Хитрый койот: развитие сверхзвуковой ракеты-мишени ВМС США
Ракета-мишень GQM-163A сразу после пуска. На сегодняшний день совершено более 50 боевых полетов
Через десять лет после поступления на вооружение сверхзвуковая мишень Orbital ATK GQM-163A с предельно малой высотой полета остается уникальной в своем классе
Хотя все чаще используется среда моделирования с высокой степенью достоверности для имитации противодействия управляемому вооружению и прогнозирования необходимых для этого характеристик, все же обязательно проведение натурных огневых испытаний с целью демонстрации возможностей системы в реальных условиях. Это определяет потребность в воздушных мишенях, которые могут имитировать кинематические характеристики и признаки заметности вероятных угроз с целью подтверждения предельных боевых возможностей, теоретически оцененных в имитируемой обстановке.
Эти мишени во многих случаях представляют собой сложные беспилотные летательные аппараты, в состав которых входит авионика, двигатели и системы управления и которые позволяют представить характерные параметры угроз с тем, чтобы полностью воспроизвести цикл наведения испытываемой системы вооружения и ее поражающего воздействия на цель. Однако поскольку эти аппараты одноразовые, то всегда возникают противоречия между точностью имитации и стоимостью: достижение правильного баланса становится еще более проблематичным, когда моделируемая угроза представляет собой низколетящую сверхзвуковую противокорабельную ракету, способную выполнять на конечном участке траектории маневры с большими перегрузками.
Американские ВМС еще в 90-е годы, глядя на уменьшающиеся запасы устаревших ракет-мишеней MQM-8G Vandal, начали поиск сверхзвуковой мишени с предельно малой высотой полета над морем SSST (supersonic sea-skimming target) с высокой степенью достоверности и выдвинули к ней требования с тем, чтобы обеспечить подготовку флота и развитие систем вооружения, их испытания и оценку. Ракета-мишень GQM-163A Coyote, разработанная и изготавливаемая в настоящее время компанией Orbital ATK, позволила решить эти задачи.
Согласно тактико-техническим характеристикам, выпущенным Orbital ATK, GQMT63A SSST способна выдерживать скорость 2,6 чисел Маха во время круизного полета, затем снижаться до минимальной высоты 15 футов для подхода на конечном участке траектории в 10 морских миль (18 км), во время которого воздушный аппарат может выполнять маневры до 12g в горизонтальной плоскости и 5g в вертикальной плоскости при сохранении скорости М=2,5. Кроме того, может устанавливаться различная дополнительная бортовая аппаратура (например, симуляторы сигнатур угроз и комплекты радиоэлектронного подавления) с целью соответствия потребностям каждой отдельной задачи. В мире воздушных мишеней Coyote уникальна в своем классе.
Потребность в воздушных целях
Программа MQM-8G Vandal уходит своими корнями в середину 70-х годов, когда ВМС США объявили о срочной оперативной потребности в сверхзвуковой воздушной мишени в преддверии закупок на долгосрочную перспективу полностью доработанного и более функционального заменителя сверхзвуковой противокорабельной ракеты. Для того чтобы получить эту промежуточную систему, флот перепрофилировал и модифицировал ракеты класса «поверхность-воздух» дальнего действия Talos RIM-8G; жидкостная ракета Talos с прямоточным воздушно-реактивным двигателем на тот момент находилась в процессе снятия с вооружения ВМС.
Пуск сверхзвуковой низковысотной мишени MA-31 с истребителя F-4
Ракета-мишень GQM-163A снята в момент включения стартового двигателя на пусковой установке Vandal на острове Сан-Николас. Твердотопливный ускоритель Мк 70 используется для ускорения SSST с рельсовой направляющей до включения прямоточного воздушно-реактивного двигателя
В связи с этим в качестве субподрядчика Orbital ATK была привлечена компания Atlantic Research Corporation (в настоящее время Aerojet). Она взяла на себя ответственность по разработке высокоскоростного прямоточного двигателя для GQM-63A, включая систему забора воздуха. Воздушно-реактивный двигатель с регулируемой тягой под обозначением MARC R282, или SABRE (Solid Air-breathing Ramjet Engine), использует твердое топливо с избытком горючего компонента. Клапан используется для контроля скорости истечения потока топлива и тяги двигателя во время полета.
Что касается конструкции, то двигатель MARC R282 состоит из газового генератора, четырех двумерных воздухозаборников, средней части с аппаратурой, клапана дросселирования и топливного инжектора, камеры сгорания и прямоточного сопла. Двигатель имеет базовый диаметр 35 см и длину 340 см.
Внешние элементы включают клипсы для крепления внешних кабельных каналов и кронштейны камеры сгорания для приводов стабилизаторов и управляющих устройств.
