Ракета «Циркон». Битва за гиперзвук
Полеты “трёхмаховых” летательных аппаратов сопровождались бешеным нагревом конструкции. Температура кромок воздухозаборников и передней кромки крыла достигала 580-605 К, а остальной части обшивки 470-500 К. О последствиях такого нагрева свидетельствует тот факт, что уже при температуре 370 К размягчается органическое стекло, используемое при остеклении кабин, и начинает закипать топливо. При 400 К уменьшается прочность дюралюминия, при 500 К происходит химическое разложение рабочей жидкости в гидросистеме и разрушение уплотнений. При 800 К теряют необходимые механические свойства титановые сплавы. При температурах свыше 900 К плавятся алюминий и магний, теряет свойства жаропрочная сталь.
Полеты проводились в стратосфере на высоте 20 000 метров в сильно разреженном воздухе. Достижение скорости 3М на меньших высотах не представлялось возможным: температура обшивки достигла бы четырехзначных значений.
За последующие полвека был предложен целый ряд мер по борьбе с обжигающей яростью атмосферного нагрева. Бериллиевые сплавы и новые абляционные материалы, композиты на основе волокон бора и углерода, плазменное напыление тугоплавких покрытий...
Несмотря на достигнутые успехи, тепловой барьер по-прежнему остается серьезным препятствием на пути к гиперзвуку. Препятствием обязательным, но не единственным.
Сверхзвуковой режим полета чрезвычайно затратен с точки зрения потребной тяги и расхода топлива. И уровень сложности данной проблемы стремительно нарастает с уменьшением высоты полета.
На сегодняшний день ни один из существующих типов самолетов и крылатых ракет не смог развить скорость = 3М на уровне моря.
Рекордсменом среди пилотируемых ЛА стал МиГ-23. Благодаря своим относительно малым размерам, крылу изменяемой стреловидности и мощному двигателю Р-29-300, он смог развить 1700 км/ч у самой земли. Больше, чем кто-либо в мире!
Крылатые ракеты показали несколько лучший результат, но также не смогли взять “планку” в 3 Маха.
Среди всего многообразия противокорабельного ракетного оружия во всем мире лишь четыре ПКР могут летать вдвое быстрее скорости звука на уровне моря. Среди них:
ЗМ80 “Москит” (стартовая масса 4 тонны, макс. скорость на высоте 14 километров — 2,8М, на уровне моря — 2М).
ЗМ55 “Оникс” (стартовая масса 3 тонны, макс. скорость на высоте 14 км — 2,6М).
ЗМ54 “Калибр”.
И, наконец, российско-индийский “БраМос” (стартовая масса 3 тонны, расчетная скорость на малой высоте 2М).
Наиболее близко к заветным 3М подобрался перспективный “Калибр”. Благодаря многоступенчатой компоновке его отделяемая боевая часть (которая сама же и является третьей ступенью) способна развить на финише скорость 2,9М. Впрочем, ненадолго: отделение и разгон БЧ производится в непосредственной близости от цели. На маршевом участке ЗМ54 летит на дозвуке.
Стоит заметить, что какая-либо информация об испытаниях и отработке на практике алгоритма разделения ЗМ54 отсутствует. Несмотря на общее название, ракета ЗМ54 имеет мало общего с теми “Калибрами”, устроившими незабываемый фейерверк в небе над Каспием осенью прошлого года (дозвуковая КР для ударов по сухопутным объектам, индекс ЗМ14).
Можно констатировать, что ракета, развивающая скорость > 2М на малой высоте, в прямом смысле еще только завтрашний день.
Вы уже обратили внимание, что каждая из трёх ПКР, способных развивать 2М на маршевом участке полета (“Москит”, “Оникс”, “Брамос”), отличается исключительными массогабаритными характеристиками. Длина 8-10 метров, стартовая масса в 7-8 раз превосходит показатели дозвуковых ПКР. При этом, их боевые части относительно невелики, на их долю приходится около 8% от стартовой массы ракеты. А дальность полета на малой высоте едва достигает 100 км.
Возможность авиационного базирования этих ракет остается под вопросом. Из-за слишком большой длины “Москит” и “Брамос” не помещаются в УВП, им требуются отдельные пусковые установки на палубах кораблей. Как результат — число носителей сверхзвуковых ПКР можно пересчитать по пальцам одной руки.
На этом месте стоит обратиться к заглавной теме данной статьи.
ЗМ22 “Циркон” — гиперзвуковой меч ВМФ России. Миф или реальность?
