НОВОЕ В ТЕХНОЛОГИЯХ РАКЕТОСТРОЕНИЯ

НОВОЕ В ТЕХНОЛОГИЯХ РАКЕТОСТРОЕНИЯ

Ракетное вооружение остается основой стратегических наступательных сил США. Это обусловлено, с одной стороны, достаточно высокой его эффективностью, а с другой — относительно низкой стоимостью по сравнению с остальными составляющими триады (стратегическими бомбардировщиками и атомными ракетными подводными лодками).

Свидетельством пристального внимания администрации США к ракетной технике стало принятие на вооружение в 1986 г. межконтинентальной ракеты MX в стационарном варианте базирования, проведение работ по подготовке к развертыванию 50 ракет этого типа на железнодорожных платформах, а также дальнейшее развитие программы по созданию мобильной малогабаритной межконтинентальной ракеты «Миджит-мен». Военный бюджет США, по-прежнему составляющий в 1990—1991 гг. около 300 млрд. долларов, предусматривает наращивание финансирования программ развития ракетного вооружения.

Состояние стратегического-ракетного вооружения в последние годы характеризовалось не только его количественным увеличением, но и повышением качественных параметров, таких, как боевая готовность, надежность, живучесть, точность попадания, мощность ядерных боевых зарядов.

Признано, что в области стратегических наступательных средств достигнут паритет с СССР. В этих условиях большую роль играют показатели эффективности и качества ракетного вооружения, уровень его боевых возможностей. Повышение их — прерогатива передовой фундаментальной науки и перспективных технологий.

Администрация США, стабилизируя и даже частично сокращая свои военные расходы, тем не менее не делает этого в отношении фундаментальных научных исследований и перспективных технологий. Уровень финансирования соответствующей программы может служить вполне объективным показателем ее важности. Судя по этому, в ближайшем будущем администрация и министерство обороны США главные усилия направят на достижение качественных изменений ракетного вооружения, поиск его новых функциональных возможностей.

Совершенствование ракетного вооружения направлено прежде всего на повышение его эффективности. Боевая эффективность стратегических ракет определяется прежде всего мощностью ядерного заряда и точностью попадания боевого блока в цель.

Необходимо отметить, что в американской печати практически не встречается сообщений о каких-либо новых разработках ядерных боевых зарядов. Считается вполне вероятным существенное сокращение ядерных испытаний, а впоследствии и полное их прекращение. Среди основных технологических проектов ядерные также отсутствуют. В настоящих условиях перспективы дальнейшего развития ядерных боевых зарядов весьма проблематичны. Повышение эффективности за счет увеличения числа боевых блоков в условиях ограничения стратегических вооружений практически невозможно. Поэтому ее повышение связывают с увеличением точности попадания и массы боевого блока, что в принципе эквивалентно увеличению его мощности.

Зарубежные специалисты считают, что достигнутая сейчас точность стрельбы баллистическими боевыми блоками близка к предельно возможной. Она характеризуется величиной кругового вероятного отклонения порядка нескольких десятков метров для современной ракеты MX с инерциальной системой управления. Более высокая точность достигнута только на блоках с самонаведением крылатых ракет, обладающих, однако, низкой скоростью движения у цели по сравнению с блоками МБР. Вероятно, до недавнего времени это было одним из основных препятствий для разработки блоков с самонаведением для этих ракет.

Имеются сообщения в иностранной печати о работах в США по созданию крылатой ракеты морского базирования с дальностью до 5000 км и ожидаемой точностью попадания 1 м. Обеспечивает ее лазерная система самонаведения, которая разрабатывалась в течение двух лет и уже прошла испытания. На конечном участке работы этой системы используется углекислотный лазер. Он может считаться достаточно отработанным, так как создавался в рамках программы СОИ, что свидетельствует об имеющемся заделе в создании системы наведения.

Устойчивость и высокая точность лазерного луча дают специалистам основания утверждать, что такая система наведения может быть использована и для перспективных МБР в середине 90-х гг. Однако проблемой остается преодоление лучом лазера плазмы, образующейся вокруг высокоскоростного блока при его движении в атмосфере.

Высокая точность сделает возможным поражение стационарных целей высокой инженерной защищенности блоками с зарядами известной сейчас мощности. При сокращении числа блоков на МБР возможна и замена ядерных боевых зарядов на обычные для нанесения ударов по некоторым группам целей.

Новые научные и конструкторские разработки в области боевого оснащения МБР способны привести к существенному увеличению эффективности стрельбы, характеризующейся, например, вероятностью поражения сильно защищенной цели при ядерном варианте оснащения. С другой стороны, по мнению зарубежных специалистов, замена ядерного оснащения неядерным практически не приведет к снижению эффективности из-за компенсации снижения мощности заряда повышением точности и массы блока. Такой подход может стать весьма актуальным в случае прекращения испытаний или запрещения ядерного оружия вообще.

