Цельтесь с помощью джойстика. Управляемая ракета класса «воздух-воздух» X-4. Часть 1
Содержание:
Предисловие редакции: Ракеты Kramer X-4 окружает множество легенд. Фотографии ракет, подвешенных под крыльями истребителей Fw 190, позволили сделать вывод о применении совершенно нового специального бортового оружия. Но насколько далеко продвинулась разработка этого футуристического оружия? Об истории создания управляемых ракет X-4 рассказывает Манфред Гриль (Manfred Griehl).
Ракеты существуют уже очень много времени. Автором, как это часто бывает, был китайский изобретатель, который первым создал снаряды, приводимые в действие черным порохом. Переход к использованию в военных целях был близок. В 1804 году появились боевые ракеты. Три года спустя Копенгаген был обстрелян и подожжен десятками тысяч ракет. Во время Первой мировой войны воздушные шары сбивались с помощью пороховых ракет. Развитие ракетной техники в Германии шло особенно быстрыми темпами. В 1934 году появились первые твердотопливные ракеты – Rauchzylinder. Стабилизация этих ракет в полете осуществлялась вращением, но их рассеивание было слишком велико.
Имперское министерство авиации (Reichsluftfahrtministerium – RLM) искало гораздо более эффективные средства воздушного боя, которые могли бы гарантированно уничтожить любую цель. Однако спецификации RLM часто менялись, и одни требования сменялись другими. В начале 1942 года д-р техн. наук Макс Крамер (Dr.-Ing. Max Kramer) Немецкого научно-исследовательского авиационного института (Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt – DVL) в сотрудничестве с компанией Ruhrstahl AG приступил к решению этой проблемы. Он разработал легкую управляемую ракету класса «воздух-воздух» Kramer X-4. Ракета, спроектированная как летательный аппарат с крестообразными несущими поверхностями, также имела крестообразное хвостовое оперение с вибрирующими турбулизирующими кромками, предназначенными для обеспечения большей устойчивости в полете. В глазах высшего командования немецких ВВС это оружие должно было произвести революцию в воздушной войне в небе Германии. Применение нового оружия представлялось очень простым: пилот сначала разворачивает свой истребитель в группы бомбардировщиков и таким образом наводил свои X-4 в приблизительном направлении в сторону противника. Затем ракета X-4 покидала узел подвески ETC 70. После срабатывания цепи зажигания давление в камере сгорания жидкостного ракетного двигателя резко возрастала до 30 атмосфер и создавала реактивную тягу. Осветительные патроны, установленные на законцовках несущих поверхностей, начинают гореть, показывая пилоту местоположение ракеты, которая вращается вокруг своей оси с частотой один оборот в секунду. Проводы управления разматываются с двух катушек, прикрепленных к законцовкам крыла. Для удержания ракеты X-4 в устойчивом полетном положении компенсирующее устройство сглаживает передаваемые управляющие импульсы.
Эти импульсы передаются из кабины пилота. В передней части приборной панели прикреплена миниатюрная ручка устройства передачи команд управления Knirps. С помощью этой ручки, напоминающей современный джойстик, пилот передает управляющие сигналы, необходимые корректировки курса ракеты. При этом другой рукой пилот должен был удерживать свой самолет в направлении цели. Через передатчик FuG 510 Düsseldorf ракета с помощью тонкой проволоки получает все необходимые команды управления, поступающие на приёмник, радиоаппаратуру FuG 238 Detmold, которая почти одновременно управляет отклоняющимися поверхностями ракеты. Непосредственно перед достижением цели акустическая головка самонаведения Dogge гарантирует, что ракета X-4, до этого управляемая методом удержания цели на линии визирования, в последнюю секунду не промахнется по бомбардировщику. На расстоянии до семи метров от авиационных двигателей воздушной цели акустический неконтактный взрыватель Meise приводит в действие боевую часть, расположенную в носовой части ракеты X-4. Наземные испытания показали, что даже на расстоянии около 15 метров можно было ожидать значительных повреждений планера самолета противника.
