Телеуправляемые красноармейцы: воздушные мины и ракеты против самолетов
Телеуправляемые красноармейцы: воздушные мины и ракеты против самолетов
Содержание:
В межвоенный период, значительное внимание авиаконструкторов уделялось созданию нового оружия “воздух-воздух”. Большой многомоторный бомбардировщик – особенно цельнометаллический, как ТБ-3 – был сравнительно маловосприимчив к огню пулеметов винтовочного калибра, составлявших обычное вооружение истребителей. Чтобы вывести бомбардировщик из строя, истребителю пришлось бы долго поливать его огнем, оставаясь при этом в досягаемости защитного вооружения бомбардировщика (и еще не факт, кто кого сбил бы). Теоретически, крупнокалиберные пулеметы и автоматические пушки могли решить эту проблему, но загвоздка была в том, что на начало 1930-ых пушечное вооружение оставалось еще новинкой, и если и устанавливалось, то только на специализированные перехватчики.
Бортстрелок ТБ-3 за пулеметом верхней огневой точки. По меркам начала 30-ых, спарка 7,62-мм пулеметов была вполне адекватным оружием против аналогично вооруженных истребителей…
По аналогии с морским флотом, многие инженеры видели решение в “воздушных торпедах”: начиненных большим количеством взрывчатки снарядах, которые могли бы быть запущены с самолета по строю неприятельских бомбардировщиков. Так, в Великобритании разрабатывалась воздушная торпеда RAE “Ram” (англ. “таран”), небольшой радиоуправляемый аэроплан, который мог быть выведен к цели истребителем, и подорван в центре неприятельского построения. Во многих странах работали над идеей противоаэропланных бомб, которые могли бы быть сброшены сверху на бомбардировщики.
Не был исключением и СССР, в котором идея дальних стратегических бомбардировок пользовалась тогда большой популярностью. Создав в начале 1930-ых крупнейший в мире флот тяжелых бомбардировщиков, СССР был (вполне резонно) обеспокоен и вопросами защиты от аналогичных неприятельских машин.
ЗАГРАДИТЕЛЬНАЯ АВИАЦИОННАЯ МИНА МАЙЗЕЛЯ
Предложенная в 1929 году, “заградительная авиационная мина” ЗАМ инженера А. Майзеля была весьма оригинальным “прибором” (по терминологии автора). По конструкции, это был небольшой беспилотный моноплан, изготовленный из дерева и выполненный по нормальной аэродинамической схеме с вертикальным и горизонтальным хвостовым оперением. Серийные образцы предполагалось делать из жести и подобных недефицитных материалов.
Изображений мины Майзеля, по-видимому, не сохранилось. Но логично предполагать, что она напоминала бы внешне обычную авиамодель 30-ых, разве что более крупную
Наиболее интересной деталью конструкции было то, что мина Майзеля не имела двигателя. В движение ее пропеллер приводил тяжелый стальной маховик, раскрученный перед пуском до нескольких тысяч оборотов в минуту. Он же служил и единственной системой управления мины: гироскопический эффект раскрученного маховика придавал ЗАМ определенную стабильность по тангажу и рысканью.
Раскрутка маховика осуществлялась с помощью ветряка на крыле носителя, через повышающий редуктор. Пропеллер самой мины в это время был отключен от маховика с помощью специальной муфты, и подключался снова только после запуска. На раскрутку маховика до 15.000-16.000 оборотов в минуту требовалось до 5-6 минут, в зависимости от скорости полета носителя.
Скорость ЗАМ составляла около 100 км/ч и постепенно падала, по мере расхода накопленной маховика кинетической энергии. Никакого передаточного механизма, который обеспечивал бы сохранение оборотов винта, предусмотрено не было. Дальность полета составляла до 3-3,5 км.
Боевая часть ЗАМ снаряжалась зарядом в 20 кг взрывчатки, помещенной внутри полого ротора маховика. Массивный ротор, по идее, и должен был служить главным источником поражающих элементов. Подрыв ее осуществлялся при помощи счетчика оборотов, отсчитывающего пройденное миной расстояние. Неясно, задавался ли момент подрыва мины непосредственно перед запуском, или же заранее устанавливался на земле.
