Содержание:
Зенитные управляемые ракеты семейства «Стандарт», думаю, известны практически каждому, кто интересуется современным флотом. На протяжении уже более чем полувека, они составляют основу дальней противовоздушной обороны флота США и их союзников. В послужном списке «Стандартов» больше успешно перехваченных целей, чем у всех остальных морских зенитных ракет вместе взятых — и нынешний конфликт в Красном Море быстро увеличивает этот список.
Но мало кто знает, что своим происхождением семейство «Стандарт» обязано в общем-то случайности. Причем случайности, имевшей место еще в 1948 (!) году.
Я хочу в этой статье поговорить о ракете, с которой началось как семейство «Стандарт», так и в общем-то вся история зенитного ракетного вооружения на море. Я имею в виду RIM-2 «Terrier».
ИСТОРИЯ
Вскоре после окончания Второй Мировой Войны перед американским флотом снова встала проблема защиты от ударов с воздуха. Если в начале войны основной воздушной угрозой кораблям являлись торпедоносцы и пикировщики – с которыми довольно успешно могла бороться зенитная артиллерия – то к концу войны самым опасным противником флота стали высотные бомбардировщики, запускающие управляемые бомбы с безопасного удаления. С таким противником существующая зенитная артиллерия не могла. И даже новейшие разработки в этой области (вроде гладкоствольных зениток и оперенных подкалиберных снарядов) едва ли могли изменить положение дел. Скорость и высота полета самолетов в конце 1940-х возрастали слишком быстро, чтобы ствольная артиллерия могла за ними угнаться.
152-мм автозарядные универсальные орудия легкого крейсера «Вустер». Последняя попытка корабельной ракетной артиллерии угнаться за растущими возможностями авиации вышла слишком дорогой и ненадежной для массового применения
Решением проблемы могли стать управляемые зенитные ракеты.
Американский флот уже имел некоторый опыт в этой области. С 1944 в разработке находилась зенитная ракета “Lark” (англ. жаворонок), исходно предназначавшаяся для защиты кораблей от камикадзе. После войны работы над ней продолжились. Но хотя программа “Lark” развивалась довольно успешно, заложенные в нее требования военного времени уже не выглядели убедительными. Ракета была дозвуковой, ее двигатель использовал азотную кислоту в качестве окислителя, а система управления была слишком сложной и ненадежной. В итоге, несмотря на несколько успешных испытаний, флот закрыл программу “Lark” летом 1953 года.
Запуск «Lark» с борта опытового судна «Norton Sound»
Значительно более перспективной выглядела программа “Bumblebee” (англ. шмель), проводимая Лабораторией Прикладной Физики университета имени Джона Гопкинса (англ. Applied Physics Lab, APL). Еще во время войны, Бюро Боеприпасов флота (англ. Bureau of Ordnance, BuOrd) сформулировало требования к сверхзвуковой зенитной ракете, дальностью действия не менее 20 километров – способной поразить неприятельский бомбардировщик до того, как он сбросит свою нагрузку. В то время такие требования выглядели почти фантастическими. Однако инженеры APL сочли, что такая ракета находится в пределах возможного (пускай и едва-едва).
Прототип прямоточной ракеты готовится к испытаниям
Программа “Bumblebee” была масштабным исследовательским проектом сразу в целом ряде отраслей – прямоточные воздушно-реактивные двигатели, твердотопливные стартовые ускорители, автоматические системы наведения по лучу радара. И, естественно, вопросов поначалу было больше, чем ответов. В какой-то момент возникло противоречие: для создания сверхзвуковой ракеты требовалось отработать систему управления и наведения, но для испытания этих компонентов требовалась сверхзвуковая ракета. Выход из этого замкнутого круга нашли в создании очень простой испытательной ракеты на твердом топливе, на которой можно было бы отрабатывать вопросы управления и наведения.
Испытательная ракета STV (англ. Supersonic Test Vehicle – Сверхзвуковой Испытательный Аппарат) была разработана APL в 1946–1947 году. Она представляла собой очень простой двухступенчатый аппарат, способный разогнаться до скорости порядка 1.8 Маха. Первые запуски STV состоялись весной 1948 года. И результаты их оказались… двоякими.
