Ламповые солдаты свободы: ракета «воздух-воздух» JB-3 Tiamat
Ламповые солдаты свободы: ракета «воздух-воздух» JB-3 Tiamat
Содержание:
ПРЕДЫСТОРИЯ
Воздушные сражения над Европой и Восточной Азией наглядно продемонстрировали, каким смертельно опасным противником может быть высотный, хорошо вооруженный тяжелый бомбардировщик. Атака на ощетинившийся пулеметами строй “летающих крепостей” была зачастую худшим кошмаром для пилотов Оси. Однако, возникал вопрос: а как в таком случае союзникам уничтожать неприятельские тяжелые бомбардировщики?
Хотя вероятность, что Германия или Япония сумеют создать флот тяжелых бомбардировщиков, и была невелика (по иронии, единственный сопоставимый с американскими машинами тяжелый бомбардировщик из стран Оси сумела создать только Италия), но полностью отрицать такую возможность в USAAF все же не могли. И как именно бороться с таким машинами, было непонятно. Американские истребители 1940-ых вооружались в основном батареями тяжелых пулеметов “Браунинг” – превосходным оружием против неприятельских истребителей и пикировщиков, но явно недостаточно эффективным для уничтожения тяжелых бомбардировщиков. Конечно, у американцев были и пушечные машины (например, “Аэрокобра” с мощной 37-мм пушкой), но оборонительное вооружение бомбардировщиков тоже непрерывно усиливалось.
Кормовая турель He.177 с двумя тяжелыми 15-мм пулеметами
В 1943 году, инженеры USAAF предложили нестандартное решение проблемы. По их мнению, неприятельский бомбардировщик можно было уничтожить, направив против него радиоуправляемый беспилотник, загруженный взрывчаткой. Американская промышленность к этому моменту выдавала на-гора сотни беспилотных летающих мишеней в месяц (для обучения зенитчиков) и идея выглядела вполне жизнеспособной.
Начать решили с проверки концепции. Для этого взяли радиоуправляемый самолет-мишень PQ-12 (производившийся небольшой серией компанией “Fleetwing”) и модернизировали: в передней части под мотором установили телекамеру, ретранслировавшую изображение на экран оператора, а в кабину пилота погрузили 225-кг (500 фунтов) фугасную бомбу, взрыватель которой соединили с радиокомандной системой управления.
10 октября 1943 года, беспилотный самолет-снаряд YPQ-12A поднялся с аэродрома и, подчиняясь командам оператора на самолете управления, успешно сблизился с целью – беспилотной мишенью PQ-8. Используя телекамеру YPQ-12A, оператор сумел зайти цели в хвост, и подойти к ней на расстояние менее 23 метров, прежде чем подать команду на подрыв боевой части. Взрыв уничтожил обе машины – первый в истории успешный перехват одним беспилотным летательным аппаратом другого!
Механик устанавливает боевую часть в кабину YPQ-12A
Эти испытания продемонстрировали – и достаточно успешно – что вполне реально перехватить и уничтожить воздушную цель беспилотным управляемым снарядом, наводимым с самолета-носителя. Однако, было очевидно, что винтовые машины на эту роль не годятся. Чтобы более-менее надежно догнать и перехватить скоростной бомбардировщик на догонном курсе, “противосамолетная бомба” должна была иметь существенное преимущество в скорости. Кроме того, нарекания вызвало ручное командное управление с наведением через телекамеру. Военные резонно опасались, что скорости человеческой реакции будет недостаточно для управления снарядом в воздушном бою – тем более, отслеживая цель через примитивную телекамеру.
В январе 1944 года, командование USAAF официально одобрило проект MX-570 – разработку управляемого снаряда с ракетным двигателем, который мог бы запускаться с тяжелых истребителей против бомбардировщиков и транспортных самолетов неприятеля. Такой снаряд должен был бы иметь высокую дозвуковую скорость (вопросы сверхзвуковой аэродинамики еще не были должным образом изучены, и генералы рационально полагали, что разработка сверхзвуковой ракеты займет слишком много времени) и автоматическое наведение при помощи РЛС самолета-носителя.
Новая ракета получила название “Тиамат”, по имени богини изначального хаоса из шумерского пантеона. Разработку ее поручили фирме “Huges Aircraft”. Фирма должна была изготовить 25 прототипов ракеты для испытаний до конца 1945 года.
КОНСТРУКЦИЯ
Ракета JB-3 “Тиамат” была достаточно компактным изделием. Ее фюзеляж имел сигарообразную форму длиной около 4,37 метров, с необычным Y-образным оперением. Ракета была выполнена по схеме “бесхвостка”, ее единственным оперением были три эллиптических крыла в кормовой части, расположенные под углом в 120 градусов друг к другу. Эти крылья служили ее аэродинамическими плоскостями и органами управления. Полностью снаряженная, ракета “Тиамат” весила 284 кг (625 фунтов), из которых 45 кг (100 фунтов) приходилось на мощную осколочно-фугасную боевую часть.
