книги / Проектная оценка параметров ракетного двигателя твердого топлива

«Поларис» ( UGM-27 “Polaris”) – «Полярная звезда» – амери-

канская двухступенчатая твердотопливная баллистическая ракета подводных лодок (БРПЛ), предназначенная для размещения на атомных подводных лодках (АПЛ). Первоначально БРПЛ «Поларис» размещалась на ПЛАРБ типа «Джордж Вашингтон». Начало испытаний – сентябрь 1958 г. Первый пуск ракеты «Поларис А-1» из-под воды был произведен 20 июля 1960 г. с АПЛ «Джордж Вашингтон» (SSBN-598), с глубины 20 м. 15 ноября 1960 г. БРПЛ «Поларис A-1» была принята на вооружение в США.

Ракета «Поларис А-1» состояла на вооружении пять лет (до середины 1960-х гг.), а затем была заменена на модифицированные ракеты с лучшими основными ТТХ (дальность, точность, забрасываемый вес, мощность и тип боевого оснащения), а с начала 1970-х гг. – на ракеты «Посейдон».

Согласно заключенному в декабре 1962 г. Пакту Нассау, США обязались поставить в Великобританию ядерные ракеты «Поларис» в обмен на передачу США в аренду базы для атомных подводных лодок в Holy Loch (близ Глазго). «Поларис» имела две последовательно расположенные ступени с РДТТ. Корпуса ступеней изготовлялись из жаропрочной нержавеющей ванадиевой стали марки АМЗ-256 с пределом текучести 160–170 кг/мм².

РДТТ первой ступени снаряжался смесевым топливом на основе перхлората аммония в качестве окислителя и горючего – полиуретана с алюминием, и присадками, улучшающими стабильность скорости горения, формование и хранение заряда. Удельный импульс двигателя первой ступени достигал 250 (кг·с)/кг (2453 м/с).

РДТТ второй ступени снаряжался смесевым топливом на основе перхлората аммония в качестве окислителя и двухосновного (нитроцеллюлоза/нитроглицерин) горючего с добавкой алюминия. Тяга двигателя составляла 4 т. Необходимая дальность полета обеспечивалась выбором момента отсечки тяги. Начиная с «Поларис А-2» корпус РДТТ второй ступени выполнен из стеклопластика на эпоксидной основе, что позволило снизить массу ступени.

61

Двигатели первой и второй ступеней имели по 4 сопловых устройства каждый. Управление вектором тяги осуществлялось гидроприводом, управляющим кольцевыми дефлекторами каждого сопла. Испытания такой системы управления вектором тяги показали, что даже при отклонении ракеты на 40 градусов от вертикальной оси при ее старте ракета способна компенсировать наклон и выйти на заданную траекторию. Сопла ракеты в состоянии хранения предохраняют вышибные пробки, которые при запуске двигателей автоматически удаляются из сопел избыточным давлением газов в камере сгорания.

Ракеты при пуске первоначально выбрасывались на поверхность воды из пусковых шахт АПЛ сжатым воздухом, затем, по мере перехода на модифицированные ракеты, пневматическую систему заменили на парогазовую систему выброса ракеты на поверхность воды при пуске. Проходя толщу воды при подводном пуске, ракета выходит на поверхность, имея скорость 50 м/с. Включение РДТТ первой ступени производится при инерционном подъеме ракеты на высоту 10 м от поверхности воды. Примерно на высоте 20 км отработанная первая ступень отделяется от ракеты при помощи пирозамков, после чего производится запуск РДТТ второй ступени и ракета продолжает набирать скорость до выработки топлива (или отсечки тяги) второй ступени.

Пуск ракеты в подводном положении производится после выравнивания давления воздуха в ракетной шахте с забортным давлением воды путем открывания специальных клапанов и заполнения шахты воздухом. На глубине 25 м это давление около 2,5 кгс/см². После уравнивания давления открывается прочная крышка ракетной шахты, но ракета остается в шахте, не заполненной водой, благодаря второй тонкой пластиковой крышке, установленной над ракетой. Непосредственно при старте под обтюратор шахты, на котором установлена ракета, подается сжатый воздух большого давления. Обтюратор начинает ускорять ракету, которая своей головной частью сбрасывает (выталкивает) пластиковую крышку и далее по инерции выходит в водное пространство, а затем в атмосферу, где на задан-

62

ной высоте производится включение РДТТ первой ступени. Интервал между пусками ракет в залпе – 1 мин.

Бортовая аппаратура управления, разработанная совместно фирмами «Дженерал Электрик» и «Хьюз», размещена в приборном отсеке, расположенном в средней части корпуса. Аппаратура управления включает в себя гиростабилизированную платформу с акселерометрами, программный автомат управления полетом с цифровой счетно-управляющей машиной, блок вспомогательной электроаппаратуры, электронные блоки сервоусилителей и серводвигателей, источники бортового электро- и пневмопитания и другие агрегаты. Во время полета ракета не могла корректироваться на траектории, а следовала курсом, заранее определяемым системой навигационной привязки. Аппаратура системы управления весит около 90 кг.

В головной части «Поларис А-2» впервые на БРПЛ был применен комплект средств преодоления противоракетной обороны (КСП ПРО), разрабатывавшийся Lockheed с 1961 г. под обозначением PX-1. В состав КСП ПРО входило 6 легких ложных целей и дипольных отражателей, применявшихся при полете головной части за пределами атмосферы и на переходном к атмосферному участку нисходящей ветви траектории, а также генераторы активных помех, работавшие и на начальной части атмосферного участка. Летные испытания в составе ракеты этот комплекс проходил в 1962 г., всего выполнено 12 пусков. ВВМС США в 1963–1964 гг. был поставлен 221 комплект PX-1. Тем не менее массово PX-1 не развертывался, им был оснащен только один боекомплект БРПЛ (16 ракет) одной из 14 ПЛАРБ, являвшихся носителями «Поларис A-2».