С одной стороны, STV полностью оправдала себя, подтвердив работоспособность ключевых идей программы “Bumblebee”. С другой… выявившиеся при этом проблемы и сложности намного превзошли ожидания. Стало ясно, что на создание полноценной зенитной ракеты с прямоточным двигателем в рамках программы “Bumblebee” уйдет много лет. А зенитные ракеты требовались флоту если не прямо сейчас, то в обозримом будущем.
Работа в APL
И тогда кто-то посмотрел на испытательную ракету STV и воскликнул: “так вот же оно, готовое решение”.
Точно не известно, кто первым предложил создать “внеплановую” зенитную ракету на основе испытательной STV. Но идея неожиданно пришлась по вкусу и инженерам, и адмиралам. Ракета STV была простой и надежной, могла развивать сверхзвуковую скорость и на ней уже отрабатывались системы наведения и управления в рамках проекта “Bumblebee”. Дальность ее, правда, оставляла желать лучшего, но инженеры APL заверили моряков, что тут есть значительный простор для совершенствования. Говоря упрощенно, достаточно было заменить на STV блок телеметрической аппаратуры на боеголовку с неконтактным взрывателем, и зенитная ракета средней дальности была бы готова.
Разумеется, такой проект отвлекал бы ресурсы от основной программы “Bumblebee”. Но такое положение, как ни странно, всех устраивало. Флот получал зенитную ракету в разумные сроки; инженеры получали время для дальнейшей работы над “Bumblebee”. Специалисты APL давно уже пришли к выводу, что поставленные цели программы не дают полностью раскрыться потенциальным возможностям прямоточной ракеты. Теперь же, когда программа перестала быть срочной, ее потенциал можно было реализовать в полной мере. Что привело (через десять лет) к созданию зенитной ракеты RIM-8 “Talos”, державшей мировой рекорд дальнобойности вплоть до 2020-х.
Проект создания зенитной ракеты на основе STV окрестили “Терьер” (англ. Terrier). По легенде, это название было придумано офицером, который, наблюдая за идущей по лучу ракетой, воскликнул “она гоняет цель, как мой терьер — крысу”. Название пришлось всем по вкусу, и работа над “ловцом летающих крыс” закипела.
РАЗРАБОТКА
Поначалу работы над “Терьером” велись довольно медленно и методично. Флот сформулировал ступенчатый план разработки боевой ракеты, через последовательно улучшающиеся серии прототипов. Всего таких серий запланировали восемь, и в начале 1949 года фирма “Convair” получила сначала заказ на производство 15 ракет “нулевой” (установочной) серии, а затем на изготовление 50 снарядов 1-й – 4-й серии.
Первые запуски на полигоне
Ситуация резко поменялась с началом Корейской Войны – войны, к которой вооруженные силы США оказались откровенно не готовы. За весьма редкими исключениями, основу арсенала армии, флота, и воздушных сил Америки все еще составляли практически те же боевые машины и системы вооружений, что и в конце Второй Мировой Войны. На вооружении не имелось ни единой управляемой ракеты, хотя велось множество программ разработки. Помимо недостаточного финансирования, важной частью проблемы была еще и слабая организованность проектно-конструкторских работ. Ограниченные ресурсы распылялись между множеством программ разной степени перспективности, значительная часть из которых была начата еще во время войны.
“Оргвыводы”, к чести американцев, последовали немедленно. Под руководством нового директора департамента управляемых ракет Кауфмана Т. Келлера – в прошлом генерального директора корпорации “Крайслер” – была проведена масштабная ревизия ведущихся программ. Наивысший приоритет отдали проектам, которые находились в хорошей степени готовности и могли быть поставлены на вооружение в кратчайшие сроки. Менее продвинутые, но перспективные разработки перевели в разряд долговременных исследовательских. Многие проекты просто закрыли либо как морально устаревшие (в основном это относилось к наследию Второй Мировой), либо как излишне неопределенные и бесперспективные.
