Подводные ракеты
Е.С. Шахиджанов, доктор технических наук, профессор, лауреат Ленинской премии
1959-1960 годы были характерны резко нарастающим изменением качественного состава военно-морских флотов основных государств мира. На флотах США, Англии, Франции и Советского Союза появились атомные ракетные и многоцелевые подводные лодки, которые стали основной ударной силой флотов.
Быстрый рост тактико-технических характеристик атомных подводных лодок (скорости, глубины погружения, дальности гидроакустического целеуказания и др.) привел к тому, что эффективность применявшегося ранее для уничтожения подводных лодок торпедного оружия и бомбометания стала недостаточной. Такое обстоятельство явилось толчком для создания нового вида противолодочного оружия, обеспечивающего резкое уменьшение времени доставки боевого заряда к цели, увеличение дальности и точности стрельбы.
Новым видом противолодочного оружия стали в 60-80-е годы комплексы противолодочных баллистических и крылатых ракет (ракето-торпед) и скоростных подводных ракет. На вооружение иностранных флотов были приняты баллистические ракеты класса “ПЛ-воздух-ПЛ” с атомным зарядом “Саброк” (США), крылатые ракеты класса “НК-воздух-ПЛ” с атомными зарядами и с боевыми частями в виде малогабаритных самонаводящихся торпед - “Асрок” (США), “Малафон” (Франция), “Икара” (Англия).
Для обеспечения необходимого паритета в противолодочном вооружении атомных подводных лодок ВМФ СССР с атомными подводными лодками ВМС США и стран НАТО была поставлена задача срочного создания отечественных ракетных комплексов, аналогичных зарубежным, но превосходящих их по тактико-техническим характеристикам.
Для этого в кратчайшие сроки на базе отечественной науки и передовой технологии необходимо было решить сложнейшие проблемы создания высокоэффективных ракетных двигателей, высокоточных навигационных систем и систем управления и наведения, а также проблемы подводного старта и др.
Отечественными учеными, конструкторами, коллективами НИИВМФ и промышленности и ведущими производственными коллективами промышленности эти проблемы уже в 60-х годах были успешно решены.
Начало положило создание в 1968г. неуправляемой баллистической ракеты класса “НК-воздух-ПЛ” с ракетным двигателем на твердом топливе научно-производственным коллективом под руководством лауреата Ленинской и Государственной премий Н.П.Мазурова.
Следующим шагом стало принятие на вооружение ВМФ в 1969г. твердотопливной баллистической автономно-управляемой ракеты класса “ПЛ-воздух-ПЛ”. Она создана коллективом, руководимым профессором, лауреатом Ленинской и Государственной премий Л.В.Люльевым, а ее инерциальные системы управления — коллективом, который возглавлял лауреат Ленинской и Государственной премий А.С.Абрамов. Создание этой ракеты проходило в тесной творческой связи с решением научных проблем по разработке систем управления и боевых информационно-управляющих систем автоматизированных атомных подводных лодок, которыми руководил академик В.А.Трапезников.
Позднее в 1973г. была создана первая отечественная телеуправляемая крылатая ракета класса “НК-воздух-ПЛ”, над которой работали коллективы под руководством лауреата Ленинской и Государственной премий Г.Н.Волгина.
Создание баллистических и крылатых противолодочных ракет было выполнено исключительно на базе российских научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок с применением в управляющих системах отечественной элементной базы. При этом было обеспечено не только достижение паритета в противолодочном оружии с зарубежными флотами, но и существенное улучшение тактико-технических характеристик ракет по сравнению с зарубежными аналогами в части дальности и точности стрельбы, применения в качестве боевой части малогабаритных самонаводящихся торпед и др. Был создан научно-технический задел для продолжающегося дальнейшего развития перспективных отечественных баллистических и крылатых ракет.
Одновременно во всех развитых странах интенсивно проводились работы по совершенствованию торпедного оружия, что привело к значительному увеличению дальности хода и усовершенствованию акустических головок самонаведения. Однако эти достижения в значительной степени обесценивались все возрастающей скоростью подводных лодок, в то время как скорость движения новых поколений торпед практически не могла быть увеличена в силу принципиальных физических ограничений движения тел в воде в режиме сплошного обтекания.
В 50-70-х годах в Советском Союзе впервые в мире создан принципиально новый вид оружия, не имеющий аналогов и прототипов за рубежом, - скоростные подводные кавитирующие ракеты. Его новизна заключается в движении под водой в режиме развитой кавитации (отрывного обтекания), когда основная часть корпуса ракеты охвачена парогазовой полостью-каверной. При этом резко снижается гидродинамическое сопротивление и достигается высокая скорость подводного движения ракеты, в 3-5 раз превышающая скорость обычных торпед, движущихся в режиме сплошного (безотрывного) обтекания. Достижения в области высокоскоростного подводного движения ракет прежде всего обусловлены фундаментальными исследованиями неуправляемого движения тел в режиме развитой кавитации, взаимодействия реактивной струи (газовой, газожидкостной, водяной) с каверной, длительного устойчивого управляемого движения при кавитационном обтекании тела.
