В США переизобрели ФАУ-1: это может стать новой вехой в создании БПЛА-камикадзе
Изображение wave-engine.com
История вершится по спирали
Российская специальная военная операция (СВО), проводимая на Украине, в очередной раз подтвердила справедливость этого утверждения. Возник позиционный тупик, из которого пока нет выхода – масштабы смещения линии боевого соприкосновения (ЛБС) сопоставимы с теми, что происходили во времена Первой мировой войны.
Так же, как и во времена Первой мировой войны, над Украиной летают лёгкие винтомоторные самолёты, на которых пилоты с ручными пулемётами охотятся на российские «Герани». С той же целью по степям Украины носятся «пулемётные тачанки» – автомобили с пулемётами на станках (в том числе и с пулемётами Максима, которые реально могли застать времена Первой мировой), на ЛБС появились бронированные монстры, отчасти напоминающие «коробки на гусеницах», ползающие по полям сражений на Западном фронте в те времена.
Теперь, похоже, что пришло время вспомнить ещё одну технологию, получившую распространение во времена Второй мировой войны – пульсирующие воздушно-реактивные двигатели (ПуВРД). Именно такие двигатели устанавливались на немецкие крылатые ракеты (КР) ФАУ-1, хотя, может, их правильнее называть беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) - камикадзе?
Недолгая эра ПуВРД
Крылатая ракета или БПЛА-камикадзе ФАУ-1 была создана в нацистской Германии в 1942 году и применялась для обстрелов Великобритании. В те времена было невозможно создать систему наведения, обеспечивающую достаточно высокую точность для того, чтобы КР ФАУ-1 была эффективна – фактически ФАУ-1 имела смысл только при условии оснащения её ядерной боевой частью (ЯБЧ), но у нацистов ЯБЧ не было, да и первые американские ядерные бомбы были такого размера, что в ФАУ-1 никак бы не поместились.
КР ФАУ-1
Так что по сути производство ФАУ-1 было со стороны Германии напрасной тратой времени и ресурсов. Однако куда больший интерес ФАУ-1 представляла с точки зрения развития технологий, послужив в дальнейшем основой для создания куда более совершенных американских и советских ракет.
Как мы уже говорили выше, в качестве двигателя в КР ФАУ-1 использовался ПуВРД. Его основным отличием от других типов реактивных двигателей является практически полное отсутствие движущихся частей. Точнее, реактивный двигатель может быть ещё проще – просто камера сгорания и сопло оптимальной формы, но тогда в баках носителя должно быть не только топливо, но и окислитель, как это реализовано в баллистических ракетах (правда, в жидкостных реактивных двигателях есть ещё турбонасосы или система вытеснения), реактивных снарядах и других подобных конструкциях, а это сразу приводит к потере дальности или увеличению размеров и стоимости.
На «оборотной стороне медали» находятся турбореактивные двигатели (ТРД) различного типа, потребляющие атмосферный кислород, в том числе и максимально экономичные двухконтурные ТРД, однако в ТРД используется турбина – технически сложное и дорогое в изготовлении изделие, поэтому ТРД в основном применяется в многоразовых летательных аппаратах (ЛА), хотя и в крылатых ракетах большой дальности их также практикуют, но и стоят эти КР совсем недёшево.
Наглядное сравнение сложности конструкции ПуВРД и ТРД
Существуют ещё и прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД), в которых турбина отсутствует, но они функционируют только на скоростях от 0,5 М (Мах – скорость звука), то есть вначале ЛА с ПВРД надо как-то до рабочей скорости разогнать, кроме того, чем выше скорость, тем сложнее становится ЛА, например, из-за необходимости создания прочного корпуса, и конструкция ПВРД, способных выдержать тепловые и механические нагрузки, так что ПВРД пока применяют только в «одноразовых», но очень дорогих ЛА, таких как крылатые и противокорабельные ракеты.
А что же ПуВРД?
А ПуВРД остался за бортом – человечество хотело лететь быстрее, выше, дальше, а желательно ещё и экономичнее, поэтому распространение в ЛА получили турбореактивные, турбовентиляторные и турбовинтовые двигатели, в отдельных направлениях остались поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и ПВРД, тем не менее «история вершится по спирали»...