Газогенератор состоит из стального кожуха с двумя раздельными стальными закрылками. Для смесевого заряда с торцовым горением используется твердое ракетное топливо с избытком горючего компонента ARCADENE 428J, которое состоит из полибутадиена с концевой гидроксильной группой (связующее вещество), перхлората аммония (окислителя) и смеси топлив.
Воздухозаборники базируются на конструкции, ранее разработанной для продвинутого прямоточного двигателя ALVRJ (Advanced Low Volume Ramjet); это жидкостной прямоточный двигатель 70-х годов, который успешно продемонстрировал в летных испытаниях концепцию ракетного/воздушно-реактивного двигателя. Площадь захвата горла воздухозаборника была перенесена из проекта ALVRJ в проект GQM-163A, при этом были проведены усовершенствования в районе горла и в диффузоре с целью улучшения характеристик на малых углах атаки. Стальные воздухозаборники включают отверстия для отвода газов, напорную полость и V-образное отводное устройство.
Наземные испытания двигателя MARC R282 определили и подтвердили геометрию камеры сгорания, химический состав твердого топлива, конструкцию топливного клапана и инжектора, а также допускаемые уровни характеристик двигателя. Испытания двигателя были разбиты на две части: испытания с большой массой, во время которых были проведены статические тесты с разными режимами работы двигателя; и этап проверки конструкции с нормальной полетной массой, во время которого были проведены проверки характеристик двигателя и климатические испытания.
Были проведены статические испытания газогенератора с целью подтверждения характеристик горения топлива, характеристик ингибитора топливной смеси и надежность системы изоляции корпуса, оценки привода клапана и параметров теплоизоляции, а также проверки программного обеспечения контроля давления. Также были проведены дополнительные испытания в испытательном центре Aerojet Ait breathing с целью документальной фиксации полученных характеристик и продолжительности работы двигателя в условиях моделируемого полета.
Квалификационные испытания двигателя MARC R282 были завершены в декабре 2003 года. Испытательные установки состояли из двух отдельных газогенераторных сборок и одной полной сборки двигателя. Двигатель в сборе включал имитаторы массы для исполнительных механизмов стабилизаторов и аппаратуры управления, кабельный канал и сборки обтекателей. Набор квалификационных испытаний состоял из периодических повторений скачков температуры, ударных и вибрационных испытаний и проверки работоспособности системы.
Кроме программы испытаний двигателя была выполнена программа испытаний воздухозаборника в аэродинамической трубе с целью подтверждения его конструктивных характеристик. Что касается относительно малоисследованного газогенератора, работающего на топливе с избытком горючего компонента, то были проведены испытания на воздействие опасных факторов, включая попадание пули, передачу детонации через инертную преграду и ударное воздействие.
Первая презентация GQM-163A SSST за пределами Соединенных Штатов была проведена в апреле 2012 года на ракетном полигоне, расположенном на французском острове Иль-дю-Леван
Поэтапная эволюция
Различные нововведения и доработки были реализованы NAVA1R и Orbital АТК с целью расширения функциональных возможностей и совершенствования тактики боевого применения системы SSST с момента ее поступления на вооружение. Так, с конца 2007 года было введено требование по «быстрой последовательности», когда выполняется пуск двух мишеней с разницей в несколько секунд.
Еще одно изменение касается комплекта оборудования GQM-163A. Разработка и производство продвинутых компонентов, включая программное обеспечение, автопилот и авионику (комплекс бортовой авиационной радиоэлектронной аппаратуры) было передано компании Raytheon. Доработанная авионика GQM-163A базируется на мультипрограммной системе Orbital ATK Modular Avionics Control Hardware (MACH). Бортовой компьютер МАСН имеет современное мощное вычислительное ядро с операционной системой работающей в реальном времени и архитектуру программных средств на базе общедоступного объектно-ориентированного приложения C++.
Все работы проводились с целью решения проблем, связанных с моральным старением систем наведения и комплекта авионики. Также были проедены доработки, направленные на то, чтобы можно было устанавливать опциональные комплекты, повышающие возможности системы. ВМС США приняли первую ракету-мишень в новой конфигурации в сентябре 2011 года; и все последующие мишени GQM-163 поставлялись уже в этой конфигурации.
Как ожидается, система GQM-163A Coyote SSST будет исполнять роль сверхзвуковой «рабочей лошадки» в ВМС США, по крайней мере, еще одно десятилетие. Действительно, отмена программы по многоступенчатой сверхзвуковой ракете-мишени GQM-173A в 2015 году означает, что в обозримом будущем GQM-163A останется во флоте единственной сверхзвуковой мишенью с высокой степенью достоверности.
Ракета-мишень GQM-163 Coyote
Использованы материалы:
www.shephardmedia.com
www.orbital.com
www.boeing.com
www.rocket.com
www.raytheon.com
www.ktrv.ru
www.wikipedia.org
ru.wikipedia.org
Автор: Alex Alexeev