Ракета о которой так много говорят, но никто даже не видел её очертаний. Как будет выглядеть это супероружие? Каковы его возможности? И главный вопрос: насколько реалистичны планы по созданию такой ПКР на современном технологическом уровне?
Прочитав длинное вступление о мучениях создателей сверхзвуковых ЛА и КР, многие из читателей, наверняка, обрели сомнения насчет реалистичности существования “Циркона”.
Летящая на границе сверхзвука и гиперзвука огненная стрела, способная поражать морские цели на дальностях 500 и более километров. Чьи габаритные размеры не превышают установленных ограничений при размещении в ячейках УКСК.
Универсальный корабельный стрельбовый комплекс 3С14 — 8-зарядная подпалубная вертикальная ПУ для запуска всего спектра ракет семейства “Калибр”. Макс. длина транспортно-пускового контейнера с ракетой — 8,9 метра. Ограничение по стартовой массе — до трех тонн. Планируется, что десять подобных модулей (80 пусковых шахт) составят основу ударного вооружения на модернизированных атомных “Орланах”.
Перспективное супероружие или очередное неисполненное обещание? Сомнения напрасны.
Появление сверхзвуковой противокорабельной ракеты, способной развивать в полете скорость 4,5М — следующий логичный шаг в совершенствовании ракетного оружия. Любопытно, что схожие по характеристикам ракеты уже лет 30 находятся на вооружении ведущих флотов мира. Достаточно одно индекса, чтобы понять о чем идет речь.
Зенитная ракета 48Н6Е2 в составе морской зенитной системы С-300ФМ “Форт”
Длина и диаметр корпуса — стандартные для всех ЗУР семейства С-300.
Длина = 7,5 м, диаметр ракеты со сложенными крыльями = 0,519 м. Стартовая масса 1,9 тонны.
Боевая часть — осколочно-фугасная весом 180 кг.
Расчетная дальность поражения ВЦ — до 200 км.
Скорость — до 2100 м/с (ШЕСТЬ скоростей звука).
ЗУР 48Н6Е2 в составе сухопутного комплекса С-300ПМУ2 “Фаворит”
Насколько оправданно сравнение зенитных ракет с ПКР?
Концептуальных различий не так уж много. Зенитная 48Н6Е2 и перспективный “Циркон” являются управляемыми реактивными снарядами со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Морякам прекрасно известно о скрытых возможностях корабельных ЗРК. Еще полвека назад, в ходе первых стрельб зенитными ракетами, было сделано очевидное открытие: на дальности прямой видимости первыми пойдут в ход ЗУРы. Они имеют меньшую массу боевой части, но время их реакции меньше по сравнению с ПКР в 5-10 раз! Указанная тактика повсеместно применялась в “стычках” на море. Янки повредили “Стандартом” иранский фрегат (1988). Российские моряки с помощью “Осы” расправились с грузинскими катерами.
Суть заключается в том, что если обычная ЗУР с отключенным неконтактным взрывателем может быть использована против кораблей, то почему бы не создать на её базе специальное средство для поражения надводных целей?
Преимуществом станет высокая скорость полета, на рубеже гиперзвука. Основным недостатком — высотный профиль полета, делающий ракету уязвимой при прорыве ПВО противника.
Каковы главные конструктивные различия ЗУР и ПКР?
Система наведения.
Для обнаружения целей за горизонтом противокорабельным ракетам необходима активная радиолокационная ГСН.
Стоит заметить, что в мире давно применяются зенитные ракеты с АРГСН. Первая из них (европейская “Астер”) была принята на вооружение свыше десяти лет назад. Подобная ракета была создана у американцев (Стандарт-6). Отечественным аналогом являются 9М96Е и Е2 — зенитные ракеты корабельного ЗРК “Редут”.
В то же время обнаружить 100-метровый корабль должно быть проще, чем навестись на активно маневрирующий объект точечных размеров (самолет или КР).
Двигатель.
Большинство зенитных ракет оснащены твердотопливным ракетным двигателем, чье время работы ограничено секундами. Время работы маршевого двигателя ракеты 48Н6Е2 составляет всего 12 с, после чего ракета летит по инерции, управляясь аэродинамическими рулями. Как правило, дальность полета ЗУР по квазибаллистической траектории, с маршевым участком высоко в стратосфере, не превышает 200 километров (самые “дальнобойные”), что вполне достаточно для выполнения возложенных на них задач.
Противокорабельное оружие, напротив, оснащается турбореактивными двигателями — для длительного, в течение десятков минут, полета в плотных слоях атмосферы. С гораздо меньшей скоростью, чем принято у зенитных ракет.
