Содержание:
НАВЕДЕНИЕ
Для наведения зенитных ракет “Талос” применялись следующие три компонента, составлявшие систему управления огнем Mk-77: радар типа AN/SPW-2 (отвечавший за управление ракетой на маршевом участке), радар типа AN/SPG-49 (отвечавший за отслеживание цели и “подсветку” ее для головки самонаведения ракеты на терминальном участке) и электромеханический вычислитель Mk-111 (осуществлявший расчет параметров перехвата и управлявший обеими радарами). В состав каждого комплекса “Талос” входили две пары радаров — AN/SPW-2 и AN/SPG-49 – каждая пара отвечала за отдельный канал управления огнем.
Две пары радаров AN/SPW-2 (маленькие «тарелочки» по краям) и AN/SPG-49 (большие белые сооружения в центре) на корме крейсера «Оклахома Сити». Каждый радар AN/SPG-49 работал в паре с AN/SPW-2
Радар AN/SPW-2 отвечал за наведение зенитной ракеты на маршевом участке траектории методом “оседланный луч”. Его компактная антенна генерировала узкий луч (шириной 3,5 градуса), слегка отклоненный от оси антенны и вращающийся вокруг нее по часовой стрелке с частотой 30 оборотов в секунду. Частота повторения передаваемого сигнала менялась в зависимости от положения луча: например, положению луча “справа-сверху” соответствовала частота 950 импульсов в секунду, а положению “слева-снизу” частота 850 импульсов в секунду.
Антенна SPW-2
Запущенная с корабля ракета “подхватывалась” вращающимся лучом AN/SPW-2 и шла по нему в расчетную точку перехвата. Если ракета шла точно по оси вращения луча, то она принимала непрерывный сигнал. Если же сигнал начинал прерываться, то это означало, что или ракета сместилась от оси вращения луча – или сам луч радара повернулся, например, реагируя на маневры цели. По частоте принимаемого сигнала ракета понимала, в каком направлении от оси вращения луча она отклонилась, а по амплитуде сигнала – насколько именно.
Радар AN/SPG-49 отвечал за поиск и сопровождение выбранной цели, а также за “подсветку” ее лучом для головки самонаведения ракеты. Это была чрезвычайно громоздка и массивная конструкция; вес вращающейся части антенны достигал 22 тонн (!), а пиковая мощность излучаемых импульсов – 5 мегаватт. Радар был настолько мощным, что по соображениям безопасности его запрещалось наводить на дружественные или гражданские самолеты – импульсы AN/SPG-49 легко могли вызвать помехи электроники.
Антенна SPG-49. Можно видеть, насколько она БОЛЬШЕ и сложнее антенны SPW-2 позади нее
Необычной деталью архитектуры AN/SPG-49 было то, что все основные компоненты были установлены в громоздком кожухе антенного комплекса, а не в надстройке под его основанием. Обслуживание электроники велось через боковые двери антенны. Другой нестандартной деталью было использование для фокусировки радарного луча не параболического отражателя (рефлектора), а планарной линзы из стекловолокна с серебряным покрытием (рефрактора).
AN/SPG-49 имел три режима работы: поиск цели, сопровождение цели и “подсветка” цели:
* В режиме поиска цели, импульсы от 3-мегаваттного излучателя направлялись по волноводам в сканер Фостера – весьма изящное механическое устройство, которое посредством вращающегося ротора заставляло луч радара двигаться горизонтально из стороны в сторону при неподвижной антенне. Размещенный над сканером Фостера качающийся отражатель, в свою очередь, заставлял луч раскачиваться по вертикали. Их совместное действие приводило к тому, что луч двигался зигзагом, сканируя пространство в пределах ±5 градусов по азимуту и ±2 градусов по углу места перед антенной.
“Эхо” импульса, отраженное от цели, фокусировалось линзой антенны на четырехкамерном рупоре облучателя. Определение положения цели осуществлялось по моноимпульсному принципу; сравнивалась интенсивность принимаемого сигнала между камерами рупора попарно. Автоматика радара поворачивала антенну в направлении самого сильного сигнала, соответствующем направлению на цель. Когда же сигнал на всех камерах рупора оказывался одинаковым, это означало, что антенна смотрит прямо на цель – и AN/SPG-49 переключался в режим сопровождения.