Но это теория. Сначала нужно было преодолеть все бюрократические барьеры. Для этого необходимо было подготовить подробное описание конструкции проекта, а также изготовить полноразмерный макет проектируемой управляемой ракеты воздушного боя. После того, как конструкция ракеты X-4 понравилась чрезмерно критичным представителям Технического управления (Technischen Amtes – TA) RLM, разработка ракеты пошла своим ходом. Хотя 5 июня 1943 года в RLM разрабатываемой ракете было присвоено официальное обозначение 8-344, она по-прежнему называлась Х-4.
Ракета класса «воздух-воздух» должна была обладать чрезвычайно передовой конструкцией и при этом быть очень простой в производстве. В носовой части ракеты X-4 размещалась боевая часть массой 20 кг, которой, как справедливо полагалось, было вполне достаточно для уничтожения любого из крупных бомбардировщиков, которые в 1944 году действовали в военно-воздушных силах стран антигитлеровской коалиции. Центральная часть двухметровой ракеты использовалась для крепления четырех крестообразных несущих поверхностей, имевших угол стреловидности 30 градусов и изготавливавшихся из фанеры. Размах крыла составлял 0,75 метра. На двух из четырех законцовках крестообразных несущих поверхностей крепились осветительные патроны длиной 18 сантиметров. На двух других законцовках были установлены контейнеры с тонкими проводами управления. Гирополукомпас и аккумуляторная батарея располагались между двумя отдельными топливопроводами. Камера сгорания удерживалась на месте тремя стержнями и снабжалась топливом с помощью двух трубопроводов. Масса управляемой ракеты составляла около 60 кг. Из них на двигатель приходилось около 14,5 килограммов, а на топливо – 8,5 килограммов. Скорость схода ракеты с направляющих узла подвески в основном составляла 180 м/с (650 км/ч), максимально допустимая начальная скорость составляла 320 м/с (1150 км/ч). Для предстоящего боевого применения ракеты предполагалось, что дальность стрельбы составит от 2000 до 3000 метров. Однако до боевого применения было еще далеко.
Маленький двигатель, большая опасность
Хотя разработка ракетного двигателя на двухкомпонентном топливе не была невозможной задачей для инженеров компании BMW (команда разработчиков обладала большим опытом в этой области), неудачи были неизбежны. В компоненте, масса которого составляла около 17 килограммов, также размещались два баллона со сжатым воздухом, которые были окружены 16 витками трубы диаметром 2 сантиметра (заполнена ракетным топливом [R-Stoff] – смесью 57% ксилидина H₂N-C₆H₃(CH₃)₂ и 43% N(CH₂CH₃)₃ триэтиламина [массовые доли]) и 17 витками трубы диаметром 3 сантиметра (заполнена окислителем [S-Stoff] – смесью азотной кислоты с 4% хлорного железа). После того как разработка ракетного двигателя в DVL шла медленными темпами, с января 1943 года разработку двигателя взяла на себя компания BMW. Под обозначением BMW P 3378 на заводе компании в мюнхенском районе Аллах (Allach) был разработан первый мощный ракетный двигатель, который первоначально развивал тягу от 110 до 130 кгс, а затем даже 140 кгс. Однако этому ракетному двигателю потребовалось крайне опасное специальное топливо. Так, в частности, используемая азотная кислота воздействовала на трубопроводы, ведущие к камере сгорания. Потребовалось несколько попыток, прежде чем специалистам компании BMW удалось найти устойчивые к кислоте материалы. В итоге новый силовой агрегат BMW P 3378 получил обозначение RLM 109-548. Ракеты X-4 опытной производственной партии, последовавшая вслед за прототипами, уже развивали постоянную среднюю тягу 140 кгс в течение более 22 секунд.