Программе “Terrier” повезло попасть в первую категорию. В ходе “келлеризации”, ей был присвоен наивысший приоритет, с расчетным сроком постановки на вооружение через три года. План разработки срочно пересмотрели в сторону ускорения. Теперь прототип 4-ой серии должен был стать первой ракетой на вооружении, а работы над последующими велись только в той степени, в которой они не мешали скорейшей доработке “четверки”.
Беспилотная мишень P4Y-2K, пораженная ракетой «Терьер»
Первая попытка перехватить зенитной ракетой “Terrier” воздушную цель – беспилотную мишень F6F-5K на основе списанного истребителя – состоялась на полигоне Чина Лэйк в декабре 1951 года. Результаты оказались… двойственными. С одной стороны, ракета успешно настигла цель и взорвалась рядом. С другой стороны, дрон не получил фатальных повреждений и благополучно вернулся на базу. С третьей… осмотр дрона выявил, что по крайней мере один осколок зенитной ракеты пробил кабину “несовместимо с жизнью пилота, если бы таковой имелся на борту”.
Последующие тесты в Чина Лэйк были уже более убедительны. 16 мая 1952 года две мишени F6F-5K были сбиты двумя ракетами 3-й серии в течение часа. Однако затем возникла заминка; фирма “Convair” испытывала сложности в освоении выпуска ракет, и первые ракеты 4-й серии были забракованы. APL пришлось направить группу своих специалистов на заводы “Convair” чтобы разрешить возникшие проблемы.
Осенью 1952 года была пройдена еще одна важная веха – успешный запуск ракет с борта корабля. Для этой цели был переоборудован старый супердредноут “Миссисипи”, с которого сняли большую часть вооружения и установили на корме прототип будущего пускового комплекса. Испытания подтвердили, что система наведения ракеты по лучу радара вполне может применяться на движущемся корабле в море, и стабильно работать, невзирая на крен и качку. Тогда же приступили к ремонту и модернизации тяжелых крейсеров “Бостон” и “Канберра”, выбранных флотом в качестве первых своих ракетоносцев.
Пуск «Терьера» с борта «Миссисипи»
Следующий значимый успех был достигнут в мае 1953 года, когда ракета 4-й серии, запущенная с борта испытательного судна “Norton Sound”, успешно перехватила летящую мишень. Успехом завершились и последующие корабельные испытания. Последующие корабельные испытания также были успешны. Таким образом, инженеры уложились в график; спустя три года после ускорения проекта “Terrier” ракета 4-й серии была боеспособна и готова к развертыванию.
Однако в 1953 Корейская Война близилась уже к завершению, и мировая обстановка несколько разрядилась. Зенитные ракеты флоту требовались по-прежнему срочно, но уже не “еще позавчера”. Поэтому адмиралы приняли решение заказать лишь небольшую партию ракет 4-й серии, а в массовое производство запустить доработанную (упрощенную и стандартизированную) 5-ю серию.
Тем не менее, было очевидно, что даже доработанная ракета “ускоренной” программы все равно останется прототипом – полностью работоспособным, но не более того. Поэтому параллельно с началом производства первых серийных ракет, BuOrd и APL начали работу над дальнейшим развитием “Терьера”. Уже в 1953 году приступили к проектированию ракеты “Terrier II”, которая должна была получить новый двигатель и новую систему управления. Эксперименты с оставшимися мишенями STV показали, что маневренность ракеты можно значительно улучшить, если перенести рули на хвост и отказаться от широких крыльев в пользу длинных и узких аэродинамических гребней по всему корпусу.
