Исторические предпосылки к созданию межконтинентальных крылатых ракет
Выступая в марте с.г. с Посланием Федеральному собранию, президент РФ Владимир Путин впервые упомянул о межконтинентальной ракете, оснащенной ядерным двигателем. Позже она получила название "Буревестник".
Ракета способна поразить любую точку земного шара, подлетев к ней с любой стороны. При необходимости она может находиться в полете несколько дней. Видимо, ракета может быть запущена в "угрожаемый период", а в случае разрешения кризиса дипломатическим путем полностью или хотя бы частично возвращена домой.
"БУРЯ" И "БУРАН"
Как говорят, новое - это хорошо забытое старое. Первые проекты межконтинентальных крылатых ракет (МКР) появились в СССР и США уже в конце 1940-х – начале 1950-х годов.
В СССР разработка крылатых ракет с прямоточным воздушно-реактивным двигателем (ПВРД) была начата в конце 1940-х годов. Уже в 1951 году в ОКБ-1 под руководством Сергея Королева был разработан аванпроект двухступенчатой крылатой ракеты с дальностью 1300 км. Схема ракеты – классическая для баллистических ракет: внизу – первая ступень, сверху – вторая ступень. Принципиальной же разницей было то, что первая ступень оснащалась однокамерным азотно-кислотно-поршневым жидкостным реактивным двигателем (ЖРД), а вторая – ПВРД.
В феврале 1953 года в ОКБ-1 началось проектирование крылатой ракеты с дальностью 8 тыс. км.
Однако ОКБ-1 было слишком занято работами над баллистическими ракетами, да и Королев не слишком одобрительно относился к "крылаткам". Результатом этого стало Постановление Совета Министров СССР от 20 мая 1954 года № 957-409 о передаче работ по стратегическим крылатым ракетам Министерству авиационной промышленности.
Межконтинентальная крылатая ракета разрабатывалась в двух вариантах. Более легкую (весом 60 т) делал Семен Лавочкин в ОКБ-301, а более тяжелую (весом около 152 т) – Владимир Мясищев в ОКБ-23. Научным руководителем обоих проектов был назначен Мстислав Келдыш.
Крылатая ракета Лавочкина получила название "Буря" и индекс "350", а крылатая ракета Мясищева – "Буран". Кроме того, "Буран" имел заводской индекс "40", его стартовая ступень – индекс "41", а маршевая – "42". Обе ракеты имели сходные конструктивные схемы и были двухступенчатыми. Треугольное крыло маршевой ступени имело стреловидность 70 градусов с прямой задней кромкой. Сравнительно тонкое крыло было "пустым", то есть не заливалось топливом.
Для обоих аппаратов сверхзвуковые ПВРД разрабатывались в ОКБ-670 Михаила Бондарюка. Жидкостные двигатели стартовой ступени "Бурана" делало ОКБ-456 Валентина Глушко, а для "Бури" – ОКБ Алексея Исаева.
Впервые в истории управляемых ракет в стратегической крылатой ракете была применена автономная система управления с астрокоррекцией. Суть последней заключается в том, что специальная оптическая система автоматически находит две определенные звезды, а затем автоматически следит за ними. Таким образом, постоянно производится замер "высоты" звезды над горизонтом и на карте строится так называемая окружность равных высот. Пересечение таких окружностей для двух звезд дает точное положение ракеты в данный момент. Далее данные передаются автопилоту, который производит коррекцию курса ракеты, а по достижении географического места цели переводит ракету в пикирование. Ракеты с системой астрокоррекции должны лететь на максимальной высоте, насколько позволяют возможности воздушно-реактивного двигателя. На высоте 18–25 км звезды днем видны так же ярко, как и ночью, и система астрокоррекции может работать круглосуточно независимо от погодных условий.
В маршевом режиме "Буря" летела со скоростью 3М на высоте 25 км.
МКР "Буря" стартовала вертикально непосредственно со стрелы установщика специального пускового устройства на железнодорожной платформе. После старта ракета разгонялась ускорителями до скорости 3М и достигала необходимой высоты.
Первые 50 с полета управление ракетой осуществлялось с помощью газовых рулей. Через 50 с, когда ракета набирала достаточную скорость и могла управляться аэродинамическими рулями, газовые рули отстреливались. На 80-й секунде полета начинал работать прямоточный маршевый двигатель, а "боковушки" отстреливались.