Основным носителем ЗАМ выступал многоцелевой двухместный биплан Р-5, являвшийся на тот момент самым массовым самолетом РККА. Также рассматривалось оснащение минами Майзеля и других самолетов. Согласно “Системе вооружений ВВС РККА на 1932-1934 гг.”, в качестве “миноносцев” предполагалось использовать тяжелые истребители ДИП-1 и ДИП-2 (по две ЗАМ), многоцелевым “воздушным крейсером” Ми-3 (АНТ-21, по четыре ЗАМ или ПБМ), а также летающей лодкой МК-2 (по четыре ЗАМ или ПБМ).
Перспективный ЗАМо-носец — многоцелевой самолет Р-5, основная «рабочая лошадка» ВВС РККА начала 30-ых
Главной целью ЗАМ, по мнению Майзеля, должны были стать неприятельские… аэростаты. На тот момент, это было вполне логичное обоснование. В Первую Мировую Войну, и Антанта и Центральные Державы широко применяли привязные аэростаты для наблюдения за полем боя и корректировки по телефону артиллерийского огня: такой старомодный метод был надежнее тогда еще довольно примитивного радио. Естественно, летчики обеих сторон активно охотились на аэростаты противника, но те, прикрытые большим количеством зениток, были весьма опасной целью. Поэтому “воздушная мина”, которую можно запустить по неприятельскому аэростату с безопасного удаления, выглядела вполне осмысленным решением, и весьма ценным оружием на поле боя.
Разумеется, кроме аэростатов Майзель также предлагал применять свою мину по бомбардировщикам противника, и даже по истребителям – предполагая (довольно самонадеянно), что мина, запущенная в эскадрилью противника, сможет уничтожить сразу несколько самолетов одним разрывом. Авиаторы РККА были на этот счет более пессимистичного мнения, но считали, что запуск ЗАМ с большого удаления по эскадрильи противника заставит неприятеля смешать строй, уклоняясь, и сделает его более легкой целью.
Было предложено несколько вариантов ЗАМ:
ЗАМ – исходная версия мины Майзеля, по сути дела – демонстрационный прототип. Снаряжалась 20 кг взрывчатки, расположенной снаружи ротора. Вес от 50,4 до 52,5 кг (разница обусловлена кустарным исполнением прототипов). Изготовлено 10 единиц.
ПБМ (Планирующая Бомба-Мина) – версия ЗАМ для поражения наземных целей с безопасного удаления. Отличалась увеличенным (до 50 кг) весом боевого заряда при той же конструкции планера и двигательной установки. Предполагалось, что за счет большего веса, ПБМ будет плавно снижаться, пока не врежется в землю. Дальность действия зависела от высоты сброса. Вес до 80-100 кг. Изготовлено 10 единиц.
ЗАМ-П – утяжеленная версия исходной ЗАМ, снаряженная 20 кг взрывчатки, расположенной внутри полого ротора. Предназначалась для поражения аэростатов, групп самолетов и тяжелых бомбардировщиков с дистанции до 3 км. Вес от 175 до 200 кг.
ЗАМ-ВВС (химическая) – версия ЗАМ, оснащенная вместо взрывчатой боевой части аппаратом для распыления боевых отравляющих веществ. Предназначалась для создания химических завес в воздушном бою. Неясно, был ли проект реализован.
ЗАМ-осколочная – оснащалась осколочной боевой частью, снаряженной 11 кг взрывчатки и 2400 шариками шрапнели. Вес – 115 кг. Неясно, был ли проект реализован.
ЗАМ-УСП (Усиленной Сферы Поражения) – весьма оригинальная модификация ЗАМ, оснащенная вместо обычного боевого заряда, 54 маленькими мортирками, стреляющими 37-мм осколочными гранатами. Мортирки срабатывали через предустановленное время после запуска ЗАМ, определяемое числом оборотов винта, и давали три залпа по 20, 20 и 14 снарядов с интервалом в 1 секунду. Предполагалось, что таким образом в воздухе будет создана зона сплошного поражения, перекрывающая возможные маневры цели. Вес – 125 кг.
ЗАМ-зажигательная – снаряжалась горючей смесью, предназначалась для поражения самолетов противника в воздухе. Наземные испытания показали, что дальность поражения зажигательной смесью недостаточна: кроме того, высказывались сомнения в эффективности мины против цельнометаллических самолетов.
ЗАМ-осветительная – предназначалась для ночного боя и подсветки самолетов противника. Снаряжалась вместо взрывчатого мощным осветительным пиротехническим зарядом. На испытаниях вспышка давала удовлетворительную подсветку в радиусе 3 км на протяжении 65 секунд, но из-за малой скорости ЗАМ в зону подсветки неминуемо попадал и самолет-носитель.