* В режиме сопровождения цели, импульсы от 3-мегаваттного излучателя направлялись прямо через четырехкамерный рупор-облучатель. Проходя через линзу, импульсы фокусировались в очень узкий луч, идущий точно по оси антенны. Отраженное от цели “эхо” импульсов снова фокусировалось линзой на рупоре-облучателе. С помощью моноимпульсного сканирования антенна радара непрерывно удерживала цель точно перед собой.
* В режиме подсветки цели (действующем параллельно с сопровождением), непрерывное излучение посылалось от 5-киловаттного излучателя через выключенный сканер Фостера и направлялось наклоненным под 45 градусами отражателем в линзу антенны. В результате формировался узкий луч непрерывного излучения, параллельный сканирующим импульсам.
На правой стороне антенны располагались две внешние рупорные антенны, установленные для решения проблем, выявившихся в ходе разработки AN/SPG-49. Один рупор (нижний) служил для “перекрытия” неравномерностей, формируемых сканером Фостера в луче “подсветки” цели (через этот рупор подавалось примерно 25% всей энергии облучателя). Второй рупор (верхний) был чисто приемным, и предназначался для противодействия попыткам неприятеля поставить помехи по боковым лепесткам чувствительности антенны. Так как боковые лепестки чувствительности внешнего рупора не совпадали с боковыми лепестками основной антенны, то ложный сигнал на основной антенне не воспринимался бы внешним рупором – позволяя, таким образом, отличить ложный сигнал от настоящего.
Электромеханический компьютер Mk-111 был “мозгом” всей системы, и представлял собой оригинальную комбинацию винтажных решений Второй Мировой и самой современной (на 1950-е) электроники. Он располагался в нескольких шкафах непосредственно под командным центром корабля.
Управляли компьютером два оператора, работавших за поставленными бок о бок пультами управления в командном центре. Один оператор, ориентируясь на данные поисковых радаров корабля (непосредственно не входивших в систему “Талос”) при помощи джойстика ориентировал антенну AN/SPG-49 в направлении цели и включал режим поиска. Второй оператор выполнял селекцию наблюдаемых радаром сигнатур и устанавливал строб на выбранную цель, переводя радар в режим сопровождения. С этого момента данные о положении цели от AN/SPG-49 непосредственно поступали на Mk-111. Который на основании этих данных рассчитывал курс цели, необходимую точку упреждения, и разворачивал в соответствующем направлении, во-первых, радар AN/SPW-2, во-вторых, пусковую установку. Он также рассчитывал зону падения массивного ускорителя ракеты, и выводил ее на дисплей отдельной меткой – чтобы операторы могли убедиться, что ускоритель не упадет на соседний корабль.
После запуска ракеты Mk-111 отслеживал ее полет и, управляя лучом радара AN/SPW-2, направлял ракету в точку встречи с целью. Если цель маневрировала, компьютер компенсировал это меняя положение ведущего луча. Когда ракета оказывалась в 10-15 секундах полета от цели, Mk-111 переводил AN/SPG-49 в режим “подсветки” цели.
Компьютер также выполнял ряд других функций, в основном связанных с противодействием неприятельским радиопомехам. В частности, он рассчитывал параметр Допплеровского сдвига между ракетой и целью, и кодировал их в сигнал “подсветки” AN/SPG-49. Таким образом, ракета очень точно наводилась на строго определенное “эхо”, и игнорировала как помехи, так и ложные цели (вроде дипольных отражателей). Если цель ставила помехи по дальности – и рассчитать точку перехвата не представлялось возможным – то компьютер переводил ракету в режим пропорционального сближения (сближения при постоянном угле визирования цели), который позволял обойтись без точного определения дальности. Наконец, если цель ставила мощные шумовые помехи на частоте “подсветки”, то компьютер попросту переключал ракету в режим наведения на источник помехи.
РЕЖИМЫ СТРЕЛЬБЫ
Зенитный комплекс “Талос” имел несколько разных режимов стрельбы – по воздушным и по надводным целям, ракетами с обычными и атомными боевыми частями. Рассмотрим их последовательно:
По воздушной цели — обычной боевой частью
Запуск “Талоса” по воздушной цели выглядел следующим образом. Обнаруженная поисковыми радарами воздушная цель бралась на сопровождение РЛС AN/SPG-49. Компьютер Mk-111 рассчитывал огневое решение и направлял луч радара AN/SPW-2 в расчетную точку перехвата. Пусковая установка разворачивалась так, чтобы “вбросить” стартующую ракету в луч. Стартовав и сбросив отгоревший ускоритель, “Талос” входил в луч радара, набирал заданную высоту и устремлялся в сторону цели.