Испытательный пуск
Параллельно велись работы по проекту “Advanced Terrier”, который, помимо прочих усовершенствований, должен был оснащаться полуактивным радарным самонаведением. Идею самонаводящегося “Терьера” рассматривали еще в 1951 году (на ракету хотели поставить интерферометрическую головку самонаведения от RIM-8 “Talos”) на случай серьезных проблем с системой наведения “осёдланный луч”. Но тогда от нее отказались, опасаясь сорвать сроки. Теперь же идея родилась вновь
К 1955 году прогресс в области полуактивного самонаведения был уже настолько очевиден, что программу “Terrier II” решили слить с программой “Advanced Terrier” и разработать совершенно новую ракету следующего поколения. Такая модернизация, впрочем, потребовала бы немало времени, и поэтому было принято решение сначала внедрить другие изменения (новый двигатель, новую систему управления и т.д.), а ракету с полуактивным самонаведением разработать к началу 1960-ых.
Ракетный крейсер «Бостон» — родоначальник принципиально нового класса военных кораблей
1 ноября 1955 года, тяжелый крейсер “Бостон” вернулся в состав действующего флота после трех лет модернизации. Его кормовая башня главного калибра была заменена двумя пусковыми установками, радарами наведения и магазинами на 144 зенитные ракеты “Terrier”. Он стал первым кораблем – носителем управляемого ракетного оружия в американском флоте, и первым ракетным крейсером в мире. Эпоха управляемого оружия на флоте началась.
КОНСТРУКЦИЯ
Описание компоновки “Терьера” представляет собой известную сложность – поскольку эта ракета существовала в трёх существенно различающихся версиях. Тем не менее, общая архитектура ракеты достаточно четко прослеживалась во всех моделях. Зенитная ракета “Терьер” была длинным – более 8 метров! – но сравнительно узким снарядом цилиндрической формы. Она состояла из двух ступеней: верхней, собственно, и являвшейся управляемой ракетой, и нижней, стартового ускорителя. Обе ступени работали на твердом смесевом топливе.
Рассмотрим теперь три базовые версии “Терьера”:
BW – версия с наведением по лучу (B, Beam) и управлением поворотными крыльями (W, Wings)
Это была первая версия, поступившая на вооружение. Она наводилась методом “осёдланный луч” и управлялась посредством широких поворотных крыльев в центре корпуса.
Изображение ракеты WT-версии
Общая компоновка ракеты была следующей. В носовом обтекателе размещался индикатор давления с трубкой Пито, снабжавший автопилот ракеты данные о плотности воздуха вокруг (необходимые для правильной установки угла поворота рулей при маневрировании). Сразу за ним находилось отделение неконтактного взрывателя и механизма безопасности/взведения боевой части. Позади взрывателя располагалась осколочно-фугасная боевая часть направленного действия, весом около 100 кг.
За боевой частью находилась секция электроники. В ней располагалось приемное устройство, с помощью которого ракета “читала” сигнал приводного луча, и по этим данным устанавливала свое положение в луче. Здесь же находился гироскопический автопилот, отвечавший за удержание ракеты на курсе. Курсовой гироскоп отвечал за стабилизацию ракеты по тангажу и рысканью; два других служили датчиками угловой скорости при маневрировании, помогая “гасить” возникающие автоколебания. Наконец, четвертый гироскоп управлял стабилизацией ракеты по крену – что было необходимо для нормальной работы системы наведения.
Позади секции электроники находилась секция управления, снаружи к которой крепились поворотные крылья ракеты. Здесь располагались гидравлические сервоприводы рулей, динамо-машины электросистемы, и питающие всю сервомеханику пороховые газогенераторы.
Хвостовая часть ракеты была полностью занята маршевым двигателем. На конце фюзеляжа размещались неподвижные аэродинамические стабилизаторы. Ввиду габаритных ограничений, и крылья и стабилизаторы хранились отдельно от ракеты, и устанавливались на нее вручную непосредственно перед подачей на пусковую установку.
BT — версия с наведением по лучу (B, Beam) и управлением хвостовыми рулями (T, Tail)
Еще во время испытаний первых “Терьеров”, инженеры пришли к выводу, что управление поворотными крыльями в центре фюзеляжа – решение, “унаследованное” от “Талоса” – не оптимально для длинной и тонкой ракеты. Поэтому было решено радикально пересмотреть компоновку “Терьера”.