ПБМ-2 – крупная двухвинтовая мина для химического поражения наземных целей. Предназначалась для сброса с тяжелых бомбардировщиков ТБ-3. Должна была нести заряд из 200 кг боевых отравляющих веществ, который бы распыляла над целью по мере движения, после чего самоуничтожалась подрывом взрывчатки в роторах. Проект, по-видимому, не реализован.
ЗАМ-2 – серийная версия ЗАМ-П, единственная, пошедшая в производство и поступившая на государственные испытания. Имела размах крыла около 2,5 метров при весе 275 кг. Снаряжалась 20 кг взрывчатки, размещенных внутри массивного 100-кг ротора. Изготовлено 62 единицы.
Первые испытания прототипов ЗАМ и ПБМ прошли в ноябре 1930 года, на полигоне под Евпаторией. “Приборы” запускались с борта самолета Р-1. Было выполнено, соответственно, четыре пуска ЗАМ и пять пусков ПБМ, с высоты 400-500 метров. Два пуска закончились неудачей (в одном случае “прибор” после сброса столкнулся с носителем, в другом – не сработал взрыватель), но две мины сработали успешно.
Попытка реконструировать, как мог бы выглядеть Р-5 с ЗАМ под крылом
В целом, эти первые испытания государственная комиссия оценила достаточно высоко, и сочла, что мины Майзеля “выполнили все, что от них требовалось” (надо учитывать, что речь шла о прототипах, и проверялась принципиальная работоспособность самой концепции). В заключение, комиссия рекомендовала запустить мины в опытное производство, и разработать специальные прицелы для стрельбы ими с самолетов. Планами от 1931 года, предполагалось изготовить до 250 образцов ЗАМ и ПБМ.
Однако, производство опытной партии ЗАМ столкнулось с трудностями. Необходимые для быстрого вращения ротора подшипники пришлось закупать в Швеции – советские аналоги оказались неприемлемо низкого качества. Закупка иностранных компонентов (за валюту) не только существенно задерживало работы, но еще и вызывала серьезное беспокойство: а удастся ли вообще тогда организовать массовое производство мины на отечественных ресурсах? Перегруженные уже имевшимися заказами заводы не испытывали особенного желания заниматься ЗАМ, и стремились спихнуть заказы друг на друга.
В итоге, работы над ЗАМ двигались очень медленно. Хотя постановление о производстве мин вышло еще в марте 1931 года, даже в 1933 ни одной серийной мины еще не было изготовлено, и для демонстрационных испытаний пришлось привлечь оставшиеся из старых запасов. Только в октябре 1935 года, опытную партию из 62 ЗАМ-2, наконец, передали на испытания. Две израсходовали на наземных тестах, еще одну подорвали на специальном стенде для изучения разлета осколков. Остальные отстреляли на воздушных пусках.
Были проведены четыре попытки поразить заякоренный аэростат залповым пуском шести ЗАМ-2 одновременно с самолетов Р-5. Однако, несмотря на впечатляющий расход боеприпасов, ни одного попадания достигнуто не было. Пилоты испытатели отмечали, что мины двигались медленно, неустойчиво, по дуговым траекториям. Более-менее стабильный полет наблюдался не далее 2000 метров, затем по мере расходования энергии маховика мина начинала рыскать из стороны в сторону.
Как следствие, отклонение ЗАМ от траектории превышало 50 метров – что не позволяло надеяться на уверенное поражение цели осколками даже при точном подрыве заряда. А рассчитывать на такой тоже было невозможно, поскольку движение мины было недостаточно равномерно и правильно рассчитать точку подрыва не получалось. Более того, стендовые испытания подрывом продемонстрировали, что большая часть осколков (порождаемых разрывом ротора) разлетается в плоскости его вращения, создавая зону поражения в виде плоского диска, ориентированного перпендикулярно траектории полета мины. Вкупе с неопределенностью момента подрыва и низкой точностью, шансы поразить цель с помощью ЗАМ были минимальны.
Очевидно, ставка изобретателя на гироскопический эффект раскрученного маховика не оправдалась в достаточной степени. Установка же полноценного автопилота (хотя бы самого примитивного) или системы дистанционного управления существенно увеличивала бы стоимость и размеры ЗАМ – что, кстати, отмечал и сам Майзель, весьма рационально аргументируя, что его мина может быть эффективной, только если будет достаточно дешевой для массового применения.
