Механические самураи: противокорабельная ракета “I-Go”
Предупреждение автора: существует серъезная путаница между двумя моделями I-Go; разные источники расходятся в том, как именно выглядела какая модель. Я придерживался более-менее «традиционного» представления о том, что версия с отдельной гондолой для системы управления — это «тяжелая» модель «А» от «Мицубиси», а версия с системой управления в обтекателе поверх фюзеляжа — «легкая» модель «B» от «Кавасаки». Если окажется, что это все же не так, то я приношу свои извинения.
Японская Империя времен Второй Мировой и управляемое вооружение — обычно не то, что упоминают в одном контексте. Традиционное восприятие Японской Империи как «страны камикадзе» не ассоциируется с высокотехнологичными решениями. Да и сама Япония в 1940-ых была весьма далека от современного представления о ней как о стране высоких технологий и качественного производства.
Но то, что камикадзе были рабочим решением, не означало, что они особенно кому-то нравились. В японском генералитете прекрасно понимали внутреннее противоречие самой идеи камикадзе: кое-как обученный “расходный” пилот на примитивной машине едва ли сумеет успешно добраться до цели – опытный же пилот на хорошей машине слишком дорог, чтобы быть “одноразовым”. С учетом же острейшего топливного дефицита Японии, даже базовые тренировки камикадзе постепенно становились недопустимой роскошью.
Японское армейское и морское командования заинтересовались радиоуправляемым вооружением задолго до войны. Армия с 1920-ых экспериментировала с дистанционно управляемыми подрывными танкетками; флот в конце 1930-ых разработал и в 1938 году успешно испытал радиоуправляемый планер-мишень. Уровень японской технологии, хотя и воспринимался остальным миром как весьма примитивный, на самом деле вполне позволял создать системы управляемого вооружения, не уступающие (или даже превосходящие) немецкие.
Исследовательская программа велась под эгидой Аэротехнического Института в Тачикаве и дала положительные результаты. Убедившись, что создание управляемого оружия с требуемыми характеристиками вполне возможно, армия передала наработки Аэротехнического Института для реализации фирмам “Мицубиси”, “Кавасаки” и Токийскому Университету. “Мицубиси” и “Кавасаки” должны были разработать, соответственно, тяжелый и легкий варианты ракеты (с разным весом боевой части, для разных носителей), Токийский Университет отвечал за создание автопилота и системы радиоуправления.
Конструкция:
Ракета I-Go была впечатляющим для своего времени изделием. Версия “А” в полностью заправленном виде весила почти полторы тонны, из которых более половины приходилось на массивную 800-килограммовую осколочно-фугасную боеголовку. Версия «B» была меньше и легче, и снаряжалась 300-кг фугасно-кумулятивной боевой частью. Ввиду острого дефицита ресурсов, ракеты изначально проектировались так, чтобы собираться из дешевых и доступных материалов, вроде жести и фанеры.
Общая схема I-Go-B согласно согласно отчетам американской комиссии.
Фюзеляж ракеты делался из жести, и собирался из нескольких секций; центральная секция вдобавок еще и собиралась из двух боковых половин. В передней части фюзеляжа располагалась боеголовка. В центральной секции располагались баки топлива и катализатора, и баллон со сжатым воздухом. В кормовой секции размещались рули управления, приводимые в действие электрическими сервомоторами. Они также изготавливались из жести.
Ракета была высокопланом, крыло размещалось над фюзеляжем. Крыло делалось из дерева, на его передней кромке размещалась приемная антенна системы управления.
Все управляющее оборудование ракеты – автопилот, два гироскопа, приемное устройство и батареи питания – располагались сверху на фюзеляже. На модели «A», аппаратура управления была вынесена в отдельную цилиндрическую гондолу над основным корпусом. На модели “B”, аппаратура управления прикрывалась обтекателем.
Схема внутреннего устройства I-Go-B согласно отчетам американской комиссии.