Конкретный профиль полета «Талоса» к цели зависел в первую очередь от дальности. Если цель была близко к кораблю, то ракета просто летела к ней по кратчайшей траектории. Если цель была удалена не более чем на 91 км (100.000 ярдов), то ракета набирала высоту, выписывала дугу и падала на цель по баллистической траектории. Если же цель находилась далее 91 км, то ракета выходила на заданную высоту и шла горизонтально, после чего пикировала на цель. Особым случаем было применение «Талоса» в условиях интенсивных радиопомех; в этом случае ракета летела на малой высоте (чтобы удаленные постановщики помех были ниже радиогоризонта для нее), после чего атаковала цель снизу из кабрирования.
Ракета двигалась к точке упреждения, следуя трассе луча радара AN/SPW-2. Когда дистанция до цели сокращалась до 10-15 секунд полета, компьютер Mk-111 включал “подсветку” цели на радаре AN/SPG-49 и посылал команду ракете перейти на самонаведение. “Талос” отключался от ведущего луча, и начинал автоматический поиск отраженного от цели радарного сигнала с заданными параметрами.
Обнаружив цель, “Талос” пикировал на нее сверху, используя метод пропорционального сближения (то есть попросту удерживал постоянным угол визирования цели). Каждая пара антенн осуществляла наведение в одной плоскости и управляла соответствующей парой крыльев. Если угол визирования цели обеими парами антенн оставался неизменным, это означало, что ракета движется в точку упреждения цели. Если же угол начинал изменяться в одной или обеих плоскостях, то автопилот корректировал курс ракеты так, чтобы вернуть его к прежнему значению.
По воздушной цели — атомной боевой частью
Этот режим отличался лишь тем, что “подсветка” цели не включалась (атомная ракета не нуждалась в точном самонаведении) и компьютер просто передавал команду на подрыв, когда “Талос” оказывался рядом с целью.
По надводной цели – обычной боевой частью
Хотя “Талос” и являлся в первую очередь зенитной ракетой, но его масса, высокая скорость и мощная боевая часть делали RIM-8 более чем убедительным противокорабельным оружием. Для этого требовалось всего лишь зафиксировать радар AN/SPG-49 на неприятельском корабле (достаточно было, чтобы из-за горизонта выступала хотя бы верхушка мачты) и перевести компьютер в “противокорабельный” режим.
Запущенный по надводной цели “Талос” взлетал нормально, набирал высоту, а затем практически вертикально пикировал на “подсвеченную” радаром цель. Чтобы сложная форма цели (порождающая вблизи множество отдельных радарных “эхо”) не сбила ракету с толку, на последних секундах полета самонаведение отключалось и “Талос” просто поддерживал курс вслепую до попадания.
Списанный эскортный миноносец типа “Бакли”, пораженный ракетой “Талос” с крейсера “Оклахома Сити” в 1968 году. Ракета с инертной боевой частью пробила корабль насквозь, оставив громадную дыру диаметром более 10 метров
Падающий вертикально “Талос” поражал цель в палубу на скорости более 2,5 Маха (более 700 метров в секунду). Энергия попадания полуторатонной ракеты в корабль де-факто превосходила энергию выстрела главного калибра линкора в упор. Даже без учета боевой части и недогоревшего топлива в баках, этого более чем хватало, чтобы мгновенно уничтожить эсминец, или вывести из строя крейсер.
По наземной цели – атомной боевой частью
Ракеты “Талос” с атомной боевой частью могли использоваться для нанесения ударов по береговым целям. Для этого применялся специальный цифровой крокомпьютер PDP-8, в который вводились данные о положении корабля (от спутниковой навигационной системы NAVSTAR) и географические координаты цели. Компьютер рассчитывал траекторию, и брал на себя управление радаром AN/SPW-2; ракета направлялась по азимуту цели, и по достижении должной дистанции переводилась в вертикальное пикирование. Радар AN/SPW-2 продолжал сопровождать пикирующую ракету, и в момент, когда она снижалась до заданной высоты подрыва, компьютер передавал команду на детонацию атомной боевой части.
Атомный тест «Шершень» в ходе серии тестов «Чайничек» (англ. Teapot) в 1955 году. В нем испытывалась боевая часть W30 для «Талоса»
Неизвестно, можно ли было использовать этот режим для стрельбы по движущимся целям – неприятельским кораблям и эскадрам. Медленная работа PDP-8 (использовавшего бумажную ленту для ввода программы) скорее всего, не позволяли эффективно целиться по меняющимся координатам.