Как последнее средство, испытали несколько образцов ЗАМ-УСП, оснащенных мортирками. Предполагалось, что этот “летающий дробовик” сумеет решить проблему зоны поражения. Испытания показали, что дальность и устойчивость мины на курсе снизились еще больше из-за увеличившегося лобового сопротивления, а более-менее в нужную сторону летит только первый залп – затем снаряд начинало швырять из стороны в сторону. Был сделан осторожный вывод, что ЗАМ-УСП потенциально может быть доведена до приемлемого состояния, но стрелять ей возможно только на встречных курсах, и только находясь в одной плоскости с целью.
Подводя в 1935 году итог деятельности Майзеля, комиссия отметила, что, несмотря на оригинальные идеи и примененные решения, изобретателю так и не удалось адекватно решить проблему неприемлемо низкой точности мины. На фоне же более перспективных решений – ракетных снарядов и крупнокалиберных динамореактивных пушек – потенциал развития воздушной мины Майзеля представлялся недостаточным, чтобы оправдать продолжение работ.
Истребитель И-Z вооруженный динамореактивными пушками Курчевского — прямой конкурент ЗАМ
В результате, работу над “приборами” Майзеля решили прекратить и на вооружение их не принимать. Сам изобретатель, однако, без боя не сдался, и прибег к печально традиционному оружию сталинских времен: настрочил кляузу наркому Ежову, в которой свалил неудачи на происки врагов народа, и не преминул проехаться по конкурентам, вроде Курчевского. Судя по всему, ему удалось привлечь определенное внимание на самом “верху” (есть, по крайней мере, одна резолюция Сталина-Ежову, о том, что Майзеля надо было бы “взять на попечение”), но сопротивление промышленности привело к окончательному прекращению проекта ЗАМ во второй половине 30-ых.
САМОНАВОДЯЩАЯСЯ РАКЕТА СТЕПАНОВЫХ
В 1935 году начальник управления артиллерии РККА Н.А. Ефимов получил весьма оригинальное письмо от уральских инженеров В.Г. и Г.И. Степановых. Инженеры предлагали создать, ни много ни мало, но самонаводящуюся (!) управляемую ракету, для запуска с истребителей по самолетам противника.
Головка самонаведения ракеты Степановых была фотоконтрастной – она наводилась на контрастное темное пятно самолета, на однообразном светлом фоне неба. В основе конструкции лежал тороидальной формы фотоэлемент, разделенный на четыре отдельных сектора. Каждый из секторов отвечал за одно соответствующее направление: вверх, вниз, вправо и влево. Перед фотоэлементом располагался оптический коллиматор, собиравший свет на устройстве.
Сигнал с каждого сектора фотоэлемента подавался на электронную лампу (триод), управляющую током в соответствующем исполнительном контуре. Сила сигнала была пропорциональна световому потоку, поступающему на данный сектор фотоэлемента. Исполнительный контур представлял собой электромагнит, соединенный с рычагом привода руля. Отклонение руля определялось силой тока, поступающей на электромагнит через управляющую лампу.
Электромагниты противоположных управляющих контуров – правого и левого, верхнего и нижнего – были установлены так, что непрерывно противодействовали друг другу. Каждый электромагнит тянул рычаг в своем направлении, и до тех пор, пока сила тока на магнитах была примерно равной, они уравновешивали друг друга. Неизбежные флюктуации в системе гасились при помощи пружинного механизма, стремящегося удержать рычаги рулей в нейтральном положении.
Схематическое описание работы системы управления ракеты Степановых. Вверху: цель находится посередине поля зрения, и сигнал на обеих фотоэлементах одинаковый. Плоскость руля находится в нейтральном положении. Внизу: цель сместилась к одному из фотоэлементов, тем самым ослабляя световой поток на нем нарушая равновесие между сигналами Плоскость руля поворачивается, направляя ракету в сторону цели
Если цель находилась прямо в центре поля зрения ГСН, то на оба сектора каждой из пар поступал примерно одинаковый световой поток, и, соответственно, сила тока на противодействующих электромагнитах тоже была примерно равной. Рули оставались в нейтральном положении, удерживаемые в таковом натяжением пружин.