ПуВРД от Wave Engine Corporation
Недавно американская компания Wave Engine Corporation (WAVE) объявила о начале поставок оборонному подрядчику новых ПуВРД J-1 для БПЛА массой до 90 килограмм. По сути компания WAVE планирует реинкарнировать тематику ПуВРД на новом технологическом уровне.
Изображение ПуВРД от компании WAVE. Изображение wave-engine.com
Ранее, в марте этого года компания WAVE показала дистанционный запуск ПуВРД в составе БПЛА Scitor-D массой порядка 50 килограмм, способного нести полезную нагрузку массой до десяти килограмм и развивать скорость порядка 370 километров в час.
Установленный на БПЛА Scitor-D ПуВРД J-1 массой 8,2 килограмма создаёт тягу до 245 Н и способен работать на таких типах жидкого топлива, как бензин, керосин или биоэтанол E85. Заказ БПЛА Scitor-D у компании WAVE осуществляет неназванный подрядчик, не исключено, что в ближайшей перспективе российским силам противовоздушной обороны (ПВО) предстоит противостоять указанным БПЛА Scitor-D в зоне проведения российской специальной военной операции (СВО) на Украине.
БПЛА Scitor-D. Изображение wave-engine.com
В настоящее время в компании WAVE разрабатывают ПуВРД K-1 с тягой до 979 Н, предназначенный для БПЛА массой до 454 кг.
Рабочий цикл ПуВРД от компании WAVE
Впрочем, американская компания WAVE не единственная, в России существуют аналогичные проекты, причём, похоже, что они уже давно обогнали то, что недавно было создано в США.
ПуВРД от АО «Эникс»
В Республике Татарстан, в городе Казань есть такая компания – АО «Эникс». Данная фирма занимается производством БПЛА, а также воздушных мишеней различного типа, в том числе и воздушных мишеней, оснащённых ПуВРД.
Судя по всему, АО «Эникс» занимается ПуВРД значительно дольше, нежели американская компания Wave Engine Corporation, правда, не делает из этого особого шума – что ж, американцы всегда умели играть в маркетинг лучше нас.
Воздушная мишень Е95M. Изображение enics.aero
По факту характеристики ПуВРД от АО «Эникс», исходя из открытых данных, сопоставимы с теми, что предлагает Wave Engine Corporation. Например, воздушная мишень Е95М с ПуВРД М135 с взлётной массой 70 килограмм способна развивать скорость до 400 километров в час, поднимаясь на высоту до 3 000 метров. А воздушная мишень Е17МП с взлётной массой 80 килограмм развивает скорость до 320 километров в час, поднимаясь на высоту до 3 000 метров.
Воздушная мишень Е17МП. Изображение enics.aero
Кроме того, ПуВРД, судя по всему, получают сейчас второе дыхание, так что потенциально их характеристики ещё могут быть улучшены, при сохранении достаточно низкой стоимости по сравнению с другими типами авиационных двигателей – из-за отсутствия сложных движущихся деталей, вопрос лишь в оптимизации рабочего цикла.
Потенциально это направление может быть очень востребовано, поскольку сейчас жизненно важно максимально увеличить тактико-технические характеристики БПЛА-камикадзе, так что у ПуВРД вполне имеется шанс вернуться на сцену.
Причины возврата к ПуВРД
Отличительной особенностью БПЛА-камикадзе является их дешевизна, чаще всего в них применяются электрические двигатели (БПЛА-камикадзе малой дальности) или дешёвые поршневые ДВС с малым ресурсом (БПЛА-камикадзе большой дальности), при этом БПЛА-камикадзе с ТРД являются скорее исключением, хотя и они существуют.
В ходе проведения СВО выяснилось, что из-за малой скорости полёта БПЛА-камикадзе большой дальности, оснащённые ДВС, летящие на малой высоте, являются достаточно уязвимыми для огня из стрелкового оружия и малокалиберных скорострельных автоматических пушек, особенно если в них используются снаряды с дистанционным подрывом на траектории. Более того, на малоскоростные низколетящие БПЛА-камикадзе большой дальности можно охотиться даже с помощью FPV-дронов.