Прогресс в разработке ракетного двигателя достигался дорогой ценой. Во время испытаний произошло множество отказов и взрывов. Поскольку специальные виды топлива, несмотря на все необходимые меры предосторожности, неоднократно демонстрировали свою опасность в обращении, специалисты DVL предложили оснастить ракету X-4 твердотопливным двигателем. Подходящим был признан ракетный двигатель Шмиддинга 109-603. Инженеры, которым была поручена задача смены двигателя, сделали ставку на спрессованную смесь порохового заряда и дигликолевого порошка и оптимистично рассчитывали на постоянную тягу 150 кгс. Однако количества твердого топлива, которым можно заменить жидкостный ракетный двигатель, быть достаточно для продолжительности горения только в течение 8 секунд. В этом случае дальность стрельбы будет значительно меньше 3000 метров.
В компании BMW также не сидели без дела. Её специалисты в меру своих возможностей предприняли попытку максимально улучшить имевшийся жидкостный ракетный двигатель, который иногда был склонен к сбоям. Хотя в топливе практически ничего не изменилось, эксплуатационная надежность была оптимизирована, а мощность постоянной тяги была увеличена до 150 кгс. В компании BMW полагали, что благодаря новым окислителю Salbeik и ракетному топливу Tonka 250 их ЖРД полностью соответствует требованиям военных. Доработкой руководил дипломированный инженер Циглер (Dipl.-Ing. Ziegler), который работал в BMW в отделе д-р техн. наук Зборовски (Dr.-Ing. Zborowski). Также в ходе доработки Циглеру удалось разрешить множество частных, но тем не менее важных проблем.
Особенно интересной была система запуска двигателя. С помощью двух пуль малого калибра пробивалась мембраны, которые предназначались для защиты от непреднамеренного соединения двух гиперголических веществ (т.е. двух самовоспламеняющихся при соединении компонентов ракетного топлива). Воздух, сжатый под давлением 120 атмосфер, выпускался из баллона и за долю секунды пробивал еще одну защитную мембрану и открывал изготовленные из легкого сплава резервуары высокого давления. Это в свою очередь приводило к разрыву мембраны перед камерой сгорания. Примерно 4,1 частей окислителя соединялись с 1 частью ракетного топлива, в результате чего сама собой начиналась реакция двух веществ. Наземные испытания показали, что при максимальной продолжительности горения 35 секунд начальная тяга вскоре падала с максимальных 150 кгс до 35 кгс. Несмотря на то, что незадолго до окончания войны двигатель удалось довести конструкцию двигателя до запуска в серийное производство, которое, впрочем, так и не началось в виду отсутствия необходимых высококачественных материалов.
В марте 1945 года команда разработчиков была усилена доктором Любке (Dr. Lübke) и несколькими сотрудниками компании Siemens-Schuckert-Werke (SSW), но в условиях жесточайшей нехватки времени они не смогли сотворить чудо. Тем временем проводившиеся в Карлсхагене (Karlshagen) испытания усовершенствованного ЖРД компании BMW шли медленно, поскольку временами не хватало необходимого персонала. Вскоре от испытательных стендов пришлось окончательно отказаться, поскольку войска союзников продвигались быстрее, чем предполагалось.
Несмотря на то, что конструкция планера, ракетный двигатель и боевая часть считались почти готовыми к серийному производству еще к началу 1945 года, технические проблемы запланированных для установки на X-4 неконтактных взрывателей были труднопреодолимыми. Команда разработчиков неоднократно выходила за рамки своих возможностей, особенно в отношении головки самонаведения Dogge. Система включала в себя два кварцевых микрофонных зонда нового типа. Зачастую обнаруженные шумовые помехи приводили к выходу головки из строя. Трудности с электрическими цепями также способствовали значительному увеличению времени разработки.