Ракета приводилась в действие жидкостным ракетным двигателем KK, производства “Nissan Jidosha”. Двигатель работал на гидразине (5,4 л.) и перекиси водорода (83,7 л), помещавшихся в два сферических стальных бака. Подача компонентов топлива осуществлялась вытеснительно, при помощи баллона со сжатым воздухом. На испытаниях, двигатель продемонстрировал тягу в 2,4 кН, и время работы около 75-80 секунд.
Таким образом, в отличие от немецкой Hs 293 (использовавшей двигатель только для скорейшего отделения от носителя), “I-Go” была полноценной ракетой, поддерживавшей себя в полете работой двигателя. Маршевая скорость достигала 550 километров в час (теоретическая предельная – 650 км/ч). Дальность управляемого полета составляла около 7 километров.
Управление ракетой осуществлялось радиокомандно, оператор визуально отслеживал ее полет с борта самолета-носителя. Для передачи управляющих команд использовалась версия стандартного армейского передатчика Tobi-4, оснащенная джойстиком и работавшая в диапазонах 35-48 и 45-58 мегагерц. В каждом из двух диапазонов были выделены три частоты управления, что позволяло наводить до шести ракет “I-Go” без взаимных помех.
Командный сигнал на каждой частоте модулировался по амплитуде:
• Вверх – 3000
• Вниз – 2600
• Вправо –2200
• Влево – 1800
На борту ракеты, приемное устройство распознавало сигнал и замыкало соответствующие реле в механизме автопилота.
Автопилот и система управления ракеты были разработаны и изготовлены токийской фирмой “Sumitomo Communication Industry Company, Ltd.” Два гироскопа стабилизировали полет ракеты один – в горизонтальной, другой в вертикальной плоскости. Система управления была полностью электрической: перед запуском, гироскопы автопилота раскручивались электромотором, получавшим энергию с борта самолета-носителя до 7000-10000 оборотов в минуту, чего хватало затем на 1,5-2 минуты управляемого полета. Считывание данных гироскопа и передача сигнала рассогласования рулевым моторам также осуществлялась при помощи электрических цепей. Всего, согласно сохранившимся отчетам, было изготовлено 220 приемных устройств и автопилотов для ракет обеих типов, из которых около 100 были израсходованы на учениях.
Интересной особенностью “I-Go” был алгоритм ее наведения. В большинстве управляемых командно бомб и ракет того времени приказы оператора передавались напрямую исполнительным органам. “I-Go” же использовала другой принцип – внесения искусственной ошибки в данные гироскопа. В полете, автоматически ракета поддерживала постоянный угол относительно горизонта (не угол атаки!). При маневре, ось гироскопа не смещалась, а вместо этого к “показаниям” гироскопа добавлялось значение ошибки, соответствующее отклонению ракеты. По завершении маневра, ракета вновь приводилась к оси гироскопа. Таким образом, ракета не меняла курс, а смещалась в сторону от курса – как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.
Управление I-Go в горизонтальной плоскости
Управление “I-Go” в полете выглядело следующим образом (рассмотрим ситуацию с выполнением команды “вправо”):
* После старта с носителя, ракета летела по прямой, удерживаемая на курсе гироскопическим автопилотом.
* Когда оператор наклонял джойстик вправо, передатчик начинал транслировать акустический сигнал амплитудой 2200 на предустановленной частоте.
* На борту ракеты, приемное устройство распознавало сигнал и замыкало соответствующее реле, подключавшее сопротивление к передаче данных от гироскопа – автопилоту.
* В результате, нейтральное положение гироскопа смещалось на 25 градусов вправо относительно исходного. Стремясь компенсировать возникшую “ошибку”, автопилот отклонял рули ракеты на 10 градусов в соответствующем направлении.
