической рекламы и книги рекордов Гиннеса. Это стратегический разведчик, которому требуется забираться на высоту 18–20 км, чтобы увидеть оттуда как можно больше.
Крыло большого удлинения и аэродинамическое качество равное 33, как у спортивного планера. Двигатель ревет на максимуме, крылья цепляются за разреженный воздух...
Носовой обтекатель RQ-4 скрывает под собой отсек объемом 9,5 кубометров, заполненный разведывательной аппаратурой. РЛС, камеры, датчики, антенны связи. Почти 700 кг полезной нагрузки.
Далее, следует отметить, что RQ-4 является многоразовым летательным аппаратом. Что потребовало наличия, например, убираемого трехстоечного шасси.
Чисто гипотетически. Если убрать все «лишнее», часть выделившейся нагрузки потратить на боевую часть, а остальное – на дополнительный запас топлива, то получившийся американский «Буревестник» (Cormorant) покажет неограниченную дальность полета. По крайней мере, она превысит любое потребное расстояние в масштабах этой планеты.
Отставить шутки. Теперь поговорим о серьезном.
Если не забираться на экстремальные 20 километров, то полет на дозвуковой скорости на больших высотах энергетически выгоднее, чем полет на высоте 100 метров. Пример с «Глобал Хоуком» не содержал предложения построить крылатую ракету на принципах высотного разведчика. В первую очередь пример доказывает работоспособность ТРД и бортовых систем современных ЛА на протяжении десятков часов в автономном режиме.
«Глобал Хоук» летает с 1998 года и к настоящему времени значительно устарел. Его приемник RQ-180 сохранил тот же набор летных характеристик, но выполнен по схеме «летающее крыло». Ставка – на меньшую заметность, при которой имеет смысл говорить о появлении некоторой боевой устойчивости.
В любом случае, серийные беспилотники с 700 кг полезной нагрузки, способные пролететь от Северного до Южного полюса, в очередной раз дают повод усомниться в пользе ядерного реактора для совершения полетов в атмосфере.
Вместо послесловия. Ракета со стартовой массой 20 тонн?
ТРДД-50 развивает всего 450 кг тяги (по другим данным – 360). В десятки раз меньше, чем у двигателей реактивных самолетов…
Тяга, создаваемая турбореактивным двигателем, размером с дорожную сумку, превращается в исключительную по сложности задачу при попытке получить такую тягу с использованием ядерного реактора.
450 кгс при маршевой дозвуковой скорости 270 м/с означают мощность 1,2 МВт. Полученное значение почти в 10 раз превышает тепловую мощность малогабаритного реактора «Топаз-1». Реально созданный образец, который применялся на космических спутниках. При этом масса «Топаза» составляла 1 тонну.
Неудивительно, что при оценке размеров «Буревестника» фигурируют такие заявления:
«По габаритам новейшая ракета в полтора-два раза больше «сто первой». В отличие от последней, крылья у «Буревестника» размещены не внизу, а сверху фюзеляжа. Также на видео можно рассмотреть характерные выступы. Скорее всего, именно там происходит нагревание воздуха ядерным реактором... Масса «Буревестника» в несколько раз, а вероятно, и на порядок больше, чем у Х-101».
(«Военно-промышленный курьер», 2019 г.)
(«Военно-промышленный курьер», 2019 г.)
Информация