Головки самонаведения Dogge и взрыватели Meise ракеты X-4
Поскольку доведение акустической головки самонаведения Dogge до работоспособного состояния столкнулась с рядом проблем, летом 1944 года производство первой серии ракет X-4 началось без неконтактного взрывателя. Несмотря на то, что до готовности головки самонаведения Dogge, разработку которой вел доктор Бенеке (Dr. Benecke) из компании Telefunken, было еще очень далеко, она была включена в номенклатуру экстренной программы от 31 января 1945 года. В качестве меры предосторожности сотрудники управления вооружений (Rüstungsstab; структура, входящая в состав Имперского министерства вооружений [Reichsministerium für Bewaffnung und Munition – RMBuM]) заказали 20000 головок самонаведения, которые должны были быть изготовлены и поставлены в течение нескольких месяцев. Однако фактические производственные возможности были более чем ограничены, и лишь несколько образцов были доставлены в испытательный центр в Карлсхагене. Это также относилось к новому неконтактному детонатору Meise, который был воплощен в металле только в виде трех прототипов. Несмотря на то, что исследовательский центр Имперской почты, специалисты которого хорошо разбирались в этой области, взялся за разработку дистанционного взрывателя, до самого окончания войны темпы разработки были низкими. В начале апреля 1945 года работы пришлось остановить. Специалисты спасались бегством от танков союзников, в результате чего их работы оказались разрозненными.
В начале 1945 года все работы, связанные с усовершенствованием предыдущего варианта боевой части были особо актуальными. После того, как стало ясно, что скорого появления неконтактных взрывателей Meise ожидать не стоит, стала планироваться установка на ракету ударных взрывателей различного типа. Первоначально боевая часть длиной 45 сантиметров имела толщину стенок в один сантиметр, за которой скрывалось бризантное взрывчатое вещество особо большой мощности. Масса боевой части вместе с обтекателем составляла 20 килограмм, но позднее она была заменена на боевую часть из пластической взрывчатки «ниполит» массой 24 килограмма. Это взрывчатое вещество было разработано д-ром техн. Наук фон Холтом (Dr.-Ing. von Holt) из компании Westfälischen Anhaitinischen Sprengstoff Actien-Gesellschaft (WASAG). Эта дьявольская штуковина наверняка убили бы даже такой четырехмоторный бомбардировщик как B-29. Однако постоянная нехватка взрывчатых веществ, которую с конца 1944 года испытывала Германия, наложила жесткие ограничения на серийное производство боевых частей ракет.
Во второй части статьи вы узнаете, как в суматохе последних недель войны начались испытания управляемого оружия и как в конечном итоге самая совершенная на тот момент ракета класса «воздух-воздух» была использована против танков.
подвеска ракеты класса «воздух-воздух» X-4 под консолью крыла Fw 190 A-8, летные характеристики которого первоначально были испытаны компанией Focke-Wulf с двумя безмоторными ракетами X-4. Снимок EADS
чертёж управляемой ракеты X-4 A-1, отличавшейся от первых образцов упрощенным взрывателем. Чертеж ВВС США
технический паспорт управляемой ракеты класса «воздух-воздух» X-4 производства компании Ruhrstahl AG. Архив LAG
центральная часть корпуса ракеты X-4 с показанными крупным планом двигателем и линиями подачи топлива. Снимок MTU
один из двух истребителей Fw 190 A-8, оснащенных узлами подвески и запуска ракет X-4. Снимок EADS
устройство передачи команд управления Knirps на приборной доске истребителя Fw 190 A-8. Снимок EADS
несмотря на плохое качество снимка на нем хорошо показано крепление ракеты X-4 под фюзеляжем Ju 88. Архив Nowarra
источник: Manfred Griehl «Nittels Joystick ins Ziel. Steuerbare Jägerrakete X-4 (Teil 1)» «Flugzeug Classic» 2008-10, Seiten 50-53
перевод впервые опубликован – https://vk.com/@710541705-celtes-s-pomoschu-dzhoistika-upravlyaemaya-raketa-x-4-01