* Подчиняясь рулям, ракета начинала отворачивать вправо – но ось вращения гироскопа оставалась в прежнем положении. Ракета как бы “отклонялась от оси гироскопа”, прибавляя к его показаниям значения угла отклонения.
* Интересно, что автопилот ракеты не использовал отдельного гироскопа для контроля скорости поворота – вместо этого использовалась электрическая схема на основе мостика Уинстона, плавно меняющая сопротивление в цепях автопилота.
* Когда отклонение от предыдущего курса (по-прежнему поддерживаемого гироскопом) достигало 25 градусов, автопилот считал ошибку “исправленной” и высвобождал рули. Управление ракетой вновь переходило к гироскопу, с той лишь разницей, что теперь в поступающие от него команды автоматически вводилась 25-градусная поправка.
* До тех пор, пока оператор продолжал удерживать джойстик – т.е. транслировать команду “поворот влево” – ракета продолжала двигаться под углом в 25 градусов вправо к предыдущему курсу.
* Когда оператор отпускал джойстик, и командный сигнал прерывался, прекращалось и внесение поправки в данные гироскопа. Сопротивление отключалось от цепи гироскопа. Ракета “вспоминала”, что отклонилась от курса.
* Автопилот возвращал ракету на прежний курс – но теперь уже смещенный вправо относительно исходного.
* Для контроля полета ракеты по высоте использовался аналогичный механизм со своим собственным гироскопом, с тем отличием, что предельный угол подъема был ограничен 5 градусами (предельный угол пикирования оставался 25 градусов). Это было сделано для того, чтобы оператор не промахнулся мимо цели по высоте.
Управление I-Go в вертикальной плоскости
Таким образом, “I-Go”управлялась, своего рода, “приставным шагом”, после каждого маневра возвращаясь к прежнему направлению движения. Команды оператора не меняли курс ракеты как таковой, а только смещали его на параллельный исходному.
Хотя подобная система управления и отличалась меньшей гибкостью чем стандартный контроль – так, например, “I-Go” невозможно было развернуть в полете – с точки зрения оператора, японская система была интуитивно проще и удобнее, чем немецкие и американские аналоги. Фактически, пилот управлял ракетой в двух двумерных плоскостях, а не в трехмерном пространстве. На испытаниях, оператору удавалось привести ракету в цель в 70-80% случаев — впечатляющий результат для технологии 1940-ых!
Носителями ракеты предполагались в основном двухмоторные самолеты – средний бомбардировщик Ki-67 для версии “А”, и легкий бомбардировщик Ki-48 (в дальнейшем штурмовик Ki-102b) для версии “B”. Ракета должна была подвешиваться под корпусом бомбардировщика, при этом ее верхняя часть (с приборным отделением) оказывалась полуутоплена в бомболюк.
Применение ракеты выглядело следующим образом:
А) Примерно за минуту до пуска, оператор подавал питание на системы управления. Ракете требовалось около минуты, чтобы “прогреть” свою ламповую аппаратуру.
Б) По истечении минуты, оператор нажимал кнопку “отделения”, вслед за чем последовательно:
• С борта самолета-носителя подавалось питание (24 вольт, 20-23 ампер) на гироскопы, которые раскручивались в течение примерно 4 секунд, до 7000-10000 оборотов в минуту.
• Через 4 секунды, нихромовое сопротивление в электрической цепи плавилось, отключая внешнее электропитание, подключая собственную систему электропитания ракеты и высвобождая гироскопы.
• Открывались электрические клапаны в вытеснительной системе подачи топлива и катализатора. Перекись водорода и гидразин поступали в камеру сгорания и смешивались, воспламеняясь. Ракетный двигатель зажигался.
• Через секунду горения двигателя, срабатывали механизмы сброса, и ракета отделялась от носителя на скорости около 360 км/ч.
C) После запуска, ракета, используя собственный двигатель, обгоняла носитель, и далее шла впереди него на скорости порядка 550 км/ч, оставаясь в поле зрения оператора. Оператор использовал систему управления, удерживая ракету на линии визирования цели.