Схема ракеты BT-версии
На ракетах BT-версии, всю секцию управления переместили на хвост, максимально удалив от центра тяжести. Таким способом удалось значительно улучшить управляемость ракеты и повысить ее маневренность. Поскольку широкие крылья больше не требовались для управления, их заменили узкими аэродинамическими гребнями по длине ракеты. Новые крылья крепились к ракете постоянно, и не нуждались в ручной установке.
Расположение рулей управления в хвосте позволило уменьшить и размеры стабилизаторов, и сделать их складными. Теперь они разворачивались автоматически при подаче ракеты на пусковую, и не требовали ручной установки. Однако, широкие стабилизаторы ускорителя (необходимые для стабилизации ракеты на малых скоростях во время разгона) все еще требовали ручной установки – так что полностью автоматизировать подготовку к пуску не получилось.
HT – версия с полуактивным самонаведением (H, Homing) и управлением хвостовыми рулями (T, Tail)
Как уже упоминалось выше, недостатки системы наведения “оседланный луч” были вполне очевидны с самого начала. Точность наведения ракеты неизбежно падала по мере удаления от корабля – ввиду расширения вращающегося луча. Кроме того, такое наведение не работало против низколетящих целей, ввиду сбивающего ракету с толку “эха” от поверхности воды.
Поэтому еще в середине 50-х инженеры начали проработку концепции улучшенного «Терьера» — самонаводящегося на отраженный от цели луч корабельного радара. Первоначально для этой цели собирались использовать интерферометрическую систему наведения, подобную стоявшей на RIM-8 “Талос”. Однако в конце 50-х появилась более эффективная альтернатива: моноимпульсная головка самонаведения, разработанная для зенитной ракеты малой дальности RIM-24 “Тартар”. Поскольку RIM-24 “Тартар” разрабатывался как облегченная и укороченная версия “Терьера”, то “обратная интеграция” созданной под него головки самонаведения на RIM-2 “Терьер” не представляла особого труда.
Схема ракеты HT-версии
На ракетах версии HT, архитектура передней части была радикально пересмотрена. В удлиненном носовом обтекателе теперь располагалась приемная антенна головки самонаведения. За ней находилась секция наведения (включавшая и радиовзрыватель), а уже за ней – боеголовка.
Секция наведения состояла из пяти “дисков” (англ. wheels), представлявших собой интегрированные блоки электронной аппаратуры. В первом диске размещалась сканирующая антенна моноимпульсного типа на карданном подвесе, референтная антенна для приема идентификационного сигнала (чтобы ракета могла узнать нужный радар) и механизмы поворота антенны. Во втором диске располагалась электроника обработки и демодуляции сигнала. В третьем диске находился автопилот, сопоставляющий сигналы от системы наведения и данные от гироплатформы, и вырабатывающий курсовые команды для рулей. В четвертом диске находилась гироплатформа с курсовым и стабилизирующими гироскопами. Наконец, в пятом диске помещался неконтактный взрыватель, соединенный с системой безопасности и через нее с детонатором боевой части.
Маршевый двигатель первых моделей “Терьера” – BW-версии — был разработан баллистической лабораторией Аллегани. Это была довольно простая конструкция, на одной цилиндрической шашке смесевого топлива OKG. По длине шашки был просверлен цилиндрический канал, и в задней ее части имелись надрезы, увеличивающие площадь горения. Поджиг двигателя осуществлялся спереди при помощи электрического запала: газы выбрасывались через единственное хвостовое сопло. Время горения составляло всего около 20 секунд при средней тяге порядка 10 кН.
Маршевый двигатель ранних моделей Терьеров
На последующих версиях ракеты ставились уже более совершенные двигатели, использующие медленно горящее смесевое топливо и просверленные каналы сложной формы. За счет этого удалось значительно увеличить продолжительность горения двигателя – и, соответственно, дальность полета ракеты. Прогресс в области ракетостроения был таков, что дальность полета “Терьера” удалось увеличить с 20 км в 1955 году до 75 км в 1964 году.