Создателям 4-махового “Циркона”, очевидно, придется отказаться от каких-либо турбореактивных и прямоточных двигателей, воспользовавшись проверенным приёмом с пороховым ТТРД.
Задача с увеличением дальности полета решается многоступенчатой компоновкой. Для примера: американская ракета-перехватчик Стандарт-3 имеет дальность поражения 700 км, а высота перехвата ограничена низкой околоземной орбитой.
Стандарт-3 является четырехступенчатой ракетой (стартовый ускоритель Mk.72, две маршевые ступени и отделяемый кинетический перехватчик с собственными двигателями для коррекции траектории). После отделения третьей ступени, скорость боевого блока достигает 10 Махов!
Примечательно, что Стандарт-3 является относительно легким компактным оружием, со стартовым весом ~ 1600 кг. Противоракета помещается в стандартную ячейку УВП на борту любого американского эсминца.
Противоракета не имеет боевой части. Главным и единственным поражающим элементом является её четвертая ступень (инфракрасный датчик, компьютер и комплект двигателей), врезающаяся на полной скорости в противника.
Возвращаясь к “Циркону”, автор не видит фундаментальных препятствий тому, чтобы зенитная ракета, имеющая меньшую скорость и более пологую траекторию, чем стандарт-3, после прохождения апогея могла безопасно вернуться в плотные слои атмосферы. После чего обнаружить и атаковать цель, упав звездой на палубу корабля.
Разработка и создание гиперзвуковой ПКР на основе существующих зенитных ракет — наиболее оптимальное решение, с точки зрения минимизации технических рисков и финансовых затрат.
А) Стрельба по движущимся морским целям на дальность свыше 500 км. Из-за высокой скорости полета “Циркона”, его подлетное время сократится до 10-15 минут. Что, автоматически решит проблему устаревания данных.
Ранее, как и сейчас, ПКР запускаются в направлении вероятного нахождения цели. К моменту прибытия в указанный квадрат, цель уже может выйти за его пределы, сделав невозможным её обнаружение ГСН ракеты.
Б) Из предыдущего пункта следует возможность эффективной стрельбы на сверхбольшие дистанции, что сделает ракету “длинной рукой” флота. Возможность нанесения оперативных ударов на огромную дальность. Время реакции такой системы — в десятки раз меньше, чем у крыла авианосца.
В) Выход в атаку со стороны зенита, наряду с неожиданно высокой скоростью полета ракеты (после торможения в плотных слоях атмосферы, она составит около 2М), сделает неэффективными большинство из существующих систем ближней обороны (“Кортики”, “Голкиперы”, RIM-116 и т.д.)
В то же время негативными моментами станут:
1. Высотная траектория полета. Уже через секунду после старта противник заметит пуск ракеты и начнет готовиться к отражению атаки.
Скорость = 4,5М здесь не панацея. Характеристики отечественной С-400 позволяют осуществлять перехват воздушных целей, летящих со скоростями до 10М.
Новая американская ЗУР “Стандарт-6” имеет максимальную высоту поражения 30 км. В прошлом году с её помощью был на практике осуществлен самый дальний перехват ВЦ в военно-морской истории (140+ километров). А мощный радар и вычислительные возможности “Иджиса” позволяют эсминцам поражать цели на околоземных орбитах.
Вторая проблема — слабая боевая часть. Кто-то скажет, что при таких скоростях можно обойтись без неё. Но это не так.
Зенитная ракета “Талос” без боевой части едва не разрубила цель пополам (учения у берегов Калифорнии, 1968 г.).
Основная ступень Талоса весила полторы тонны (больше, чем какая-либо из существующих ракет) и оснащалась прямоточным воздушно-реактивным двигателем. При попадании в цель сдетонировал неизрасходованный запас керосина. Скорость в момент удара = 2М. Мишенью служил эскортный миноносец времен ВМВ (1100 тонн), чьи габариты соответствовали современному МРК.
Попадание Талоса в крейсер или эсминец (5000—10000 тонн), по логике, не могло привести к тяжелым последствиям. В морской истории известно немало случаев, когда корабли, получив многочисленные сквозные пробоины от бронебойных снарядов, оставались в строю. Так, американский авианосец “Калинин Бэй” в бою у о. Самар был пробит насквозь 12 раз.
Противокорабельной ракете “Циркон” необходима боевая часть. Однако, ввиду необходимости обеспечения скорости 4,5М и ограниченных массогабаритов при размещении в УВП, масса боевой части составит не более 200 кг (оценка дана исходя из примеров существующих ракет).
Информация