Если же цель смещалась в сторону, то один фотоэлемент в паре затенялся целью сильнее (и световой поток с него ослабевал), а другой слабее (и световой поток с него усиливался). Мощность одного электромагнита падала, а другого – усиливалась, и руль в результате проворачивался из нейтрального положения. Ракета поворачивала в сторону сильнейшего сигнала до тех пор, пока он снова не выравнивался с противоположным, и рули не возвращались пружинами в нейтральное положение.
Интересно отметить, что запуск ракеты с подвески должен был осуществляться автоматически: как только сигнал от всех фотоэлементов выравнивался (что означало, что цель находится строго посередине поля зрения головки самонаведения), срабатывало пусковое реле, и поджигался двигатель. От пилота истребителя-носителя требовалось только включить электронику, и “поймать” цель прицелом. Такая автоматика, теоретически, позволяла сделать захват цели головкой самонаведения более надежным, исключая возможную ошибку пилота.
В движение ракета приводилась жидкостным ракетным двигателем на керосине и жидком кислороде. Такая топливная пара, разумеется, чрезвычайно осложнила бы обслуживание и эксплуатацию ракеты, но в 1935 была практически единственной, хорошо изученной инженерами-ракетчиками. Расчетная скорость составляла до 500 м/с (1800 км/ч), эффективная дальность – до 3 км.
Подрыв боевой части осуществлялся контактным взрывателем стандартного артиллерийского типа, мгновенного действия. Никакого неконтактного взрывателя предусмотрено не было: впрочем, учитывая небольшую дальность пуска, высокую (теоретически) скорость ракеты, и то, что основными целями предполагались медлительные маломаневренные бомбардировщики, делало вполне возможным поражение цели и прямым попаданием.
Интересной деталью была система самоуничтожения, предназначенная для того, чтобы промахнувшаяся ракета не попала в руки неприятеля. Устроена она была просто: вокруг боевой части был обмотан бикфордов шнур, поджигавшийся от двигателя. Длина шнура была подобрана таким образом, чтобы взорвать ракету если ее полет слишком затянется (то есть будет очевидно, что она уже промахнулась).
Ракета Степановых по предполагаемым возможностям и техническим решениям значительно опережала свое время. По-видимому, это ее и погубило: нет никакой информации о дальнейшем ходе работ по проекту, и можно предполагать, что оценивавшие предложение Степановых инженеры единодушно сочли его “слишком инновационным”.
Хотя сама по себе ракета Степановых не содержала в себе ничего принципиально недосягаемого для технологии 1930-ых, воплощение ее в жизнь стало бы масштабным проектом – и даже не столько конструкторским, сколько исследовательским. Предстояло бы разрешить массу вопросов в области сверхзвуковой аэродинамики, механической стабилизации, автоматического управления. При этом встало бы множество новых, непредвиденных ранее проблем, которые также пришлось бы разрешать, и когда именно и как это удастся сделать – никто предсказать не мог. Работы над проектом такой революционной сложности могли бы смело затянуться на годы (если не на целое десятилетие).
Были у ракеты Степановых и врожденные недостатки – наводящаяся на контрастно темное пятно на фоне светлого неба, она могла применяться только днем при достаточно хорошей видимости. Против ночных бомбардировщиков (которые в 1930-ых представлялись едва ли не основной угрозой) она была бы бесполезна.
И все же… мог ли проект Степановых быть реализован в принципе? Я полагаю, что да. При достаточно хорошей организации работ (что было крупной проблемой советской инженерной деятельности), и урезании завышенных требований (вроде сверхзвуковой скорости) проект вполне можно было бы воплотить в металл.
Неуправляемые реактивные снаряды РС-82 на подвеске истребителя И-15
Скорее всего, это был бы твердотопливный снаряд, удерживаемый на курсе гироскопическим автопилотом, в работу которого вносились бы коррекции от фотоконтрастной головки самонаведения. Дальность действия осталась бы примерно той же, а вот скорость урезали бы до “высокой дозвуковой”, чтобы не ломать голову над непростыми вопросами работы воздушных рулей на сверхзвуке. В результате, советская авиация могла бы получить авиационный боеприпас, способный с приемлемой эффективностью уничтожать дневные бомбардировщики и транспортные самолеты – что существенно увеличило бы потери Люфтваффе.
ИСТОЧНИКИ
* «Приборы» инженера Майзеля — В. Котельников, «Авиация и Космонавтика» (2002, т.11)
* Реактивное вооружение советских ВВС 1930-1945 гг. — С.Н. Резниченко (2007)
* Самолеты-гиганты СССР — В. Р. Котельников (2009)