БПЛА-камикадзе «Герань-2»
Правда, здесь возникает вопрос, почему бы не использовать те же БПЛА-камикадзе типа «Герань-2» на максимально возможной для них высоте полёта, с пикированием на цель на завершающем участке траектории?
Да, противник сбивал бы их с помощью дорогих зенитных управляемых ракет (ЗУР), но, по крайней мере, он бы остался без ЗУР, которые возместить не так уж и просто, а не сбивал бы наши БПЛА-камикадзе куда более дешёвыми средствами, тем более что существуют способы повысить выживаемость БПЛА-камикадзе перед ЗУР. По сути, вопрос остаётся открытым, возможно, что поршневой ДВС таких БПЛА просто не вытягивает большие высоты?
И здесь на сцене появляется ПуВРД.
По открытым данным, ПуВРД значительно дешевле в производстве, чем газотурбинный и даже поршневой ДВС, хотя по экономичности он уступает и тому и другому. Однако здесь вопрос лежит в плоскости практического применения – для одноразовых ЛА это не так критично.
Если условный БПЛА-камикадзе типа «Герань-2» с поршневым двигателем будет иметь дальность полёта порядка 1 500 километров и скорость полёта порядка 150 километров в час, а сопоставимый БПЛА-камикадзе, оборудованный ПуВРД, будет иметь скорость полёта порядка 350–400 километров час, при дальности полёта порядка 500 километров, то он более чем имеет право на существование, поскольку поражение таких БПЛА из стрелкового оружия и малокалиберных скорострельных автоматических пушек будет куда сложнее, а с помощью FPV-дронов вообще вряд ли возможно.
Потенциально ПуВРД может быть применён на серийно выпускаемых БПЛА-камикадзе, например, таких, как «Герань-2».
Предполагаемый облик БПЛА-камикадзе «Герань-ПуВРД»
Или же может быть разработан абсолютно новый БПЛА-камикадзе, например, выполненный по схеме «летающее крыло». Это позволит, как увеличить запас топлива в фюзеляже БПЛА, а значит и дальность его полёта, так и снизить заметность в радиолокационном диапазоне длин волн.
Потенциально возможно частично экранировать и тепловую сигнатуру ПуВРД – снизу корпусом «летающего крыла», а с боков некими экранами – резких манёвров по курсу от таких БПЛА не требуется, а может, и просто внешним цилиндрическим экраном из асбестоподобного материала.
Думается, ни для кого не секрет, что у России имеются определённые проблемы с производством маломощных и высокоэкономичных двигателей для малой авиации, БПЛА, в том числе и для БПЛА-камикадзе. В тех же «Геранях», судя по открытым данным, стоят китайские или иранские клоны немецкого поршневого ДВС Limbach L550E). Возможно, что простой для производства ПуВРД позволит импортозаместить зарубежные двигатели, по крайней мере, на некоторых БПЛА-камикадзе – на значительной части.
Выводы
Миллион БПЛА-камикадзе в год – это реально. Вопрос лишь в технологичности изготавливаемого изделия. Первая попытка осмыслить возможность производства значительного количества БПЛА-камикадзе была предпринята автором почти два года назад в материале Проект «Кондор»: смерть с небес, затем мы говорили об этом в материале БПЛА-шторм поднимается.
Концепт планирующего БПЛА-камикадзе «Кондор»
Что мешает производить БПЛА-камикадзе в количестве миллион изделий в год?
Корпус? Нет, его можно массово производить на литьевых машинах или делать из фанеры – резать, клеить, скручивать саморезами с помощью многофункциональных промышленных роботов.
Электроника? Технологии машинного изготовления электронных компонент давно известны, могут здесь применяться и вышеупомянутые роботы, что-то можно заказать и в Китае, оставив в России лишь сборку «закрытых» критических компонент, финальную сборку и прошивку.
Двигатель? Пожалуй, именно двигатель является одной из наиболее сложных в сборке и настройке составных частей БПЛА-камикадзе. Возможно, что именно ПуВРД может стать тем недостающим звеном, которое позволит нам перейти к производству БПЛА-камикадзе миллионными тиражами на роботизированных заводах.
Необходимо лишь волевое политическое решение, а также нужное для реализации этой цели финансирование, и тогда у Украины не останется шансов на сопротивление.
Информация