В конце августа 1954 года был закончен эскизный проект межконтинентальной крылатой ракеты "Буря". В ноябре 1956 года закончилась отработка двигателя РД-12У. В 1956 году начались наземные испытания опытного образца "Бури". Параллельно на двух заводах – № 301 в г. Химки и № 18 в Куйбышеве – была запущена в производство первая серия ракет для летных испытаний. Всего было изготовлено 19 ракет.
22 мая 1958 года начались испытания "Бури" с маршевой ступенью. 23 марта 1960 года состоялся 18-й пуск по "большой трассе" Владимировка (Астраханская область) – мыс Озерный (Камчатка). Ракета совершила полет по трассе на 6500 км за 2 часа 4 минуты на высоте 18–24,5 км с заданной скоростью 3,2–3,15М.
Официальной причиной прекращения работ стала излишняя "прожорливость" прямоточного двигателя конструкции Бондарюка. Главной же причиной стали успехи проектирования межконтинентальных баллистических ракет (МБР) в конструкторских бюро Михаила Янгеля и Владимира Челомея.
5 февраля 1960 года вышло Постановление Совмина СССР о прекращении работ по основному варианту МКР "Буря". Осталось, правда, несколько небоевых вариантов использования "Бури", в том числе как мишени для зенитных ракет комплекса "Даль".
Запуск крылатой ракеты "Буран" производился с помощью четырех стартовых ускорителей с ЖРД разработки ОКБ-456 В.П. Глушко. "Буран" стартовал до высоты 18–20 км и разгонялся до скорости 3М. После этого производился сброс отработавших ускорителей и включался ПВРД.
Подобно "Буре", ракета "Буран" при подлете к цели начинала пикировать, и от нее отделялась головная часть ("центральное тело") с ядерным зарядом. Это повысило точность попадания в цель и снизило уязвимость боевой части (БЧ) от действия средств ПВО противника.
Летные испытания "Бурана" планировались на август 1957 года на полигоне Капустин Яр, но затем срок был перенесен. А в ноябре 1957 года последовал приказ сверху – прекратить все работы по теме "40".
"СНАРК" И "НАВАХО"
По той же схеме создавались крылатые ракеты большой дальности и в США. Разница лишь в том, что в СССР пропустили этап создания дозвуковой крылатой ракеты с обычным воздушно-реактивным двигателем и сразу перешли к прямоточным двигателям.
Межконтинентальная дозвуковая крылатая ракета с турбореактивным двигателем SM-62 "Снарк" начала разрабатываться в 1947 году фирмой Northrop. Внешне ракета была похожа на реактивный истребитель со стреловидным крылом с углом стреловидности 45 градусов.
Старт ракеты происходил с пусковой установки, имевшей небольшой угол наклона к горизонту. Для взлета использовались два пороховых ускорителя, работавшие в течение 4 секунд. В хвостовой части ракеты размещался маршевый турбореактивный двигатель J-57 фирмы Pratt & Whitney, обеспечивавший дозвуковую скорость полета.
Я называю ракету "Снарком", но первоначально, в 1947–1951 годах, ее именовали SSM-A-3, с 1951 по 1955 год – В-62, а далее – SM-62.
Обратим внимание на бомбардировочный индекс В-62: в те времена ракеты называли "беспилотным бомбардировщиком". Кстати, в СССР до 30 октября 1959 года крылатые ракеты именовались самолетами-снарядами.
По проекту "Снарк" должен был лететь на высоте до 15,3 км и на дальность до 10,2 тыс. км. Ядерная боевая часть W39 имела мощность 3,3 Мт.
"Снарк" летал почти с той же скоростью, что и современный ему стратегический бомбардировщик В-52. При необходимости он мог совершить до восьми поворотов (противозенитных маневров), но все их надо было заложить в систему бортового управления до старта. При необходимости SM-62 можно было вернуть и даже посадить на брюхо на идеально ровной взлетно-посадочной полосе (ВПП). Но в отличие от В-52 ракета не могла маневрировать, ставить активные и пассивные помехи радиолокаторам ПВО и использовать кормовую артиллерийскую установку. Зато цена "Снарка" была в 20 раз меньше цены В-52.
При полете с автопилотом на полную дальность круговое вероятное отклонение (КВО) "Снарка" составляло около 20 км, что было неприемлемо даже при наличии термоядерного заряда. Поэтому, как и советские ракеты, "Снарк" был оснащен системой астрокоррекции, которая теоретически должна была обеспечивать КВО 2,4 км. Однако на испытаниях лучшее КВО составило 7,5 км.