Эти работы были начаты еще в конце 40-х годов в филиале ЦАГИ под руководством академика Л.И.Седова, учеными ВМФ, в том числе Г.В.Логвиновичем, который возглавил научное руководство разработкой теории и прикладных вопросов гидродинамики развитых кавитационных течений применительно к кавитирующим ракетам.
При создании и разработке скоростных подводных ракет отечественными учеными и конструкторами были найдены уникальные теоретические, экспериментальные и конструкторские решения прежде всего по обоснованию гидродинамических схем кавитирующих ракет с подводными органами управления изменяемой геометрии, выполняющими функции образования каверны и управления движением ракеты на участках сплошного, смешанного и кавитационного обтекания.
Для достижения высоких технических характеристик ракет, имеющих скорости движения под водой свыше 100м/с (200уз.), необходимо обеспечить не только многократное снижение сопротивления движению, но и создание высокоэффективного реактивного двигателя (энергосиловой установки) на экологически чистом, безопасном в эксплуатации энергоемком топливе, а также системы управления, органов управления и стабилизации.
Наиболее полно отвечал всем требованиям в качестве энергосиловой установки прямоточный гидрореактивный двигатель на гидрореагирующем топливе. Удельный импульс такого двигателя в 2,5-3 раза выше, чем у известных ракетных двигателей: за счет использования забортной воды в качестве рабочего тела и окислителя, а в качестве топлива - гидрореагирующих металлов.
Работы по созданию такого уникального двигателя были начаты в 60-х годах по инициативе и под руководством лауреата Государственной премии М.С.Меркулова и завершены в 70-х годах под руководством лауреата Ленинской премии Е.Д.Ракова. Одновременно для этого двигателя разрабатывались единственные в своем роде твердые гидрореагирующие топлива на основе легких металлов, а также конструкция зарядов большой массы и технология их изготовления. Под руководством лауреата Ленинской премии И.М.Сафонова была создана автономная система управления, имеющая переменную структуру и использующая принципиально новый способ управления подводным ходом ракеты по глубине, обусловленный наличием каверны.
При движении ракеты со скоростью 200уз и более возникают значительные гидродинамические нагрузки на ее корпус, вызывающие, в свою очередь, вибрационные нагрузки на элементы конструкции корпуса и ее аппаратуру управления.
Под руководством главного конструктора Е.Д.Ракова были разработаны методы проектирования и конструирования элементов ракеты с учетом действующих факторов. Уже к концу 50-х годов результаты исследований позволили принять научно обоснованное решение о создании скоростной подводной кавитирующей ракеты при авторитетной поддержке Главкома ВМФ Адмирала Флота Советского Союза С.Г.Горшкова, академиков А.П.Александрова, В.Н.Трапезникова и вице-адмирала Б.Д.Костыгова.
На основе ряда последовательных научно-исследовательских работ, проведенных институтами ВМФ и промышленности при участии Академии наук СССР, был осуществлен переход к большой опытно-конструкторской работе по созданию первого боевого образца скоростной подводной кавитирующей ракеты “Шквал” класса “ПЛ-вода-ПЛ”, “ПЛ-вода-воздух-НК”. Создание подводной скоростной ракеты потребовало освоения новых материалов, технологий, уникального оборудования, создания новых производств и объединения усилий многих предприятий различных отраслей промышленности. Общее руководство осуществляли министр СССР В.В.Бахирев и его заместитель Д.П.Медведев. Эта опытно-конструкторская работа была успешно завершена в 1977г. коллективом под руководством Е.Д.Ракова. Научным руководителем разработки являлся академик АНУССР лауреат Ленинской премии Г.В.Логвинович. В работе принимал активное участие большой коллектив ученых и специалистов предприятий промышленности и институтов ВМФ, в том числе лауреаты Ленинской премии Ю.В.Фадеев и Ю.Г.Ильин, лауреаты Государственной премии Г.В.Уваров и В.П.Ивашков, М.П.Лисичко, В.Г.Горячко, П.Ф.Бреус, Г.С.Хорсун, Г.М.Акопов и многие другие.
Создание первой в мире кавитирующей скоростной подводной ракеты явилось большим достижением российской науки и техники и в научно-техническом плане открыло путь к дальнейшему созданию перспективных образцов подводного оружия этого типа с высокими тактико-техническими данными.
Кавитирующие подводные ракеты имеют высокую боевую эффективность поражения цели за счет большой подводной скорости, обеспечивающей минимальное время доставки боевой части к цели. Полностью подводная траектория скоростных подводных ракет класса “ПЛ-вода-ПЛ” затрудняет противодействие им со стороны противника и позволяет использовать их подо льдами Арктики, т.е. сохраняет положительное качество обычных торпед. Использование ракет “Шквал” существенно повышает боевую эффективность ракетно-торпедного вооружения ВМФ.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.navy.ru/