Согласно расчетам, хотя самолет-носитель и вынужден был следовать за ракетой, чтобы отслеживать и управлять ее полетом, к моменту попадания носитель находился бы примерно в 4 км от цели – вне досягаемости ближней ПВО. Дальность же управляемого полета самой ракеты составляла около 11 километров. В отличие от немецких управляемых бомб, оснащенная маршевым двигателем “I-Go” постоянно летела впереди носителя, не вынуждая оператора менять направление обзора. Кроме того, ее метод управления предоставлял самолету-носителю несколько большую свободу действий в плане уклонения от зенитного огня.
Модели:
Ракета “I-Go” производилась в двух версиях, “тяжелой” и “легкой”. “Тяжелая” “I-Go-1 A” была разработана фирмой “Мицубиси”, “легкая” “I-Go-1 B” выпускалась фирмой “Кавасаки”. Обе ракеты имели схожую компоновку, и ЛТХ, использовали общую систему управления, но различались размахом крыльев и весом боевой части.
Обе ракеты получили “самолетные” обозначения в рамках армейской классификации. Так, ракета от “Мицубиси” получила номер Ki-147; ракета от “Кавасаки” обозначалась как Ki-148. “Тяжелая” версия предназначалась для поражения крупных боевых кораблей – линкоров, крейсеров, авианосцев – в то время как “легкая” должна была использоваться для уничтожения десантных транспортов и слабо защищенных единиц.
Согласно японским послевоенным отчетам для американской комиссии, на ранних стадиях разработки и испытаний “I-Go” была оснащена радиолокационным альтиметром, который позволил бы ей скользить над самой поверхностью воды. Это значимо упростило бы управление на терминальном участке траектории, переведя его из трехмерного де-факто в двумерное. Несколько ракет с радиолокационным альтиметром были испытаны, но устройство оказалось недостаточно точным, и от него отказались.
В самом конце войны, институт аэродинамики в Токио разработал новую модель ракеты – “I-Go-1 C”. В отличие от предыдущих, эта модель должна была быть самонаводящимся оружием, работающим по принципу “выстрелил-и-забыл”. Весьма нестандартно для противокорабельных ракет, ее головка самонаведения была акустической – наводящейся на звуки стрельбы корабельных зениток. Экспериментальная головка самонаведения была изготовлена и успешно испытана летом 1945 года, но приступить к изготовлению прототипов самой ракеты японцы уже не успели.
Разработка и испытания:
Летные испытания ракеты “I-Go-1 A” начались осенью 1944 года со сброса неуправляемых, бездвигательных прототипов для отработки автопилота. В октябре-ноябре 1944, начались управляемые полеты. Много проблем доставил автопилот – по воспоминаниям работавших над проектом инженеров, “Сумимото Коммуникейшен Индастри” испытывала проблемы с изготовлением сервомоторов. В результате, только 1/5 от общего числа изготовленных автопилотов могли использоваться сразу же, без долгой и утомительной доводки. Все же, на испытаниях бомба демонстрировала впечатляющую для своего времени точность и простоту в управлении.
I-Go A под бомбардировщиком.
Основным носителем бомбы предполагался средний армейский бомбардировщик Ki-67. По американским данным, десять машин было переоборудовано для испытаний (данные не точны; возможно, имеет место путаница между числом переоборудованных самолетов и числом изготовленных комплектов управления). Хотя исходные планы предполагали начало развертывания “I-Go” модели A осенью-зимой 1944 года, сделать это японцам не удалось. Из-за постоянной нехватки стратегических материалов и авиатоплива, работы над ракетой шли с постоянными задержками. Всего было изготовлено пятнадцать ракет “I-Go-1 A”, предположительно, большая часть израсходована на испытаниях.