Летные испытания "Снарка" велись с 1951 по 1961 год. А в январе 1958 года 702-е авиационное крыло, имевшее на вооружении 36 ракет "Снарк", было введено в состав ВВС США. Фактически же на боевом дежурстве "Снарк" состоял первые восемь месяцев 1961 года.
В июне 1961 года президент Кеннеди приказал снять с вооружения SM-62, назвав комплекс "анахронизмом".
Параллельно со "Снарком" создавалась и крылатая ракета с ПВРД, который на высоте 18–25 км мог развивать скорость, в три раза превышающую звуковую. Но прямоточный двигатель мог работать только при большой скорости полета, поэтому крылатой ракете нужна была разгонная ступень. Таким образом, крылатая ракета с ПВРД представляет баллистическую ракету с жидкостно-реактивным двигателем в качестве первой ступени и крылатую ракету в качестве второй ступени. К такой схеме стратегической крылатой ракеты почти одновременно пришли конструкторы США и СССР.
В 1947 году фирма North American Aviation (впоследствии Rockwell International, а затем – в составе Boeing) начала разработку двухступенчатой крылатой ракеты "Навахо". Первая, разгонная ступень ее имела ЖРД на базе двигателя ракеты "Фау-2", который работал на жидком кислороде и этиловом спирте и развивал тягу в 34 тонны. Вторая ступень имела ПВРД, развивавший маршевую скорость порядка 1300 км/ч. Дальность полета крылатой ракеты должна была составлять 805 км.
Впоследствии проект "Навахо" был пересмотрен, и фирма Rocketdyne в 1955 году начала разработку нового ускорителя с ЖРД на керосине и жидком кислороде тягой 61,3 т.
Запуск ракеты "Навахо" (SM-64А) производился вертикально со специальной пусковой установки (ПУ) на мысе Канаверал в штате Флорида. Внешне ПУ была очень похожа на ПУ баллистических ракет средней и большой дальности.
Первый пуск "Навахо" состоялся 6 ноября 1956 года, а последний, 10-й, – 28 ноября 1958 года. Достигнута максимальная дальность 1999 км.
Решением Министерства обороны США от 11 июля 1957 года разработка проекта "Навахо" была приостановлена, однако программа летных испытаний продолжена для получения "необходимых данных о характеристиках крылатых аппаратов при полете на больших скоростях".
РАКЕТЫ С ЯДЕРНЫМ СЕРДЦЕМ
Как видим, у "Бури" и "Навахо" были одинаковые проблемы – невозможность получить проектную дальность полета с помощью прямоточного двигателя и конкуренция МБР.
Поэтому в 1956 году в США решили создать межконтинентальную крылатую ракету "Плутон" с ядерной энергетической установкой.
Источником энергии ядерных прямоточных двигателей является не химическая реакция горения топлива, а тепло, вырабатываемое ядерным реактором в камере нагрева рабочего тела. Воздух из входного устройства в таком ПВРД проходит через активную зону реактора, охлаждая его, нагревается сам до рабочей температуры (около 3000 градусов по Кельвину), а затем истекает из сопла со скоростью, сравнимой со скоростями истечения для самых совершенных химических ЖРД.
В рамках новой программы в США в 1964 году были проведены стендовые огневые испытания ядерного прямоточного двигателя Tory-IIC (режим полной мощности 513 МВт в течение пяти минут с тягой 156 кН).
Естественно, что газы, вылетавшие из сопла прямоточного двигателя, имели высочайший уровень радиоактивности. Один из создателей проекта предложил превратить этот явный в мирное время недостаток в преимущество в случае войны: ракета должна была продолжать летать над СССР после сброса боевой части до саморазрушения или остановки двигателя.
К 1965 году все работы по "Плутону" были прекращены. Летные испытания не проводились. Не был даже построен планер ракеты. Вместо него ограничились макетами носовой части, а также воздухозаборника и средней части корпуса.
"Плутон", "Навахо", "Снарк", "Буря" и "Буран" не выдержали конкуренции с МБР. В 1960–1970-х годах ни одна из сверхдержав не располагала ПРО для перехвата хотя бы десятой части МБР противника. Сейчас ситуация кардинально изменилась, и межконтинентальные крылатые ракеты вновь оказались востребованными.
Александр Борисович Широкорад – писатель, историк.