В движение “Тиамат” приводил двухрежимный двигатель на твердом топливе (кордите). В начале работы, двигатель выдавал мощный импульс, необходимый, чтобы ракета набрала скорость и обрела аэродинамическую устойчивость, а затем медленно горел, вырабатывая стабильную тягу в 200 фунтов на протяжении 45 секунд. Максимальная скорость ракеты достигала 965 км/ч (600 миль в час).
Предельный потолок “Тиамат” составлял порядка 15 километров (50.000 футов).Максимальная дальность управляемого полета “Тиамат” составляла около 8-14.5 км (5-9 миль), чего было более чем достаточно для поражения бомбардировщика на догонном курсе, из-за пределов досягаемости его оборонительного вооружения.
Пример: предположим, что американский перехватчик, вооруженный ракетой “Тиамат”, преследует немецкий “америка-бомбер” Me.264, убегающий на предельной скорости в 565 км/ч. Разница скоростей ракеты и цели = 965-565=400 км/ч, или 122 м/с.
Для упрощения задачи, будем рассматривать ее из системы координат бомбардировщика. “Тиамат” приближается к нему сзади на скорости 112 м/с. Время горения двигателя “Тиамат” – 45 секунд, т.е. на этой скорости (сближения) она может пройти 45*122=5490 метров.
Это означает, что перехватчик может осуществить пуск “Тиамат” с дистанции до 5500 метров – оставаясь при этом далеко за пределами радиуса поражения пушек c бомбардировщика. Весившая 45 кг боевая часть “Тиамат” могла вывести из строя даже тяжелый четырехмоторный бомбардировщик и при сравнительно значительном промахе. Для подрыва боевой части использовался стандартный неконтактный взрыватель VT-fuse.
Для применения “Тиамат” предназначались тяжелые истребители-перехватчики – самолеты, которые могли быть оснащены мощной РЛС способной к автоматическому сопровождению цели при помощи конического сканирования. Наиболее вероятным носителем, скорее всего, стал бы ночной двухмоторный истребитель P-61 “Black Widow”. Оснащенный поисковым радаром SCR-720, истребитель мог обнаружить бомбардировщик на удалении до 16 км, в том числе и в помехоопасной обстановке (РЛС обладала способностью к фильтрации диполей по дальности).
«Черная вдова» не отличалась особой изящностью, но с успехом компенсировала интеллектом
Однако, нет полной ясности в отношении системы наведения ракеты. Источники сходятся в том, что “Тиамат” использовала частотно-модулированный сигнал радара самолета-носителя, но как именно – в этом вопросе есть две версии:
* Согласно наиболее часто встречающейся версии, “Тиамат” использовала полуактивное самонаведение – то есть ракета наводилась на отраженный от цели сигнал РЛС самолета-носителя. Головка самонаведения, предположительно, являлась адаптацией ГСН от планирующей бомбы “Пеликан”. Главным недостатком этой версии является сравнительно небольшой диаметр носовой части “Тиамат”, не позволяющий разместить крупную приемную антенну.
* Вторая версия предполагает, что “Тиамат” использовала наведение методом “оседланный луч” – то есть ракета автоматически удерживалась на оси вращающегося луча РЛС самолета-носителя. Такая система была проще и надежнее в реализации, но страдала от уменьшения точности ракеты по мере удаления от носителя, ввиду расширения радарного луча.
Возможно, впрочем, что обе версии верны, и относятся к разным вариантам – либо же к разным этапам разработки ракеты. Известно, что разработкой аппаратуры наведения занималась фирма “Belmont Radio Corp”.
В любом случае, есть основания полагать, что система наведения “Тиамат” так никогда и не была завершена. Все испытываемые образцы ракеты летали на автопилоте, без внешнего управления – разве что автопилот дополняли командным механизмом, позволяющим запрограммировать (механически) маневры на траектории. Автопилот ракеты состоял из свободного гироскопа и датчиков угловой скорости, реагирующих на колебания ракеты по курсу и тангажу, и гироскопического прибора стабилизации по крену, заимствованного от радиоуправляемой бомбы VB-1 AZON.
ИСПЫТАНИЯ
Испытания “Тиамат” начались летом 1945 года с бросковых испытаний неуправляемых прототипов – исключительно с целью исследования аэродинамики. Проходили они на авиабазе Лэнгли, с наземной пусковой установки. Поскольку тяги двигателя не хватало для отрыва от наклонной рампы (все же “Тиамат” предполагалась оружием для воздушного запуска), то опытные ракеты были оснащены сбрасываемым хвостовым ускорителем из шести твердотопливных артиллерийских ракет. Ускоритель также имел собственное оперение, поскольку узкие крылья “Тиамат” не могли стабилизировать ее на малых скоростях в начале разгона.
«Тиамат» готовится к запуску
Первый запуск прототипа “Тиамат” состоялся 4 июля 1945 года. Ракета была запущена с полигона в сторону океана. В целом, оно было сочтено удачным, хотя и “не без нареканий”. В дальнейшем перешли к запускам ракет, оснащенных гироскопическим автопилотом, удерживающим их на курсе.