Окончательный разгром японского флота в заливе Лейте стал фатальным и для ракеты “Мицубиси”. Оценив удручающие результаты боев за Филиппины, японские генералы усомнились, что средний бомбардировщик Ki-67, да еще и с полуторатонной ракетой под брюхом, имеет шансы преодолеть мощную противовоздушную оборону американских эскадр. Работы над версией А были остановлены, и все внимание сосредоточено на более легкой версии B.
“I-Go-1 B” поступила на испытания в октябре 1944. Эта более легкая 750-килограммовая ракета могла быть подвешена на более быстрые и маневренные легкие бомбардировщики, и даже тяжелые истребители. Однако, почти все ее испытательные полеты проводились с все тех же Ki-67. Так как система управления обеих бомб была идентична, инженеры решили не тратить время, оборудуя для испытаний новый носитель.
Предположительно, I-Go B под Ki-48
Первые испытания проводились на бездвигательных прототипах в районе Мито. Некоторые источники предполагают, что “I-Go-1 B” планировалась к применению и как ракета, и как бездвигательная планирующая бомба, однако это представляется маловероятным. Система управления, общая для обеих “I-Go”, явно не подходила планирующему аппарату, не способному поддерживать стабильную высоту полета и теряющему скорость с маневрами. В дальнейшем, начались испытания оснащенных двигателями ракет.
Во время испытаний, произошел трагикомический инцидент: из-за отказа системы управления, выполнявшая маневр ракета вылетела за пределы полигона, и поразила отель-онсен “Тамано-И”. Дотла сгорело здание женской бани; по одним данным, пострадавших не было, по другим – погибли две отдыхавшие путешественницы и две девушки из прислуги. С этого момента, за “I-Go-1 B” прочно закрепилось прозвище “эро-бомба”.
Основным носителем ракеты предполагался легкий бомбардировщик Ki-48; но к началу 1945 года, в качестве более перспективного носителя стал рассматриваться штурмовик Ki-102b (ударная версия тяжелого истребителя Ki-102). Несколько серийных машин были подготовлены к переоборудованию в ракетоносцы, для планирующегося применения по американскому флоту вторжения, но источники расходятся в том, успели ли ракетоносцы поступить на вооружение 3-го сентая. Всего за время работ было изготовлено, по имеющимся данным, 150 ракет “I-Go” B, из них 15-17 израсходованы на испытаниях.
I-Go B под бомбардировщиком.
Непосредственно перед подписанием капитуляции, японское армейское командование распорядилось, что наработки по программе управляемого оружия не должны попасть в руки американцам. Все изготовленные прототипы и серийные ракеты были уничтожены. Тем не менее, американская оккупационная администрация сумела раздобыть комплекты чертежей, и, допросив инженеров, работавших над проектом, восстановила облик и конструкцию “I-Go”.
Германский след:
Следует отметить, что, вопреки некоторому внешнему сходству с немецкой противокорабельной ракетой Hs 293, “I-Go” была абсолютно самостоятельным проектом, созданным безо всякой оглядки на немцев. Хотя японский флот, судя по всему, имел представление о германской программе управляемых вооружений (и, возможно, заполучил чертежи Hs 293 осенью 1944 года, в результате плавания транспортной субмарины I-29), японская армия со всей очевидностью не имела о них ни малейшего представления. Взаимоотношения японских родов вооруженных сил были настолько плохими, что любая координация действий и даже простой обмен информацией был очень затруднен. Допрошенные американцами японские инженеры, работавшие над программой “I-Go”, единодушно отрицали, что хотя бы в какой-то мере опирались на немецкие наработки.
Источники:
* «Unmanned Systems of World War I and II» — Everett H.R., MIT press (2015)
* «Japanese Guided Missiles in World War II» — Caidin M., Journal of Jet Propulsion. 26 (8) (1956)
* «Japanese guided missiles». US naval technical mission to japan. (1945).
* «Все ракеты Второй Мировой» — Кузнецов К., Москва (2016)