Часть полезной массы блока с самонаведением приходится на элементы его системы управления и двигательную установку, корректирующую движение. Поэтому к их массово-габаритным и прочностным характеристикам предъявляются повышенные требования, для удовлетворения которых может рассматриваться ряд результатов, полученных в последнее время.

Так, фирмы США разрабатывают сверхминиатюрный инерциальный измерительный блок на трех гироскопах. Ожидается, что он будет иметь массу всего около 200 г и выдерживать перегрузки до 35 000 g. Этот блок может быть использован в системах самонаведения как на боевых блоках крылатых и баллистических ракет, так и на самонаводящихся снарядах в защитных эшелонах перспективной системы ПРО.

Определенные успехи достигнуты и в создании миниатюрных источников питания для бортовых потребителей. Уже имеются опытные образцы топливных батарей с массой около 6 кг, которые по своим выходным параметрам эквивалентны никель-кадмиевому аккумулятору с массой до 30 кг. Топливом для них являются водород и кислород в сжиженном состоянии. Ожидаемая выходная мощность этих источников составит 200—400 Вт. Небольшие габариты и масса, хорошо известные компоненты топлива и их дешевизна делают такие источники питания перспективными для применения в ракетной технике.

Вполне вероятно, что требования миниатюризации могут оказаться и не столь жесткими, так как в США, по сообщениям зарубежной печати, серьезно рассматриваются возможности применения антивещества для создания мощных источников энергии. При его использовании в ракетной технике ожидается существенное увеличение массы полезной нагрузки МБР.

Основную сложность в этих исследованиях составляют низкие темпы получения антивещества (около 10~7мг в год) и трудности с его длительным хранением. Отмечается, что эти проблемы в скором времени, возможно, и не будут решены технически, поскольку и получение и хранение антивещества требуют создания мощных электромагнитных ловушек для антипротонов.

Достаточным для применения в военных целях считается количество антивещества около 10 мг в год, что связано с существенным повышением годовых расходов на программу до величины 1,5 млрд. долларов в год по самым скромным оценкам. Реализация же ее откроет большие перспективы, поскольку при аннигиляции антивещества выделяется энергия, равная энергии 44 т тротила на 1 г вещества, что значительно больше, чем при течении термоядерной реакции. По оценкам американских специалистов, энергия антивещества может найти применение в ракетных двигателях, пучковом оружии, рентгеновских лазерах. Однако в ближайшие годы ожидать инженерной реализации двигательных установок ракет на антивеществе не представляется возможным.

Полным ходом идут работы в близком направлении, предусматривающем получение химических веществ с высокой энергетической плотностью. Добавление их в традиционные ракетные топлива позволило бы увеличить удельный импульс этих топлив в 2—4 раза. Эти вещества получают переводом электронов их атомов в возбужденные состояния с помощью лазерного луча. Для длительного хранения вещества с высокой плотностью энергии необходимо содержать в охлажденном состоянии, так как при нормальной температуре они очень неустойчивы. В качестве рабочих тел рассматриваются тетраводород, азид фтора и некоторые соединения азота.

Специалисты считают возможным создание двигательных установок, использующих такие вещества для МБР и носителей тяжелых платформ перспективной системы ПРО. Столь широкое применение и достаточно глубокие предварительные проработки, очевидно, в ближайшем будущем вызовут дополнительное финансирование и развертывание работ по этой тематике.

Энергомассовое совершенство МБР США, характеризующееся отношением массы полезной нагрузки к стартовой массе, в настоящее время составляет 3—4%. Использование антивещества или вещества с высокой плотностью энергии может повысить его, как минимум, на порядок. При заданной стартовой массе масса боевого оснащения ракеты в этом случае также увеличится почти на порядок, а масса одного боевого блока в 6—8 раз.

Приведенные данные должны рассматриваться как имеющие возможность реализации только в следующем столетии. В то же время имеются разработки со значительно более близкой перспективой. К ним ртносится так называемая концепция интегрированных ступеней ракет с двигателями на твердом топливе (РДТТ). Техническая сущность ее состоит в том, что форма сверхзвуковой части сопла двигателя должна соответствовать форме верхнего днища нижней ступени, имеющей обычную конструкцию, которая после выработки топлива отделяется и в работу включается РДТТ верхней ступени.