Поскольку ограниченная площадь авиабазы Лэнгли не слишком подходила для испытания дальнобойных ракет, специально для “Тиамат” было решено основать новый полигон – где-нибудь на океанском побережье, чтобы не рисковать падением ракеты кому-нибудь на голову. В итоге остановились на островке Уоллопс Айленд, одному из множества на Виргинском Барьере. Несколько образцов ракеты также были испытаны воздушными пусками с борта легкого бомбардировщика А-26. Первый воздушный запуск состоялся 6-го августа 1945 – по иронии, в день атомного удара по Хиросиме.
«Тиамат» на подвеске А-26
С окончанием военных действий, USAAF передали работы над проектом NACA – национальному консультативному совету по аэронавтике (прямому предшественнику NASA). Основной интерес NACA к “Тиамат” основывался на том, что это была первая в их распоряжении двухступенчатая ракета с поджигом второй ступени в полете. Предыдущие двухступенчатые ракеты, испытываемые в США, делались по “пакетной” схеме, и их маршевый двигатель поджигался одновременно со стартовыми ускорителями. Центр тяжести при сбросе “пакетных” боковых ускорителей смещался лишь незначительно.
“Тиамат” же, с ее последовательным расположением ступеней, представляла собой шаг в совершенно новом направлении. При отделении ее ускорителя, продольная балансировка ракеты значительно изменялась. Кроме того, скоростная ракета позволяла изучить целый ряд вопросов управления и стабилизации в полете. В попытке решить возникающие при этом проблемы, NACA разработала и испытала ряд новых моделей ракеты.
Модель “Тиамат-B” (MX-570B) отличалась от прототипа четырьмя крыльями, расположенными крестообразно. Предполагалось, что такая компоновка будет эффективнее не оправдавшей себя Y-образной.
Единственное доступное фото запуска модели B
Ускоритель также подвергся перекомпоновке: в ходе испытаний выяснилось, что нестабильность полета ускорителя в процессе отделения может нарушить стабилизацию самой ракеты. Шесть отдельных двигателей в конической сборке заменили одним центральным, большей мощности. Также переработали и оперение ускорителя.
Модель “Тиамат-С” (MX-570C) была развитием предыдущей. Она также имела четыре крестообразно расположенных крыла, но ее крылья были стреловидными (угол 41 градус), что в теории обеспечивало лучшие аэродинамические характеристики ракеты на околозвуковых скоростях.
Чертеж модели C
Особое внимание уделили вопросу отделения ускорителя. Во время предыдущих запусков, значительная часть отказов происходила именно из-за недостаточно надежного разделения ступеней ракеты. На модели С, ступени разделялись усилием мощной пружины, удерживаемой в сжатом состоянии обмотанным вокруг нее бикфордовым шнуром, служившим также для зажигания двигателя второй ступени – маршевого движка ракеты.
Всего было проведено около 10 запусков ракет “Тиамат” разных моделей. Последний пуск состоялся в июне 1948 года, уже как чисто экспериментальной ракеты для проверки новой системы автоматической стабилизации по крену.
В 1947 году, фирма “Хьюз” разработала проект под кодовым обозначением MX-798, являвшийся прямым развитием “Тиамат” с дальностью около 8-10 км. Ракета предлагалась военным как конкурент УРВВ “Файрберд” от фирмы “Ryan”. Однако, к этому времени интерес ВВС США к дозвуковым противовоздушным ракетам существенно снизился. Непрерывный рост скорости самолетов – в частности появление реактивных бомбардировщиков и успешное преодоление звукового барьера – поставили под сомнение перспективность ракеты, скорость которой лишь незначительно (в лучшем случае) превосходит скорость цели. Так как возможности тогдашних систем управления не позволяли применять УРВВ иначе как на догонном курсе, выходило, что дозвуковая ракета будет медленно и печально догонять бомбардировщик, и, скорее всего, ее маленький двигатель выгорит раньше, чем она сумеет добиться попадания.
В результате военные сделали совершенно правильный вывод, что эффективная УРВВ должна обладать значительным – в идеале, кратным – превосходством в скорости над своей целью. Основываясь на этом опыте, фирма “Хьюз” прекратила работы над “Тиамат”, и сосредоточились на перспективном проекте сверхзвуковой ракеты MX-904 (в дальнейшем ставшей первой американской УРВВ AIM-4 “Falcon”).
ИСТОЧНИКИ
* A new dimension, Wallops Island flight test range — Joseph Adams Shortal (1978)
* A Visionary Ahead of His Time: Howard Hughes and the U.S. Air Force—Part III: The Falcon Missile and Airborne Fire Control — Air Power History Vol. 55, No. 2 (2008)
* Guided missiles: rockets & torpedoes, covering the principles and techniques of the missiles of today and tomorrow — Frank Ross (1951)
* RESULTS OF FLIGHT TEST OF AN AUTOMATICALLY STABILIZED MODEL C (SWEPT BACK) FOUR-WING TIAMAT — Air Materiel Command, Army Air Forces (1947)
* Tiger Check: Automating the US Air Force Fighter Pilot in Air-to-Air Combat, 1950–1980 — Steven A. Fino (2017)