По неприятельскому радару – обычной боевой частью
Для этого режима требовалась специальная противорадиолокационная ракета RGM-8H. Перед запуском, в ее систему наведения закладывались параметры работы неприятельского радара, а корабельная система управления рассчитывала траекторию с помощью упомянутого выше компьютера PDP-8. Запуск и полет к цели проходили обычным образом. Когда ракета оказывалась в районе нахождения цели, команда с корабля активировала ее головку самонаведения, и ракета начинала искать источник радиоизлучения с заданными параметрами. Найдя неприятельский радар, ракета либо полого пикировала к нему, либо проходила над целью и падала вертикально вниз. Неконтактный взрыватель при этом отключался, подрыв боевой части происходил при ударе.
Ракета «Талос» на полигоне успешно поражает радар-мишень
Интересно, что корабельная система наведения нацеливала ракету с небольшим “перелетом” в четыре мили относительно неприятельского радара. Это делалось для того, чтобы сузить сектор поиска цели; ракета искала источники сигнала “под собой” и игнорировала более удаленные впереди (тем самым снижая вероятность, что ракета наведется не на тот радар).
АВТОРИЗАЦИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЯДЕРНЫХ РАКЕТ
Рассмотрена в отдельной статье ранее
ПУСКОВОЙ КОМПЛЕКС
Подобно системе наведения, пусковой комплекс “Талоса” был весьма сложным сооружением. Принципиально, он состоял из следующих компонентов: магазина хранения ракет (который мог делиться на секцию долговременного хранения и секцию хранения готовых к пуску ракет), системы выбора и подачи нужной ракеты, отсека сборки и технического обслуживания ракет, отсека предстартовой подготовки ракет и поворотной пусковой установки. Ради экономии места ракеты “Талос” хранились со снятыми крыльями и стабилизаторами; перед запуском ракеты, их необходимо было установить вручную (четыре крыла ракеты, четыре стабилизатора ракеты и четыре стабилизатора ускорителя).
Пусковая установка Mk-7 была массивным и довольно громоздким сооружением. Она состояла из неподвижного основания, вращающегося пьедестала и двух балочных направляющих по бокам. Наведение установки по азимуту осуществлялось поворотом пьедестала, наведение по углу места – подъемом/опусканием направляющих. Вся установка приводилась в действие гидравликой, которая, хотя и работала надежно, но была склонна к протечкам.
Направляющие были оснащены “дужками” для подвески ракеты, и электромеханическими защелками, которые фиксировали ракету на месте, пока не поступит команда на пуск. Через специальные контакты на ракету подавалось электропитание, необходимое для прогрева батарей и раскрутки гироскопов. Специальное рычажное приспособление механически “взводило” ускоритель ракеты, перемещая его воспламенитель в рабочее положение.
Интересной деталью пусковой установки был аварийный пиротехнический воспламенитель. Установленный на заднем конце пусковой направляющей – прямо напротив сопла ускорителя – он использовался в том случае, если нормальный поджиг ускорителя по той или иной причине не срабатывал. В этом случае воспламенитель приводился в действие и засовывал в сопло ускорителя небольшой пиротехнический заряд, который затем воспламенялся, запуская ракету “с толчка”. Альтернативой было ждать 30 минут, пока электролит в аккумуляторах ракеты не застынет снова, после чего снять ракету с направляющей и вернуть ее в магазин.
Пусковая развернута и снаряжена учебной ракетой. Воспламенитель — металлическая дуга слева — поднят
Подготовка к запуску первой ракеты занимала около минуты, в основном из-за долгого прогрева аккумуляторов. Последующие ракеты (прогрев которых начали заранее) подавались на пусковую с темпом 45 секунд. Таким образом, скорострельность “Талоса” составляла четыре ракеты за полторы минуты. Конвенционные ракеты могли запускаться по две разом, атомные ракеты могли запускаться только по одной.
Существовали две основные модели системы – GMLS Mk-7 и GMLS Mk-12.
Mk-7 GMLS – эта версия “Талоса” использовалась легкими ракетными крейсерами типа “Галвестон”, перестроенными из легких крейсеров типа “Кливленд”. Так как размеры их корпусов были ограничены, весь пусковой комплекс был смонтирован над палубой, в 200-тонном бронированном ангаре на корме. Архитектура комплекса Mk-7 GMLS была близка к архитектуре комплекса Mk-9 GMLS, использовавшегося для ракет RIM-2 “Терьер”; идея была в том, что корабли можно будет быстро переоборудовать с одного типа ракет на другой.