Наиболее существенными преимуществами интегрированных ступеней по сравнению со ступенями обычной конструкции зарубежные специалисты считают возможность сократить длину сопла и обойтись без переходных отсеков между ступенями, то позволит увеличить заполняемый топливом объем. В результате ракета с интегрированными ступенями будет иметь при равном объеме и дальности стрельбы выигрыш в стартовой массе на 20%, а в массе полезной выгрузки на 25— 30%. С другой стороны, при равной стартовой массе и массе полезной нагрузки возможно увеличение дальности стрельбы на 5% или сокращение длины ракеты на 20%, что позволит снизить затраты на ее изготовление. Кроме того, интегрированная ступень конструктивно проще ступени обычной конструкции, поскольку включает меньшее количество деталей, в частности подвижных узлов.

Управление вектором тяги может осуществляться за счет вдува продуктов сгорания топлива РДТТ в закритическую часть сопла. Предполагают, что в силу названных обстоятельств будет повышена и надежность ракеты.

Практическое использование перспективных технологий для МБР потребует от Пентагона значительно больших расходов. Так, на программу «Миджит-мен» в 1990 г. планируется израсходовать около 100 млн. долларов. Применение же в ней, например, антивещества или вещества с высокой плотностью энергии приведет к увеличению этой цифры на порядок.

Не менее важной проблемой видится и повышение надежности, живучести, боевой готовности МБР, связанное с последними работами в области микроэлектроники, лазерной техники и сверхпроводников.

Возможности применения лазерной техники в интересах разработки МБР разнообразны. Уже упоминалось об использовании углекислотных лазеров в системах самонаведения. В зарубежных источниках имеются сообщения о разработке оптиковолоконной системы запуска и регулирования процессов РДТТ различного назначения. Сигнал от лазера по оптиковолоконным линиям будет передаваться на устройства для воспламенения топлива, управления вектором тяги, отделения ступеней, управления полетом ступени разведения. Первые опытные образцы успешно прошли функциональные испытания и испытания на стойкость к воздействию высоких температур, давлений, поражающих факторов ядерного взрыва. С применением такой системы в штатных образцах повысится надежность двигателей, увеличится полезная масса топлива в общей массе, а в конечном счете улучшатся энергомассовые характеристики самой ракеты.

Достаточно хорошо проработанными считаются вопросы создания лазерных гироскопов. Достоинства их заключаются в том, что они миниатюрны, обладают высокими точностными характеристиками, надежны при длительной эксплуатации, а кроме того, сокращают время подготовки ракеты к пуску до нескольких секунд.

Современные американские технологии оказывают существенное влияние на характеристики электронно-вычислительной техники. Для МБР наиболее важны масса, размеры, быстродействие, надежность и стойкость к воздействию поражающих факторов бортовых цифровых вычислительных машин (БЦВМ). Даже при небольших габаритах современные ЭВМ уже имеют быстродействие порядка нескольких миллионов операций в секунду, а использование галлий-арсенидных кристаллов, позволило бы, по оценке специалистов, повысить его до 500 млн. операций в секунду. Создаваемые сейчас суперкристаллы с количеством рабочих элементов до 5 млн. единиц обеспечат создание в рамках одного кристалла нескольких резервных схем, которые будут действовать в случае отказа основных. Эта возможность микрорезервирования позволит увеличить надежность БЦВМ на суперкристаллах. Ожидается, что они смогут работать без отказов до 50 лет.

Электронно-вычислительная техника с высоким быстродействием обеспечит не только высокую точность стрельбы и оперативность при выборе цели, но и может реализовать принципиально новые схемы управления полетом ракет. На ее основе могут быть созданы системы управления типа «искусственный интеллект», возможности которых очень велики. Специалисты считают создание таких систем управления МБР вполне реальным делом в недалеком будущем.

Исследователи многих стран мира приступили к решению вопроса создания технологий, использующих эффект сверхпроводимости и скорейшего внедрения их в практику. Как известно, достоинства сверхпроводников заключаются в практически полном отсутствии потерь при протекании по ним электрического тока ‘и их способности отклоняться в магнитном поле. В 1987 г. благодаря серии исследований было достигнуто пороговое значение температуры сверхпроводящего материала, которое превысило температуру жидкого азота — этого недорогого и легко получаемого охладителя. В настоящее время разработаны соединения на керамической основе, обладающие сверхпроводимостью даже при температурах, близких к комнатным..

Для ракетного вооружения сверхпроводники могут найти применение в устройствах повышения быстродействия бортовых ЭВМ, их защиты от поражающих факторов ядерного взрыва, сокращения времени готовности к пуску, а также при разработке гироскопических приборов и средств мобильности для МБР. За последние три года на исследования по сверхпроводимости израсходовано около 150 млн. долларов. В новом финансовом году сокращений финансирования технологии сверхпроводников не предвидится.7

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
SQL - 30 | 0,681 сек. | 8.71 МБ