63

64

65

66

Аналог БРПЛ «Поларис» в СССР

Невозможность создания твердотопливной ракеты (лучшая отечественная твердотопливная ракета ПР-1, испытанная в Капустином Яре в 1959 г., имела дальность всего 60–70 км) вынудила СССР

начать создавать очередную жидкостную ракету. Новая советская ракета Р-13 по всем основным техническим показателям уступала созданной раньше нее американской БРПЛ «Поларис А-1». Особенно (в 3,7 раза) Р-13 уступала «Поларису» по дальности полета и в 2,2 раза уступала в точности попадания (круговому вероятному отклонению – КВО). Однако необходимо отметить, что головные части БРПЛ «Поларис А-1/А-2» типов W47-Y1 и W47-Y2 обладали большим количеством дефектов и из 1000 изготовленных боеголовок эксплуатировались не более 300, тогда как остальные находились на устранении обнаруженных неисправностей; на 1966 г. 75 % головных частей типа W47-Y2 были неработоспособны.

В отличие от «Полариса» Р-13 могла быть запущена только из надводного положения. Время предстартовой подготовки у Р-13 было более длительное, чем у «Поларис». В Р-13 применялись самовоспламеняющиеся компоненты топлива, поэтому с целью обеспечения пожарной безопасности и для снижения пожароопасности ракеты не заправлялись горючим, а находились на боевом дежурстве

вшахтах подводных лодок, заправленные только окислителем. Горючее для ракет располагалось в подводной лодке в отдельных цистернах вне прочного корпуса лодки и заправлялось в ракету только

впроцессе предпусковой подготовки, что неизбежно увеличивало время предпусковой подготовки Р-13 и уменьшало полезный объем лодки.

Разработка комплекса Д-6 с первой твердотопливной отечественной БРПЛ начата по Постановлению Совмина СССР № 1032-492 от 5 сентября 1958 г. и велась под те же самые тактико-технические требования, что предъявлялись и к комплексу Д-4 с ракетой Р-21. Боеголовка – ядерная моноблочная БЧ мощностью 0,3–1 Мт. Д-6 проектировался, но не испытывался. Смесевое топливо «Нейлон-С»

67

из перхлората аммония, фурфурольно-ацетоновой смолы, тиокола марки Т и нитрогуанидина требовало изучения, разработки и создания специализированных заводов. С топливом «Нейлон-С» проектировалось 5 вариантов БРПЛ, из которых вариант С имел дальность до 1100 км, а перспективный вариант – до 2500 км.

Сравнительные тактико-технические характеристики БРПЛ

68

«Посейдон» (UGM-73 “Poseidon C-3”)

«Посейдон» (UGM-73 “Poseidon C-3”) – американская баллис-

тическая ракета, размещаемая на подводных лодках. Это первая БРПЛ США, оснащенная разделяющейся головной частью с боевыми блоками индивидуального наведения (РГЧ ИН). Разработка ракетного комплекса началась в 1963 г. 3 августа 1970 г. успешно завершена серия летных испытаний, и 31 марта 1971 г. первый ракетоносец «Джеймс Мэдисон» заступил на боевое патрулирование с новыми ракетами на борту.

Программа производства 619 ракет UGM-73A «Посейдон» была завершена в 1975 г. Всего было развернуто 496 ракет на 31 подводном ракетоносце типов «Лафайет», «Джеймс Мэдисон» и «Бенджамин Франклин». Ракетная система «Посейдон C-3» состояла на

69

вооружении до 1996 г., когда последняя ракетная лодка была выведена из боевого состава в соответствии с положениями договора СНВ-1.

Принятая на вооружение в 1964 г. баллистическая ракета для подводных лодок (БРПЛ) «Поларис A-3» предназначалась для поражения незащищенных, в основном площадных, гражданских целей. Мощность ее трех боевых блоков по 200 кт и сравнительно низкая точность не позволяли ее использовать против защищенных военных целей. В 1961 г. фирма Lockheed в инициативном порядке провела проработку ряда вариантов усовершенствования ракеты. В 1962 г. она предложила Министерству обороны вариант, получивший обозначение A-3A. Для увеличения массы полезной нагрузки, а следовательно, и массы ракеты диаметр корпуса увеличивался с 1372 до 1676 мм. За счет увеличения энерговыделения трех разводимых боевых блоков до 600 кт или использования одного более мощного боевого блока с увеличенной дальностью предлагалось улучшить возможности поражения защищенных целей. Инициатива была отклонена министром обороны Макнамарой. Рост характеристик был сравнительно небольшим, а запрошенная цена в 1,6 млрд долл. на разработку и производство 368 ракет A-3A была признана чрезмерной.

Впервой половине 1962 г. департаментом специальных разработок ВМФ США – SPO (Special Project Office) начались проработки концепции следующего поколения БРПЛ. Для БРПЛ вопрос дальности не был столь критичным, как для МБР. Исходя из этого основным вопросом стал выбор типа полезной нагрузки, зависящего от типа поражаемых целей. В процессе проработки проект получил обозначение «Поларис B-3» и стало понятно, что придется использовать весь резерв объема пускового стакана, заложенный при разработке ПЛАРБ типа «Лафайет», и ракета будет иметь диаметр

1880 мм.

Вноябре 1962 г. планировалось, что будет осуществлена совместная с ВВС США разработка боевого блока Mk.12 и он будет использоваться для БРПЛ «Поларис В-3» и МБР «Минитмен-III».

70