Ангар комплекса состоял из нескольких последовательных секций. Первой (двигаясь от носа к корме корабля) была секция долговременного хранения. В ней на стеллажах хранились отдельно расстыкованные ракеты и ускорители (по 30 тех и других). Расположенный под потолком кран перемещал компоненты со стеллажей на транспортные тележки, двигавшиеся в коридорах по сторонам секции.
Следующей секцией был магазин готовых к пуску ракет. Здесь на двух конвейерных “кольцах” хранились шестнадцать – по восемь с каждой стороны – собранных и готовых к пуску ракет. “Кольца” могли прокручиваться, чтобы переместить ракету нужного типа к потолочным рельсам системы подачи. По бокам от этой секции находились небольшие сборочные отсеки (в которых ракеты и ускорители, доставленные из секции долговременного хранения, соединяли вместе).
Далее располагалась секция предстартовой подготовки. Выбранные для запуска ракеты подавались из магазина по потолочным рельсам. В этой секции персонал устанавливал на ракеты крылья и стабилизаторы (хранившиеся отдельно, для экономии места), проводил предстартовую проверку, и заменял инертный “ключ безопасности” – “пусковым ключом”, специальной втулкой, без которой контакты в электронике ракеты не могли быть замкнуты. Также эта секция служила для рутинного осмотра и проверки ракет во время хранения – ламповая электроника “Талоса” была не больно-то надежна, и в среднем каждую ракету надо было проверять раз в месяц.
После того, как ракета была готова к пуску, весь персонал отсека отступал за специальный защитный экран, и каждый техник прижимал ногой встроенную в пол педаль, снимая блокировку с системы подачи. Это было связано с требованиями безопасности; гидравлический механизм подачи работал быстро, и двигающаяся ракета могла покалечить зазевавшегося моряка. Взрывозащитные Х-образные двери в торцевой части ангара распахивались, направляющие на них соединялись с направляющими пусковой установки, и ракета подавалась на пусковую.
Mk-12 GMLS – эта версия “Талоса” устанавливалась на ракетные крейсера типа “Олбани” (перестроенные из тяжелых крейсеров типа “Балтимор”) и атомном ракетном крейсере “Лонг Бич”. В отличие от предшественницы, Mk-12 практически целиком располагалась внутри корпуса корабля; над палубой выступала только пусковая установка и небольшой ангар для предстартовой подготовки ракет.
Магазин готовых к запуску ракет находился внутри корпуса корабля, под секцией предстартовой подготовки. Секции долговременного хранения в Mk-12 GMLS не было; все ракеты хранились собранными, с присоединенными бустерами. Поддоны с ракетами размещались попарно на семи ярусах друг над другом в четырех огромных “стеллажах”, расположенных по ширине корпуса. Между каждыми двумя стеллажами двигался рельсовый подъемник; он подхватывал выбранный поддон с ракетой и поднимал его через противопожарные люки в палубный ангар. Там ракета подвешивалась на потолочный рельс, оснащалась крыльями и стабилизаторами, и подавалась на пусковую установку.
Система Mk-12 была значительно совершеннее предшественницы, требуя меньше ручных операций и используя более простую и надежную систему подачи. Общая вместимость магазина составляла 56 единиц (по две ракеты на каждом из семи ярусов каждого из четырех стеллажей), но по одному месту на каждом стеллаже всегда оставляли пустым – чтобы можно было перекладывать ракеты с места на место. Поэтому боекомплект составлял 52 ракеты. Имелся также проект Mk-12 с двойным магазином – вмещавшим 104 ракеты – но он не был реализован.
Передача «Талоса» с корабля на корабль при помощи системы талей и блоков
Следует отметить, что оба типа комплексов допускали перезарядку в море — ракеты передавались с корабля снабжения в разобранном виде (отдельно — ракеты, отдельно — ускорители) в специальных амортизационных рамах, и загружались в магазин через люки в крыше, при помощи подъемника. Ракеты по палубе перемещались вручную; для этого транспортные рамы были оснащены колесами. В середине 1960-ых для облегчения операций с ракетами корабли с «Талосом» оснастили специальными кранами, но их конструкция оказалась неудачной и очень трудоемкой в обслуживании.