Для запуска ракеты использовался твердотопливный ускоритель фирмы “Aerojet”. Он представлял собой массивную стальную трубу, заряженную шашкой бездымного пороха с просверленными в ней каналами для увеличения площади горения. Поджигаемый посредством электрического запала, ускоритель развивал тягу в 262 кН на протяжении примерно 2,5 секунд – чего хватало, чтобы поднять ракету в воздух и разогнать ее до скорости порядка 1,8 Маха.
Сервосистема ракеты была гидравлической. Давление в маслопроводах поддерживалось с помощью порохового газогенератора, вытеснявшего масло из бортового бака. Еще один газогенератор использовался в качестве привода динамомашины, питавшей электронику ракеты. Вся сервосистема и органы управления была объединены в один блок, на ракетах BW располагавшийся в центре корпуса, а на ракетах BT и HT – в хвостовой части, вокруг газовода, соединяющего камеру сгорания двигателя с соплом.
Боевая часть базового “Терьера” была осколочно-фугасной направленного действия. Она снаряжалась “составом B”, представлявшим собой смесь гексогена и тринитротолуола, и отличавшимся высокой скоростью детонации. Снаружи корпус боевой части был обмотан 54 кольцами из 9-мм стального прута с насечкой. При подрыве боевая часть формировала несколько тысяч осколков весом около 10-15 грамм, с начальной скоростью до 2 км/с. Форма боевой части обеспечивала распределение основной массы осколков в пределах угла от 60 до 120 градусов от ее продольной оси – то есть в основном по бокам от ракеты.
Схема боевой части
Подрыв боевой части осуществлялся неконтактным радиовзрывателем Допплеровского типа. Ранние модели (BW и BT) использовали взрыватель типа TDD Mk 1 (англ. Target Detecting Device – Устройство Обнаружения Цели). Поздние модели (HT) оснащались более совершенным TDD Mk 7, более точным и лучше приспособленным к работе на малых высотах.
На случай прямого попадания – не слишком, впрочем, вероятного, особенно для ранних моделей ракеты — имелся также пьезоэлектрический инерционный взрыватель, срабатывающий от резкой перегрузки. Сотрясение от столкновения ракеты с целью сминало пьезоэлектрический кристалл и подавало сигнал на детонатор боевой части.
Наконец, “Терьер” был оснащен системой самоуничтожения, которая срабатывала автоматически, если в полете отключалось электропитание или приемное устройство переставало принимать сигнал от корабельного радара. В этом случае подрыв следовал в течение 0,1 секунды после потери сигнала. Этот механизм также использовался для командного подрыва боевой части, служившего подстраховкой на случай отказа неконтактного взрывателя; когда система управления огнем определяла, что ракета и цель сблизились на минимальное расстояние, она отключала РЛС, тем самым подавая команду на взрыв ракеты.
Все взрыватели работали через общий прибор безопасности/взведения (англ. Safety & Arming Device, S-A), который контролировал работу детонаторов. Пока ракета висела на направляющей, прибор S-A блокировал подачу питания на детонаторы. Только после того, как ракета стартовала (испытывая при этом соответствующую перегрузку) и ускоритель отделялся, прибор S-A запитывал детонаторы, “взводя” боевую часть.
Принципиальным недостатком многих типов РЛС 1950-х была неспособность различать близко расположенные цели. Например, звено самолетов в плотном построении воспринималось радаром как одна большая цель. Выпущенная по такой “цели” ракета – наводившаяся, понятное дело, в центр сигнатуры – могла попросту пролететь между самолетами, не задев ни один.
Атомный заряд W45 (в центре)
Так как значимое улучшение разрешающей способности радаров было сложной проблемой, требующей фундаментальных исследований, американские моряки пошли по более простому пути. Одна из модификаций “Терьера” была оснащена атомной боеголовкой W45 Y1, мощность в 1 килотонну. Предполагалось, что угроза применения атомных зенитных ракет заставит вражеские бомбардировщики рассредоточиться (чтобы не быть уничтоженными все вместе), и тем самым сделает их уязвимыми и для обычных ракет.
